8 compresores lubricacion

Aceitespara compresores

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Ocho

ContenidoSección Uno

Compresores de aire reciprocantes

Introducción

Compresores de aire reciprocantes

La lubricación de compresores de airereciprocantes

Sección DosCompresores de aire rotatorios

Tipos de compresores de aire rotatorios

Compresores de paletas rotatorias

Compresores de tornillo rotatorio

Otros tipos de compresores rotatorios

Sección TresAceites lubricantes SHELL paracompresores de aire



Sección UnoCOMPRESORES DE AIRE

RECIPROCANTES

Los compresores de aire son ampliamente usa-dos en la industria como una fuente de potenciasegura, confiable y conveniente.

En esta sección nos concentraremos en loscompresores reciprocantes veremos cómo tra-bajan, cómo están lubricados y cómo pueden sersatisfechas las exigencias sobre sus lubricantes.

Cuando haya estudiado la información clave enesta sección usted estará en condiciones de:

Describir cómo un compresor reciprocanteproduce aire comprimid.

Explicar la diferencia entre un compresor deacción simple y uno de acción doble, y entrecompresores de una etapa y los multietapas.

Resaltar la función de los filtros de aire deentrada, los enfriadores intermedios, losenfriadores finales, los receptores y losseparadores.

Resumir las ventajas y desventajas de loscompresores reciprocantes.

Listar las funciones que debe cumplir un com-presor reciprocante.

Especificar las características más importan-tes requeridas por un lubricante paracompresores reciprocantes.

Si estudia la información suplementaria, Usted po-drá:

Resumir la relación entre la presión de gas, su vo-lumen y su temperatura.

Describir el efecto que la compresión de gas tienesobre la temperatura; y explicar por qué es máspráctico producir un alto grado de compresión envarias etapas con enfriamiento después de cadauna de ellas.

Explicar por qué la refrigeración de aire comprimi-do en un sistema de compresión está invariable-mente asociado con la condensación delahúmedad.



Pistón. Cruceta. Laberinto. Diafragma.

Paleta. Anillo Líquido.

Tornillo Sencillo.

Lóbulos.

Tornillos.

AxialCentrifugo

Desplazamiento positivo Dinámicos

Reciprocante Rotatorio

De un rotor De dos rotores

INTRODUCCION

Un compresor es una máquina que admite un gas,lo comprime y lo descarga a una mayor presión.Los compresores tienen muchas aplicaciones in-dustriales.

Por ejemplo, son utilizados en sistemas de refri-geración, aires acondicionados, en la presurizaciónde gases durante la fabricación de plásticos,polímeros y otros químicos.

Pero el uso más importante de los compresoreses el de la producción de aire comprimido, prácti-camente toda planta moderna, sitio de construc-ción o taller está equipado con un suministro deaire

comprimido. Esta fuente de energía instantánea,segura y flexible puede ser usada para operartodo tipo de herramientas neumáticas, suministrarrefrigeración, operar maquinaria y controlar proce-sos de fabricación de diversos tipos.

TIPOS DE COMPRESORES



CLASIFICACIONDE LOS COMPRESORES

COMPRESORES DE DESPLAZA-MIENTO POSITIVOEl aire o el gas de trabajo aumentasu presión mediante la reducción devolumen.

COMPRESORES DINAMICOAceleran el gas e incrementan laenergía cinética la cual es converti-da en presión.

Son muy útiles cuando se requierengrandes volúmenes de aire compri-mido, hasta 20000 m3/min.

Sin embargo, los compresores deaire se clasifican en dos categoríasbásicas, las cuales serán objeto denuestro estudio: Compresoresreciprocantes y compresoresrotatorios.

Ambos tipos de compresores pue-den generar ambientes críticos paralos lubricantes, por lo que se requie-re de aceites especiales para sulubricación. Con el objeto de apre-ciar las necesidades específicas eneste campo estudiaremos el funcio-namiento de los compresores ini-ciando con los reciprocantes, tra-tando los rotatorios en la sección 2.

10,000

1,000

100

10

1

0,1

0

Reciprocante

Centrífugo

AxialRotatorio

Soplador

Capacidad del compresor - litros / segundo.

100 1,000 10,000 100,000 100,000

RANGOS DE OPERACION DE DIFERENTESTIPOS DE COMPRESORES



tón moviéndose hacia arriba en un cilindro sellado,su presión aumentará, debido a que las moléculastienen menos espacio donde moverse y chocaráncon las paredes del recipiente más frecuentemen-te.

La relación entre la presión y la temperatura noes tan obvia. La temperatura de un gas está rela-cionada con la velocidad relativa a la cual semueven las moléculas. Entre más caliente estéel gas, más rápido se moverán las moléculas. Así,cuando la temperatura de un volumen fijo de gasse incrementa, sus moléculas se mueven más rá-pidamente y chocan contra el recipiente más fre-cuentemente y con mayor fuerza, por lo tanto supresión aumenta.

PRINCIPIOS DE LA COMPRESION

Todo gas está compuesto por un enorme númerode moléculas que se mueven en todas las direc-ciones, chocando entre sí y con las paredes delrecipiente que las contiene. La presión ejercidapor el gas es debida a la colisión de las moléculascon las paredes del recipiente; entre más choqueshaya y mayor sea la fuerza con que ocurran, ma-yor será la presión del gas. Para un gas denomi-nado ideal (en donde las moléculas se comportancomo unas esferas perfectamente elásticas de ta-maño despreciable) hay sólo dos factores que afec-tan su presión: El volumen y la temperatura.

Cuando el volumen de una determinada masa degas es disminuido, como por ejemplo, por un pis-

Cuando el volumen disminuye, la presión aumenta Cuando la presión aumenta, el volumen disminuye.

Vol

umen

Vol

umen

TemperaturaTemperaturaPresión

Pre

sión



COMPRESORES DE AIRERECIPROCANTES

Cómo TrabajanUn compresor reciprocante es básicamente untipo de bomba en donde el aire es comprimidopor un pistón que se mueve dentro de un cilindro.El pistón es empujado, por una biela conectora yun cigüeñal movido por algún tipo de motor. Elflujo de aire que entra y sale de la cámara es nor-malmente controlado por válvulas actuadoras queabren y cierran por diferencia de presión en am-bos lados de ellas.

Los compresores reciprocantes más sencillos sonlos de acción simple, son máquinas que tienenuna sola cámara de compresión y pueden des-

Cilindro

Biela

Válvulas

Cámara de compresión

Pistón

Cigüeñal

cargar hasta diez metros cúbicos (10 m3) de airepor minuto. (un metro cúbico contiene 1000 li-tros o casi 220 galones).

Válvula de entrada

Válvula de salida

1 2 3

A medida que el pistóndesciende en el cilindro, el

aire es admitido en el cilindroa través de la válvula de

entrada

Cuando el pistón se muevehacia arriba, la válvula deentrada se cierra y al aire

es comprimido

Cuando el pistón llega a laparte superior del cilindro laválvula de salida se abre y

al aire comprimido esdescargado fuera del cilindro

Un compresor reciprocante

Etapas de trabajo de un compresor reciprocante de acción simple



COMPRESORES DE UNA ETAPA YMULTIETAPA

Las máquinas que comprimen todo el aire en unaetapa, se denominan compresores de una etapa.El grado de compresión del aire, o sea la relaciónentre los volúmenes en el cilindro cuando el pistónestá en la parte baja del recorrido y cuando estáen la parte alta del recorrido, es conocida comorelación de compresión.

Una relación de compresión próxima a 10:1, esla más alta que se puede alcanzar en una solaetapa. Este límite es una consecuencia del incre-mento en la temperatura que sufre un gas, cuan-do se comprime haciéndose necesario controlarla temperatura del cilindro. En la práctica, las

máquinas de una etapa se usan para producir pre-siones hasta de 5 bar (1 bar es aproximadamenteequivalente a la presión de una atmósfera la cuales 14.5 lb/in2 a nivel del mar).

Etapas de trabajo de un compresor reciprocante de acción doble

Pistón

Cámaras de compresión

Cruceta

Compresor de acción doble

A medida que el pistón desciende en el cilindro, el aire es admitidodentro del cilindro superior a presión atmosférica mientras que el

aire en la cámara inferior es obligado a salir.

Cuando el pistón se mueve hacia arriba, el aire es admitido en lacámara baja mientras que el aire comprimido es forzado a salir en

la cámara superior

Válvula de

entrada

Válvula de

salida

1 2 3



Compresor de dos etapas refrigerado con agua

El aire a presión atmosférica es admitido a baja presión en el cilindropor la válvula de entrada, es comprimido a cerca de 2 bar y pasado alenfriador. La mayoría del calor generado durante la compresión esremovido por el agua refrigerante. El aire fluye luego al cilindro dealta presión donde es comprimido a cerca de 7 bar antes de ser des-cargado a través de la válvula de descarga

Cuando se requieren mayores presiones, la com-presión se lleva a cabo en dos o más etapas, en-friando el gas en cada una de ellas mediante unrefrigerador intermedio. La refrigeración pue-de ser con aire, pero en máquinas más grandesse hace usualmente con agua. La ilustraciónmuestra un compresor de doble acción, de dosetapas refrigerado con agua, el cual produce airea una presión de 7 bares.

Los compresores multietapas tienen varios cilin-dros y refrigeradores en un solo conjunto, un ci-lindro alimenta al siguiente. Estos se encuentrandisponibles en una variedad de configuraciones,que incluyen arreglos verticales, horizontales, TipoV y Tipo L. Presiones de hasta 850 bares pue-den ser desarrolladas en algunas máquinasmultietapas.

Enfriador Salida de aire

comprimido

Cilindro de alta presión

Cilindro de baja presión

Entrada de aire

1 Bar

1 Atmósfera (atmos)

1 Libra por pulgada cuadrada

1 Kilogramo por centímetro cuadrado

1 Milímetro de mercurio (mm.Hg)

1 Pulgada de mercurio (in.Hg)

1 Pié de gua (ft. H2O)

Atmos lb / in2 Kg / cm2 mm.Hg in.HgBar ft.H2O

1

1.013

0.069

0.981

0.001

0.034

0.030

0.987

1

0.068

0.968

0.001

0.033

0.029

14.50

14.70

1

14.22

0.019

0.491

0.433

1.020

1.033

0.070

1

0.001

0.035

0.030

750.0

760.0

51.71

735.6

1

25.40

22.42

29.53

29.92

2.036

28.98

0.039

1

0.883

33.46

33.90

2.307

32.81

0.045

1.133

1

UNIDADES DE PRESION - TABLAS DE CONVERSION



Compresión Isotérmica y Adiabática

Cuando un gas es comprimido por un pistón, lasmoléculas que colindan con el pistón aumentansu velocidad. El trabajo realizado por el pistón setransfiere al gas, el cual se calienta. Si la com-presión tiene lugar muy lentamente, de tal formaque el gas pueda perder calor hacia los alrede-dores y mantenerse a la misma temperatura, sedice que su operación es isotérmica. Si la com-presión tiene lugar muy rápido, en una cámaraaislada, de tal forma que no hay pérdida de calor,se dice que la operación es adiabática. Se debehacer más trabajo para producir un cambio dadoen volumen, adiabáticamente que isotérmica-mente, ya que en la compresión adiabática partedel trabajo realizado se usa para producir el cam-bio de temperatura.

Por razones prácticas los compresores industria-les operan rápidamente, produciendo condicio-nes que se aproximan más a la operaciónadiabática que a la isotérmica.

Con el objeto de minimizar el trabajo que tieneque hacer, y para mantener las temperaturas ba-jas, la compresión se lleva a cabo en varias eta-pas con enfriamiento del aire en cada una de ellas.

Más acerca de las unidades de presiónLa unidad de presión del SI (Sistema internacio-nal) es el Pascal. Esta es la presión producidapor una fuerza de un newton aplicada uniforme-mente sobre un área de un metro cuadrado. Elpascal es una medida inconvenientemente peque-ña para medir altas presiones, por lo que se usa

el bar como alternativa. Un bar es equivalente a105 Pascales. En términos de otra unidad frecuen-temente usada, pero desactualizada, un bar escasi equivalente a una presión de una atmósfe-ra (que es la presión promedio del aire a nivel delmar) a 1 kg/cm2 y a 14.5 lb/in2 (o psi).

El efecto de llevar a cabo una compresión en dos etapas conrefrigeración entre cada etapa.

Volumen

Compresión adiabática

Pre

sión

Trabajo extra efectuado durantela compresión adiabática

Compresiónisotérmica

Pre

sión

Volumen

Trabajo ahorrado por enfriamientoentre etapas de compresión

Enfriamiento

Primeracompresión



OTROS COMPONENTES DEL SISTEMADE AIRE COMPRIMIDO

Filtro de entrada de aireEl polvo y la arena presentes en la corriente deaire de entrada, pueden contaminar el aceite lu-bricante, incrementar el desgaste de las partesmóviles y formar depósitos sobre las superficiesdel compresor y el sistema de aire. Es por lo tan-to importante filtrar el aire a la entrada del com-presor. Existen diversos tipos de filtros para talpropósito que incluyen filtros de tela secos o acei-tados, baños de aceite y separadores centrífu-gos.

EnfriadoresCuando el aire o un gas en general se compri-me, sufre un calentamiento, lo cual hace que latemperatura de operación del equipo sea eleva-da. Para mantener la temperatura de trabajo delcompresor dentro de límites tolerables y permitirque continúe operando eficientemente, loscompresores reciprocantes multietapas estánequipados con enfriadores intermedios, que pue-den utilizar agua o aire.

Los enfriadores que utilizan aire, normalmenteestán compuestos de largos tubos aleteados opresentan un diseño similar al radiador de un ve-hículo con una corriente de aire soplada por unventilador.

Filtración seca.

El aire pasa a través de un medio seco usualmente.

Impregnación viscosa.Se fuerza al aire a que pase por superficies aceitadas a las cuales se adhiere el polvo.

Tratamiento por baño de aceite.El aire pasa a través del aceite al cual se adhiere el polvo.

Separación centrífuga. Un movimiento giratorio de gran movilidad en el aire, causa que las partículas sean expulsadas centrífugamente.



El diseño más común de los enfriadores de aguaconsiste de una red de tubos a través de los cua-les pasa el agua mientras que el gas comprimidopasa sobre ellos.

Algunas veces, también, se incorporanenfriadores a la salida del sistema de aire com-primido para asegurar que el aire descargado estéa una temperatura aceptable.

Los enfriadores ayudan a la remoción de la hu-medad que tiende a acumularse cuando el airecomprimido caliente es enfriado.

Esta función es muy importante ya que la pre-sencia de agua puede causar herrumbre en losdepósitos, líneas de aire y equipos. Puede cau-sar problemas en herramientas neumáticas alcondensarse.

Enfriado con agua

Enfriado con aire

DepósitoEl aire descargado de un compresor generalmen-te se almacena en un depósito o reservorio deaire totalmente lleno. El aire del depósito alimen-ta a los equipos según su necesidad.

Este arreglo suaviza cualquier fluctuación en elsuministro de aire comprimido y el compresor notiene que parar, arrancar o cambiar su frecuenciade descarga para suplir las diferentes necesida-des. Adicionalmente actúan como una fuente adi-cional de enfriamiento y como punto de recolec-ción de agua condensada y de gotas de aceite.

SeparadoresEl aire descargado por los compresoresreciprocantes está invariablemente contaminadopor agua y aceite. Para muchas aplicaciones estono es problema, pero algunos equipos requierende aire seco libre de aceite, para conseguir estoes necesario pasar el aire descargado a travésde un separador que remueve las gotas de aguay aceite. Una variedad de trampas, filtros yseparadores centrífugos pueden ser usados paraeste propósito.



La compresión del aire y la condensación de lahumedadEl aire normalmente contiene vapor de agua ensuspensión y la cantidad que puede contenerdepende directamente de la temperatura, entremás elevada sea ésta mayor cantidad de aguapuede mantener y viceversa. Es por esto quepodemos observar en nuestro aliento en unamañana fría, que la humedad que contiene secondensa en pequeñas gotas al enfriarse.

La humedad relativa del aire es una relaciónentre la cantidad de agua que contiene y la máxi-ma que puede contener a una temperatura de-terminada. Así, el aire que posee la máxima can-tidad de agua a una temperatura dada, se diceque tiene una humedad relativa del 100%. Tam-bién recibe el nombre de saturado. El aire quetiene menos humedad que la máxima posible auna temperatura dada recibe el nombre de par-cialmente saturado y su humedad relativa estáexpresada en términos de saturación completa.Así, el aire con una humedad relativa del 75%tiene tres cuartas partes de la capacidad máxi-ma que puede contener.

Cuando el aire se comprime, la presión del vaporde agua que contiene aumenta proporcionalmen-te. En la práctica la temperatura del aire compri-mido tiende a incrementarse y por lo tanto au-menta su capacidad de contener humedad.

Sin embargo, cuando el aire comprimido es enfria-do, su humedad relativa puede alcanzar el 100% yparte del agua que contenga será condensada.

Trampa simple

Se somete al aire a un bruscocambio de presión, queocasiona la aglomeración dela neblina de aceite y lahumedad

Separación centrífuga

Se le imparte un movimientogiratorio al aire, que causa laseparación por fuerza centrífuga delas partículas más grandes.Finalmente el aire se dirige haciasuperficies diseñadasespecialmente o bafles, donde hayun efecto impregnante.

Gasa metálica o Tamiz metálico

El aire pasa a través de una serie dehojas múltiples de paño, fibras decoco o lana de madera.

Cojín o colchón de filtración

Gotas de agua y aceite sondetenidos por una combinación deimpregnación y acción capilar.



Ventajas y desventajas de los compresores deaire reciprocantesLos compresores de aire reciprocantes son lasmáquinas más simples y confiables. Tienen lar-ga historia de uso en la industria y probablemen-te existen más compresores de este tipo que decualquier otro en servicio. Pueden descargar aireen un gran rango de presiones y ratas de flujo,pero son más utilizados donde se requiere des-cargar aire a presiones superiores a 10 bares yratas de flujo mayores de 100 m3/min. Es tam-bién la única forma práctica de producir presio-nes de aire muy altas.

Las desventajas de los compresoresreciprocantes son el ruido y la vibración que in-variablemente acompañan su operación, parti-cularmente en máquinas más grandes. Las vi-braciones pueden ser reducidas con montajesadecuados de amortiguadores, pero estos requie-ren de espacio y pueden presentar problemas enla instalación. Además, debido a que loscompresores reciprocantes contienen partes mó-viles, su mantenimiento puede ser una tarea cos-tosa y dispendiosa. Por estas razones tienden aser reemplazados por compresores de airerotatorios los cuales, si bien no pueden alcanzarpresiones tan altas, son mucho más silenciosos,más compactos, fáciles de mantener y económi-cos de operar.

La cantidad de agua producida por un compresorde aire puede ser considerable. Por ejemplo, unamáquina que toma 10 m3/min de aire con una hu-medad relativa del 75% a la presión atmosféricay temperatura ambiente, y lo descarga a 8 baresproduce cerca de 5 litros de agua por hora.

Enfriador y depósito de aire o tanque de depósito

El agua de enfriamiento pasa a través del enfriador a la salida y refrigera el

aire comprimido

Aire comprimido caliente y húmedo

El aire comprimido es almacenado en

el recipiente para aire

Aire comprimido seco y frío

Aire atmosférico, temperatura 20°C,humedad relativa 75 %

Aire comprimido caliente, temperatura200°C, humedad relativa 60 %

Aire comprimido frío, temperatura 25°C,humedad relativa 100 %



LA LUBRICACION EN UN COMPRESORRECIPROCANTE

FUNCIONES DEL LUBRICANTELos compresores están diseñados y construidosdentro de los más altos estándares de ingenieríadebido a que generan fuerzas considerables yaltas temperaturas. Su operación segura yconfiable demanda que sean correctamente lu-bricados, su lubricación comprende tanto los ci-lindros como los cojinetes del cigüeñal, muchoscompresores reciprocantes utilizan un sólo siste-ma para la lubricación de los dos conjuntos. Enotros, los sistemas son separados y hasta pue-den demandar aceites diferentes, por ejemplo enlos compresores de gas natural se empleanlubricantes sintéticos por que el gas natural essoluble en aceite mineral, pero éste puede serempleado para la lubricación del cigüeñal. El lu-bricante en los compresores reciprocantes cum-ple varias funciones:

LubricaciónLa principal función del lubricante es reducir lafricción entre las partes móviles y cualquier tipode desgaste. Tiene que lubricar tanto los pisto-nes en sus cilindros y los cojinetes del cigüeñalque mueven los pistones.

RefrigeraciónLos pistones y cil indros de un compresorreciprocante son normalmente enfriados con aguao aire. Sin embargo, el calor es retirado de lassuperficies de los cojinetes por el aceite lubri-cante.

ProtecciónEl lubricante debe también prevenir la corrosión.Esto puede ser una tarea difícil ya que loscompresores tienden a producir calor y condicio-nes de humedad que promueven la corrosión.

SelladoEn el interior de los cilindros de un compresorreciprocante se generan altas presiones.

El lubricante debe producir una película suficien-temente fuerte para evitar la fuga de aire entrelos anillos del pistón y las paredes del cilindro.

Cómo son lubricados los compresoresreciprocantes?

Lubricación de los cojinetesSu lubricación cubre los cojinetes del cigüeñal,los de cabeza y pie de biela y otras partes queno entran en contacto con el gas que se está com-primiendo. El aceite que lubrica los cojinetes deun compresor reciprocante se encuentra normal-mente en el depósito del cárter en la base delcompresor. Existen varios métodos para llevar elaceite del cárter a los sitios donde se requierelubricar, su retorno se efectúa por gravedad.

Los cojinetes de los compresores pequeños selubrican normalmente por salpique, o niebla deaceite levantada por el cigüeñal cuando en surotación se sumerge en él.

En compresores más grandes se utiliza con fre-cuencia la lubricación con anillo. En este métodoun anillo de lubricación circula en una ranura del



cigüeñal y se sumerge en el aceite. El aceite esllevado por el anillo al cigüeñal y luego alimenta-do a los cojinetes a través de los canales entre elcigüeñal y la biela.

El método más eficiente para la lubricación delos cojinetes, especialmente de compresoresgrandes, es la lubricación por presión o forzada.Una bomba movida por el cigüeñal, envía aceitea los cojinetes a través de canales en el cigüeñaly la biela.

Para mantener el aceite libre de partículas conta-minantes se utilizan filtros de aceite en el ladode la entrada a la bomba y algunas veces, tam-bién, a la salida.

En todos estos métodos de lubricación, es obvia-mente importante mantener el nivel de aceitedentro de los límites especificados. Si el nivel esmuy alto, el exceso de agitación del aceite (bati-do) puede conducir a elevadas temperaturas yespumación del aceite. Si el nivel es muy bajo,los cojinetes pueden fallar por falta de lubricante.

Lubricación del cilindroLos cilindros de los compresores de acción sim-ple, pueden ser lubricados por salpique, median-te aceite lanzado hacia las paredes del cilindropor el colector en la biela.

Los cilindros de compresores de acción doble sonlubricados por presión mediante el suministro deaceite bombeado directamente a las paredes delcilindro. El aceite puede provenir del cárter o deun tanque separado.

Gran parte del aceite usado para la lubricacióndel cilindro se pierde en el aire comprimido. Porlo tanto, es importante revisar regularmente eldepósito de aceite y completar los niveles reque-ridos. De lo contrario, la degradación del aceitellevará a un contacto metal-metal, recalentamientoy daño severo.

Lubricación porsalpique

Lubricación conanillo

Niebla de Aceite

Lubricante

Lubricante



Lubricación a presión de un compresor de acción doble

La selección de lubricantes paracompresores de aire reciprocantes

En la mayoría de compresores reciprocantes seemplea el mismo aceite para lubricar los cojine-tes y los cilindros. Como los factores que afectanla eficiencia de la lubricación del cilindro, son mu-cho más críticos que los que afectan a los cojine-tes, son aquellos los que determinan la tempera-tura de operación y por lo tanto la viscosidad y eltipo de lubricante a utilizar. Un lubricante para ci-lindros realiza un trabajo particularmente difícil.Tiene que lubricar, refrigerar, proteger y sellar enun ambiente hostil muy, caliente donde es extre-madamente susceptible a la degradación por ca-lor y oxidación. La situación frecuentemente sehace más crítica por la presencia de agua, la cualpuede contaminar el aceite y promover la oxida-ción, la formación de lodos y la corrosión.

Por estas razones, los compresores reciprocantesdeben ser siempre lubricados con aceites espe-ciales, desarrollados para cumplir en estas con-diciones particularmente difíciles.

Las características más importantes de loslubricantes usados en compresores reciprocantesson las siguientes:

ViscosidadLa selección correcta de la viscosidad de el acei-te es esencial. Por un lado el lubricante debe serlo suficientemente viscoso, para prevenir el con-tacto metal-metal entre las paredes del cilindro ylos anillos del pistón y también para proporcionarun sello efectivo que evite fugas del aire compri-mido desde el cilindro a través de los anillos delpistón.

Por otro lado debe evitarse el uso de aceites muyviscosos por que pueden fallar en la protecciónde las superficies de trabajo debido a que no sedistribuyen bien fácilmente. También tienden a in-crementar el arrastre con la consecuente pérdidade potencia. Y además, un aceite de alta viscosi-dad tiene mayor susceptibilidad para atrapar par-tículas contaminantes del aire, los cuales se de-positarán sobre las superficies de trabajo.

Los compresores de una y dos etapas, que ope-ran a presiones moderadas, utilizan con frecuen-cia aceites de viscosidad ISO 68. Otros gradosde viscosidad pueden ser empleados, dependien-do de las condiciones de operación y los requeri-mientos de la máquina.



Los compresores multietapas que descargan a al-tas presiones, pueden requerir un aceite de visco-sidad relativamente alta en los cilindros, en estecaso se debe utilizar un aceite diferente para loscojinetes.

Indice de viscosidadEs importante recordar, que es la viscosidad delaceite a las temperaturas de operación lo quecuenta. Todo aceite experimenta una reducciónen la viscosidad a medida que se calienta. Sinembargo, los diferentes aceites varían conside-rablemente en la proporción en que se adelga-zan cuando la temperatura se incrementa. El acei-te ideal para compresor tiene un alto índice deviscosidad, estos es, que su viscosidad presentauna menor variación con la temperatura, que unaceite con bajo índice de viscosidad. Ese aceitedebe ser lo suficientemente viscoso a altas tem-peraturas para dar una lubricación y sellado sa-tisfactorios pero no tan viscoso que a bajas tem-peraturas haga difícil el arranque.

Estabilidad térmica y a la oxidaciónEs inevitable que ocurra algo de oxidación y dedescomposición del aceite lubricante a las altaspresiones y temperaturas generadas en un com-presor reciprocante. Pero, es vital que ésta seamantenida al mínimo. Por lo que se deben utili-zar lubricantes con bases altamente refinadas yaditivos para incrementar la resistencia a la oxi-dación.

Los aceites minerales sin aditivos se oxidan másfácilmente. La reacción es particularmente rápi-

da en compresores debido a que finas películasde aceite sobre superficies calientes de metalestán expuestas a corrientes de aire.

Las consecuencias pueden ser extremadamenteserias. Las lacas y depósitos de carbón que re-sultan de la oxidación se acumulan alrededor delas partes más calientes del sistema, las válvulasde descarga y la tubería. Los depósitos sobre lasválvulas interfieren con su operación y puedencausar fugas, desajustes y recalentamiento. Losdepósitos en la tubería de descarga pueden res-tringir el flujo de aire y causar un incremento enla presión en los cilindros. La temperatura igual-mente se incrementa, resultando en un círculovicioso en donde hay más oxidación de aceite ypor lo tanto mayor formación de depósitos. Even-tualmente el sistema puede fallar y en el peor delos casos puede haber fuego o explosión. Loslubricantes empleados deben tener la capacidadde mantener los productos de oxidación en solu-ción o dispersión para minimizar la acumulaciónde depósitos sobre las superficies de trabajo.

Los compresores reciprocantes que operan a pre-siones y temperaturas moderadas, se lubrican conaceites minerales altamente refinados y coninhibidores de oxidación y corrosión. Pero, cuan-do descargan aire a altas temperaturas (más de180 0C) y o altas presiones (más de 30 bares) losaceites minerales pueden descomponerse y cau-sar una rápida formación de depósitos en válvu-las y tuberías.

En estas condiciones se emplean los lubricantessintéticos formulados con fluidos base tipo éster.



Propiedades demulsificantesEn las condiciones calientes y húmedas genera-das en los compresores de aire, el lubricante in-variablemente llega a contaminarse con agua.ésta tiene efectos nocivos, acelera la descompo-sición del aceite, hace la lubricación menos efi-ciente, promueve la corrosión y la herrumbre.Estos riesgos demandan del lubricante muy bue-nas propiedades demulsificantes para que el aguasea rápidamente separada y drenada del siste-ma, el aceite descontaminado puede serrecirculado.

Tales fluidos sintéticos son esenciales a altas tem-peraturas (más de 200oC) y altas presiones (másde 200 bares).

Propiedades anticorrosivasLos compresores reciprocantes operan, normal-mente, en condiciones que causan condensa-ción de la humedad. Cuando el agua entra encontacto con una superficie metálica sin prote-ger, tiende a corroerla y puede ocasionar seriosproblemas. Las partículas de herrumbre puedenaumentar el desgaste sobre las superficies de loscilindros. También pueden entrar en la tubería dedescarga y mezclarse con los depósitos deriva-dos de la descomposición del aceite. Bajo ciertascircunstancias, el aire comprimido caliente pue-de provocar una reacción química de esta mez-cla resultando en el desarrollo de en un “puntocaliente”. Si el calor no es disipado, los depósitosaumentarán de espesor y temperatura y puedeniniciar un fuego en la línea de aire. El aceite usa-do en compresores reciprocantes debe contenerinhibidores de corrosión para proteger las super-ficies metálicas lubricadas del ataque químico.

Propiedades demulsificantesEn las condiciones calientes y húmedas genera-das en los compresores de aire, el lubricante in-variablemente llega a contaminarse con agua.ésta tiene efectos nocivos, acelera la descompo-sición del aceite, hace la lubricación menos efi-ciente, promueve la corrosión y la herrumbre.Estos riesgos demandan del lubricante muy bue-nas propiedades demulsificantes para que el aguasea rápidamente separada y drenada del siste-

ma, el aceite descontaminado puede serrecirculado.



Sección DosCOMPRESORES DE AIRE ROTATORIOS

Los compresores rotatorios de diferentes tipos seemplean frecuentemente como alternativa a loscompresores reciprocantes. En esta sección sedescriben los compresores de aire rotatorios máscomúnmente utilizados y sus requerimientos delubricación.

Cuando haya estudiado la información clave deesta sección, Usted podrá:

Describir las principales categorías de loscompresores rotatorios y distinguir principiosbásicos bajo los cuales operan.

Explicar cómo trabaja un compresor rotatoriode paletas.

Explicar cómo trabaja un compresor rotatoriode tornillo.

Especif icar las características de loslubricantes para compresores rotatorios y detornillo.

Si estudia la información suplementaria, Ustedpodrá:

Describir cómo se lubrican los compresoresrotatorios de paletas.

Describir cómo se lubrican los compresoresrotatorios de tornillo.



Compresor rotatorio de paletas

TIPOS DE COMPRESORES DE AIREROTATORIOS

Los compresores rotatorios son máquinas en lasque el gas se comprime por la acción de uno ovarios rotores. Hay diferentes tipos decompresores rotatorios, los más importantes son:

- El compresor rotatorio de paletas o de aleta corrediza.

- El compresor rotatorio de tornillo.

Los dos tipos de máquinas operan bajo el mismoprincipio básico del compresor reciprocante; unvolumen de aire es atrapado y el espacio queocupa es reducido de tal forma que el aire se com-prime mecánicamente. Estas máquinas son co-nocidas también como compresores rotatoriosde desplazamiento positivo.

Compresor rotatorio de tornillo

COMPRESORES ROTATORIOSDE PALETAS

Cómo trabajanLos compresores rotatorios de paletas o de pale-tas deslizantes tienen un rotor el cual está mon-tado excéntricamente en una cámara cilíndrica. Elrotor posee una serie de ranuras, cada una de lascuales contiene una paleta que puede deslizarsehacia adentro o hacia afuera de las ranuras. Cuan-do el rotor gira, las paletas son empujadas haciaafuera de las ranuras por la acción de la fuerzacentrífuga entrando sus bordes en contacto conlas paredes del cilindro. Esto produce un númerode compartimentos los cuales primero se contraeny después se expanden.

El aire, que se introduce a la cámara por el orifi-cio de entrada (donde el espacio entre las pale-tas adyacentes es más amplio), es atrapado en-tre dos aletas, que lo llevan por el cilindro.

Al girar el rotor, se va reduciendo el espacio exis-tente entre las aletas y por lo tanto el aire conte-



nido en ese espacio se comprime. Esto continúahasta que el aire llega al orificio de salida, dondelos compartimentos alcanzan el mínimo tamaño.

Los compresores pequeños que operan a bajasvelocidades y descargan aire a bajas presionestienen casi siempre paletas de plástico o de ma-teriales no metálicos.

Estas máquinas están usualmente enfriadas poraire; aletas sobre el cilindro de compresión ayu-dan a asegurar una refrigeración adecuada. Encompresores más grandes girando a mayoresvelocidades, las paletas son generalmente deacero endurecido y su refrigeración se efectúanormalmente con agua que circula a través deuna carcasa alrededor del cilindro.

Con el objeto de reducir el desgaste entre laspuntas de las paletas y las paredes del cilindro,

Cómo trabaja un compresor rotatorio de paletas.

Compresor rotatorio de paletas

se colocan anillos retenedores sobre las paletas.Los anillos van en ranuras en el cilindro y rotancon las paletas, manteniendo las puntas libres enla pared del cilindro.

Chaqueta de enfriamiento

Válvulade No - retorno

Entrada de aire

Paleta deslizante

Rotor

Salida de airecomprimido

1. El aire es admitido, dentro de la 1. El aire es admitido, dentro de la cámara, a medida que el volumencámara, a medida que el volumenentre el rotor y su carcasa aumenta.entre el rotor y su carcasa aumenta.

2. El aire es atrapado entre las2. El aire es atrapado entre laspaletas y es girado en la cámarapaletas y es girado en la cámaravolviéndose cada vez másvolviéndose cada vez máscomprimido.comprimido.

3. El aire comprimido es3. El aire comprimido esdescarga do del compresor cuandodescarga do del compresor cuandoel volumen entre el rotor y lael volumen entre el rotor y lacarcasa llega a su mínimo.carcasa llega a su mínimo.



pleado, es necesario un separador de aceite parasu remoción del aire comprimido y su retorno alsistema de circulación de aceite.

Los compresores rotatorios de paletas son máqui-nas compactas y fáciles de transportar. Están dis-ponibles con capacidades de salida que varían de0.5 m3/min, el más pequeño, hasta 150 m3/min,suficiente para muchas aplicaciones industriales.Los compresores que operan en una etapa pue-den producir presiones de hasta 7 bar. Compresoresde dos etapas que incorporan enfriadores se usanpara generar presiones de hasta 10 bar o más.

La lubricación de los compresores rotatoriosde paletasEn compresores rotatorios de paletas, éstas ne-cesitan ser lubricadas en la parte en que deslizan(tanto hacia adentro como hacia afuera) en lasranuras en el rotor y donde rozan contra las pa-redes del cilindro o anillos retenedores. Tambiénse lubrican los compresores para sellar las tole-rancias internas, enfriar el gas durante la com-presión y proteger contra la corrosión.

Se han diseñado varios sistemas para su lubri-cación. Uno de los métodos más comunes es laalimentación de aceite a través de los canalesdel rotor en la base de cada ranura. Las fuerzascentrífugas expelen el aceite hacia las paredes delcilindro. En otro diseño, utilizado principalmenteen máquinas más pequeñas, las paletas son lubri-cadas mediante una niebla de aceite creada por lainyección de lubricante en el aire de entrada.

Los rodamientos del rotor son lubricados a travésde un sistema de alimentación de aceite separadoque utiliza el mismo aceite.

Cualquiera que sea el sistema de lubricación em-



COMPRESORES ROTATORIOS DETORNILLO

La mayoría de los compresores que se comercia-lizan hoy en día son del tipo de tornillo rotatorio.Son preferidos en muchas aplicaciones industria-les debido a que son muy poco ruidosos, máscompactos, más fáciles de usar y más baratosde operar y mantener, a pesar de que son inca-paces de producir las altas presiones que se ob-tienen en los compresores reciprocantes.

Cómo trabajan

Los compresores rotatorios de tornillo consistenbásicamente en dos tornillos o rotores, un rotormacho, que tiene cuatro lóbulos de superficie con-vexa, y un rotor hembra que tiene seis lóbulos desuperficie cóncava, que encajan entre sí uno delos cuales tiene una superficie convexa mientrasque el otro tiene una superficie cóncava.

Los tornillos rotan en el interior de una carcasacon orificios de entrada y salida para el aire en losextremos opuestos.

A medida que los tornillos rotan, el aire del orificiode entrada es atrapado entre los espacios de és-tos conducido y comprimido contra una placa yfinalmente descargado bajo presión por el orificiode salida. Como no hay válvulas ni fuerzas mecá-nicas desbalanceadas, los compresores de torni-llo pueden trabajar a altas velocidades y producirvolúmenes grandes en equipos relativamente pe-queños.

Un compresor rotatorio de tornillo de una etapapuede descargar aire a presiones de hasta 5 bar;las máquinas típicas de dos etapas producenpresiones de hasta 15 bar.

Equipos más modernos, que utilizan tecnologíaavanzada, pueden descargar a presiones muchomás elevadas.

Las capacidades pueden oscilar desde 3 a 500m3/min.

Compresor rotatorio de tornillo

Puerto de entrada

Rotor hembra

Rotor macho

Puerto de salida



Cómo trabaja un compresor rotatorio de tornillo

3. Los tornillos continúan avanzandoy la bolsa de aire es movida hacia

adelante y comprimida contra el platode descarga.

4. La válvula descarga seabre y el aire comprimido esdescargado suavemente a

través de ésta.

1

1. A medida que los tornillosdesencajan, el aire es admitido através de la válvula de admisiónen el espacio entre los rotores.

2. A medida que la rotacióncontinúa, la bolsa de aire es

alejada de la entrada y empiezaa ser comprimida.



Más acerca de la lubricación de compresoresrotatorios de tornilloLa mayoría de los compresores rotatorios de tor-nillo son del tipo de inyección de aceite en el queel aceite es inyectado a la cámara de compresióna través de un canal central.

El aceite se mezcla con el aire y evita el contactode los rotores y sella cualquier espacio entre ellos.También actúa como un refrigerante efectivo. Elmismo aceite es bombeado a los rodamientos delrotor para lubricarlos. El sistema de lubricaciónde un compresor típico de tornillo se ilustra a con-tinuación.

El aire comprimido producido por los compresorescon aceite inyectado lleva una cantidad significa-tiva de aceite con él. Este aceite no puede salir dela máquina por razones ambientales y económi-cas, por lo que el separador de aceite (coolascer)se convierte en una característica importante delsistema de lubricación para remover la mayor par-te del aceite del aire comprimido y devolverlo alsistema de circulación. Un filtro terminal a la en-trada del depósito de aire comprimido remuevecualquier traza de aceite que no haya sido extraí-do por el separador.

Filtro de la entrada de

aire

Tanque de airecomprimido

Compresor rotatoriode tornillo

Tanque deaceite

Filtrocoolascente

(Separador deaceite)

Filtro deaceite

Filtrofinal



Lubricantes para compresores rotatorios de pa-letas y de tornilloIgual como ocurre con los compresores de airereciprocantes, los aceites usados en loscompresores de aire rotatorios, deben lubricar, re-frigerar, proteger y sellar.

Para la lubricación de los compresores rotatoriosse recomiendan generalmente aceites con gra-dos de viscosidad ISO entre 32 y 100 y con un altoíndice de viscosidad.

Los compresores rotatorios de paletas, normalmen-te requieren de aceites con viscosidades altas den-tro de este rango con el fin de mantener una pelí-cula adecuada y sellos entre las puntas de laspaletas y las paredes del cilindro.

El principal requerimiento de los aceites emplea-dos en ambos tipos de compresores, es la capa-cidad para resistir la oxidación bajo las severascondiciones de operación generadas. Esto esespecialmente importante para compresores deltipo de inyección de aceite donde éste está ínti-mamente mezclado con aire comprimido calien-te. Las lacas y lodos que resultan de la oxidacióndel aceite pueden bloquear los filtros e interferircon la eficiencia de operación de las máquinasde diferentes maneras. Por ejemplo, encompresores rotatorios de paletas, los depósitospueden ocasionar que las paletas se peguen ensus ranuras. Esto no sólo produce una compre-sión errática, sino que también conlleva al roza-miento y al desgaste. La fricción extra generamayores temperaturas, promueve más oxidacióny conduce a la formación de mayores depósitos.

Los aceites minerales altamente refinados, refor-zados con aditivos antioxidantes e inhibidores decorrosión, normalmente están en condiciones dedar un servicio satisfactorio, pero en máquinasdonde se opera a altas presiones y temperaturasse prefieren aceite sintéticos.



Rotor

Caja

Puerto de entrada

Puerto de descarga

Líquido de trabajo

OTROS TIPOS DE COMPRESORESROTATORIOS

Compresores de anillo líquido.

La construcción de un compresor rotatorio de des-plazamiento positivo de ANILLO LIQUIDO es simi-lar a la del compresor de aleta corrediza.

El rotor se monta excéntricamente en el cilindro ylleva una serie de aletas fijas. Esta construcciónse asemeja a la de una simple rueda de paletas.En el compresor de anillo líquido, el cilindro estáparcialmente lleno de un líquido, generalmente aguasi la máquina comprime aire. El agua se agita enel cilindro por la acción de las aletas del rotor yforma un anillo, la distancia entre el borde interiordel anillo líquido y el rotor es variable y con ellovaría el espacio entre las aletas.

En el compresor de anillo líquido el aire se compri-me en el espacio entre las aletas.

La compresión se produce del siguiente modo:El aire es succionado por el orificio de entrada ha-cia el cilindro, luego es forzado al espacio entre ellíquido y las aletas del rotor que se está reducien-do, y así se comprime.

El aire comprimido sale del cilindro por el orificiodiseñado para tal propósito.

Se pueden obtener varios ciclos de compresióndando la forma adecuada a la cara interior del cilin-dro. En la práctica sin embargo, los ciclos se limi-tan a dos aunque el aire entra continuamente, loque hace que el compresor de anillo no sea muyeficaz. Estos compresores entregan aire libre deaceite y esto justifica su aplicación en la industriaquímica. Las únicas partes que necesitan lubrica-ción son los cojinetes del eje del rotor que estánfuera de la cámara de compresión y pueden serlubricados con aceite o con grasa.



Ventilador tipo Roots o de rotor delóbulo

es pequeño, el aire se comprime en esos espa-cios y se dirige al orificio de salida. La presión esbaja pero el volumen es alto porque el aire fluyeconstantemente hacia la cámara de compresión.Como no hay contacto

metal-metal entre los componentes dentro de lacámara de compresión, las únicas partes que re-quieren lubricación son los cojinetes del rotor y elmecanismo sincronizador.

Los cojinetes pueden lubricarse con grasa o conaceite. En la lubricación por aceite, el mecanismosincronizador se sumerge en un baño de aceite ylos cojinetes se lubrican por la niebla de aceiteque produce el mecanismo de acción.

Las principales ventajas del ventilador tipo Rootsradican en que se construye fácilmente y se pudeconfiar en su funcionamiento.

Estos compresores tienen dos o más rotores en-cerrados en una caja. Los rotores tienen lóbulos ygiran sobre ejes paralelos separados. Son accio-nados por mecanismos exteriores que sincronizanlos rotores para que engranen correctamente.

La compresión se produce de la siguiente manera:El aire es succionado por el orificio de entrada yse introduce en la cámara de compresión. Losrotores al girar fuerzan su paso por la caja. Comoel espacio entre los rotores entre sí y entre la caja



COMPRESORES DINAMICOS

Los compresores dinámicos se designan tambiéncomo compresores aerodinámicos oturbocompresores. Tienen paletas o impulsoresque giran muy rápidamente para aumentar la velo-cidad y presión del aire. Los compresores dinámi-cos, se clasifican en dos tipos según la direccióndel flujo del aire a lo largo de los rotores:compresores de FLUJO RADIAL y compresoresde FLUJO AXIAL.

Compresor de flujo radial o CompresorCentrífugo

COMPRESOR CENTRIFUGO DE CINCO ESTACIONES

dad y aumenta su presión. Luego pasa a la caja.

Los compresores de flujo radial pueden entregaraire a alta o baja presión, según la forma del rotory el difusor. El aire puede entrar de un solo ladodel rotor y el compresor se denomina entoncesde flujo simple.

O puede entrar de ambos lados del rotor al mismotiempo, y se habla entonces de un compresor dedoble flujo. Los compresores de flujo radial puedenser de una o de varias etapas o pasos.

Compresor de flujo Axial

El compresor de flujo axial es similar, en principio,al compresor de flujo radial, con la excepción deque el aire fluye de manera distinta a lo largo delrotor: Se mueve paralelamente al eje del rotor, deaquí el nombre de compresor de flujo axial.

En este tipo de compresor, la caja de la cámarade compresión es amplia en el extremo de la en-trada del aire y estrecha en el de la salida. Lacaja lleva montadas series de hileras de paletascurvas fijas que alternan con paletas curvas mó-viles montadas en el rotor giratorio. En la parteestrecha, las paletas son más cortas y el espa-cio entre ellas es más pequeño. La curvatura delas paletas fijas es opuesta a la de las paletasmóviles.

El aire entra por el extremo amplio hacia el primergrupo de paletas móviles. La forma de éstas es talque aumentan considerablemente la velocidad del

Unión de entrada

Diafragma

Difusor Voluta

Unión de descarga

Tambor de balance de carga

Rodamiento del eje

Unión

Sello

Rodamientode empuje

Canal del rodamiento

Carcasa

Eje Impulsor

El rotor del compresor de flujo radial tiene paletasfijas y gira en una caja de diseño especial. El aireentra en un extremo, aumenta de velocidad y esexpelido. Del rotor el aire pasa al DIFUSOR, cuan-do el aire entra en el difusor, disminuye su veloci-



Los sistemas de lubricación de los compresoresde flujo radial y de flujo axial, son similares y pue-den estudiarse juntos.

El rotor y el difusor no se tocan en el compresor deflujo radial; las paletas fijas y las paletas móvilesno se tocan en el compresor de flujo axial, por lotanto no se necesita lubricación interna de ningu-no de estos compresores. Los cojinetes y engra-najes se lubrican por diversos métodos según eltamaño de la máquina. Las grandes máquinas tie-nen sus cojinetes y engranajes lubricados por unsistema de circulación de aceite. Las máquinaspequeñas pueden usar grasa, un baño de aceite oanillos de engrase para lubricar los cojinetes .

aire antes de hacerlo pasar por el grupo de paletasfijas que sigue.

Al pasar por las paletas fijas, el aire reduce suvelocidad debido a la forma curva de las paletas yaumenta su presión.

El proceso de aumentar y disminuir la velocidaddel aire alternadamente y de aumentar cada vezmás su presión continúa en toda la longitud delrotor en etapas, debido a la forma de las paletas.El aire comprimido es expelido por la parte estre-cha.

El compresor de flujo axial es mucho más peque-ño que el de flujo radial y puede procesar gran-des volúmenes de aire con gran eficacia, ya queuna sola unidad es de por sí de varios pasos.

Cojinete demuñon

y de empuje

Unión

RotorCilindro

Caja de engrajesCompresor de Flujo Axial



CLASIFICACION DE LOS LUBRICANTES PARA COMPRESORES DE AIRE

Los estándares ISO han sido desarrollados para la clasificación de los lubricantes para compresores deaire teniendo en cuenta las temperaturas y presiones a las cuales operan.

CLASIFICACION ISO DE LUBRICANTES PARA COMPRESORES DE AIRE RECIPROCANTES

CLASIFICACION ISO DE LUBRICANTES PARA COMPRESORES ROTATORIOS

TrabajoTrabajo SímboloIntermitente

Condiciones de operación

Contínuo

Suficiente tiempo para permitir el enfriado entre períodos de operación

A) Presión de descarga < 10 bar. Temperatura de descarga < 160 °C. Relación entre etapas < 3 : 1

o B) Presión de descarga > 10 bar. Temperatura de descarga < 140 °C.

Relación de compresión de etapa < 3 : 1

Intermitente

Contínuo

Suficiente tiempo para permitir el enfriado entre períodos de operación

A) Presión de descarga < 10 bar.Temperatura de descarga > 160 °C.o B) Presión de descarga > 10 bar. Temperatura de descarga > 140 °C.

pero < 160 °C. oC) Relación de compresión de etapa < 3 : 1

Intermitenteo

Contínuo

Cuando se es "Medio" para las condiciones A), B), o C) y cuando se espera formación severa de carbones en el sistema de descarga como resultado de experiencias anteriores con aceites de trabajo medio.

Liviano DAA

Medio DAB

Pesado DAC

Trabajo Símbolo Condiciones de operación Temperaturas de descarga de aire y aire / aceite < 90 °C. Presión descarga < 8 bar.

Temperatura de descarga de aire y aire / aceite < 100 °C. Presión de descarga = 8 a 15 bar.oTemperatura de descarga de aire y aire / aceite 100 a 110 °C. Presión de descarga < 8 bar.

Temperatura de descarga de aire y aire / aceite > 100 °C. Presión de descarga < 8 bar.oTemperatura de descarga de aire y aire / aceite > 100 °C. Presión de descarga = 8 a 15 bar.0Presión de descarga > 15 bar.

Liviano DAG

Medio DAH

Pesado DAJ



Compresores de refrigeración

La refrigeración es el enfriamiento de un espacio ouna sustancia por debajo de la temperatura del me-dio ambiente. Los sistemas modernos logran estepropósito por medios mecánicos que aprovechanlos principios de la termodinámica. El medioenfriante se hace pasar por el espacio que se de-sea enfriar retirando calor, el cual es disipado enotra parte del sistema. El medio refrigerante esrecirculado nuevamente retirando más calor.

El ciclo de refrigeración más comúnmente usa-do es el vapor-compresión. Hay otros ciclos queno vale la pena describirlos.En los sistemas que operan con el ciclo mencio-nado, un líquido de bajo punto de ebullición (el re-frigerante) circula a través de un sistema que con-tiene:

a. Un compresor, que comprime el gas entrante deuna baja presión a una alta presión, elevando sutemperatura.

b. Un condensador, donde el gas de alta tempera-tura y presión es enfriado y convertido en un líqui-do con alta presión.

c. Una válvula de expansión, a través de la cualel líquido refrigerante pasa y se reduce su pre-sión de tal forma que se reduce su punto de ebu-llición.

d. Un evaporador, donde el refrigerante ebulle vol-viéndose gas nuevamente.

Mientras se está evaporando, el refrigerante retiracalor del área que lo rodea (enfriándola). Despuésel refrigerante pasa al compresor para que el ciclo

CICLO DE REFRIGERACION COMPRESION DE VAPOR

Un compresor comprime el vapor

Válvula de expansión

Líquido a alta presión Líquido a baja presión

Vapor a baja presión

U n evaporador evapora el refrigerante

extrayendo el calor del refrigerador

Vapor a alta presión

Un condensador condensa el refrigerante extrayendo el calor haciae l exterior



comience nuevamente.

Todos los refrigerantes por lo tanto son líquidos debajo punto de ebullición. Ellos se identifican por unnúmero estándar de un sistema que desarrolló laASHRAE (American Society of Heating,Refrigerating and Air Conditioning Engineers).

Una gran variedad de refrigerantes se utilizancomo son: Amoníaco (R717), dióxido de carbón(R744), cloruro de metilo (R40),diclorodifluorometano (R12 ó Freón 12),monoclorodifluorometano (R22), tricloro-trifluoroetano (R113), y muchos otros hidrocarbu-ros halogenados.

La selección del tipo de refrigerante depende denumerosos factores que incluyen:

- La temperatura de enfriamiento requerida.

- La cantidad de calor que debe ser retirada.

- El tipo de compresor usado.

- Factores de operación, tal como las presionesdel gas en diferentes partes del sistema, paralograr una operación eficiente.

- Factores de salud y seguridad, como soninflamabilidad, toxicidad e impacto ambiental.

Para escoger el fluido que opere en un ciclo derefrigeración, un importante factor es su compor-tamiento a bajas temperaturas.

El agua, por ejemplo, no puede utilizarse a tem-

peraturas por debajo de 0°C y aún a temperaturasmoderadamente bajas, se hace necesario el usode vacío en la sección del evaporador. El amonía-co se usa ampliamente como refrigerante a tem-peraturas muy bajas, pero para aplicaciones enaire acondicionado no se emplea normalmente, enprevención de fugas que puedan ocurrir en las tu-berías o el evaporador dada su naturaleza tóxica.Los hidrocarburos fluorados (Freones) son los másutilizados en el acondicionamiento de aire, por subajo costo, además de ser afines con los aceitesminerales.

Tanto para el amoníaco, como para los freones engeneral, no es necesario mantener presiones devacío.

El tipo de refrigerante afecta también la seleccióndel lubricante para el sistema.

La mayoría de los refrigerantes más comúnmen-te utilizados, incluido el R12, son hidrocarburosfluoroclorados (CFCs) los cuales son relativamen-te inactivos, pero se acumulan en la atmósferadonde reaccionan y atacan la capa de ozono des-truyéndola, y además con otros gases (comodióxido de carbono, metano, y vapor de agua)atrapan el calor generado desde la tierra contri-buyendo al "efecto invernadero".

Dado lo anterior, el uso de refrigerantes no con-vencionales debe incrementarse. Una de las al-ternativas es el R134a, un Fluorocarbonohidrogenado, con nulo potencial de atacar la capade Ozono ya que se descompone en la atmósfe-ra y no desplaza ni destruye el Ozono.



El R134a es incompatible con todos los aceitesminerales para refrigeración utilizados actualmen-te, y con la mayoría de los sintéticos. Este aspec-to es muy importante para tener encuenta en lasrecomendaciones de lubricación.

Shell desarrolló un lubricante sintético ShellClavus HFC que es compatible con el R134a.

Lubricación de los compresores de refrigera-ciónLa lubricación de los compresores en los siste-mas de refrigeración es más exigente que la delos compresores utilizados para aire o gas en otrasaplicaciones, por el cercano contacto entre el re-frigerante y el lubricante. Las funciones que debecumplir un aceite para refrigeración son: Lubricarel compresor para minimizar la fricción y el des-gaste. Sellar el gas comprimido entre el lado dealta y de baja presión. Enfriar los cojinetes delcompresor, Reducir los ruidos generados por elmovimiento del compresor y Aislante eléctrico delmotor en compresores herméticamente sellados.Las propiedades más importantes que deben con-siderarse en la selección del lubricante para es-tos compresores son: Viscosidad, miscibilidad,propiedades de baja temperatura, estabilidad tér-mica, estabilidad química y compatibilidad, estu-diaremos cada una de ellas.

ViscosidadEl lubricante debe ser suficientemente viscosopara lubricar el compresor adecuadamente y pro-veer el sello efectivo donde es requerido. Es im-portante considerar que muchos de los gases

comúnmente utilizados son extremadamente so-lubles en el aceite y pueden causar un decreci-miento pronunciado en la viscosidad. La solubilidaddel refrigerante gaseoso en el lubricante es impor-tante porque el gas disuelto reduce la viscosidaddel aceite.

Al disminuir la temperatura, la viscosidad de unaceite mineral puro se incrementa.

Sin embargo, en presencia de gas refrigeranteque se disuelve en el aceite, la viscosidad delaceite se incrementa y después decrece muy rá-pidamente cuando la temperatura baja.

La pendiente de la curva viscosidad temperaturadepende de la solubilidad del gas en el aceite, quea su vez depende, entre otra cosas, de la presión.Cuando el refrigerante es soluble en el lubricante,puede ser necesario usar un grado más viscosode aceite.

Temperatura

Nota: el efecto del refrigerante con diferente miscibilidad

Aceite / R 22

Aceite / R 12

Log

visc

osid

ad

Oil solo



MiscibilidadLa miscibilidad del refrigerante líquido en el lubri-cante es importante porque inevitablemente algode aceite se introduce en el circuito, con el refri-gerante que descarga del compresor. Si el lubri-cante y el refrigerante son inmiscibles y no se hacedisposición para remover el lubricante, puedecausar problemas bloqueando el sistema y enalgunos casos dejando sin aceite el compresor,si no se ha diseñado él sistema con separadoresde aceite.

La miscibilidad de un aceite y un refrigerante de-pende de las proporciones presentes de cada unoy de la temperatura.

En los sistemas que no contienen separadores deaceite, una parte del aceite circula constantemen-te con el refrigerante, por lo tanto este aceite nodebe contener aditivos insolubles (generalmente nocontienen aditivos de ninguna clase), y no debeformar cristales de cera o parafinas, o insolublespor la degradación del aceite.

Propiedades de baja temperaturaLa parte más fría del sistema de refrigeración, esla válvula de expansión o evaporador,

la temperatura alcanzada aquí es crítica. Partedel aceite inevitablemente llega a este sitio. Poresto es fundamental que el aceite no se solidifiqueni forme depósitos de cera en el evaporador, loscuales causan obstrucción, reducen la eficienciade la transferencia de calor e impiden el retornodel lubricante al compresor, el cual puede llegara quedarse sin aceite. Igualmente es muy impor-tante el comportamiento de la mezcla refrigerante-lubricante a las temperaturas que se alcanzan enese punto, la cual se debe comparar con el puntode fluidez del lubricante seleccionado.

Algunas de las medidas de las características dedesempeño a baja temperatura de un aceite derefrigeración incluyen: PUNTO DE FLUIDEZ, PUN-TO DE FLOCULACION Y CONTENIDO DE HUME-DAD.

Las áreas bajo las curvas representan condiciones en las que elaceite especificado y el refrigerante no son completamente

miscibles.

R 502

R 22

0 100Aceite (% peso)

Efecto del refrigerante en la miscibilidad con un aceite mineral

Tem

pera

tura

Aceite mineral

Aceite semi sintético

0 100Aceite (% peso)

Efecto del tipo de lubricante en la miscibilidad con un R 22

Tem

pera

tura



El punto de fluidez es más importante para laselección de aceites con amoníaco y otrosrefrigerantes que son inmiscibles con el aceite.

El punto de floculación es una medida de latendencia de un lubricante a formar un materialceroso floculante en presencia de refrigerante,cuando es enfriado a temperaturas bajas. Es mássignificativo para seleccionar aceites que van a tra-bajar con refrigerantes en los cuales son miscibles.

Contenido de humedad: Los sistemas de refri-geración deben estar libres de humedad. La pre-sencia de agua en el lubricante puede llevar a laobstrucción del circuito de refrigeración por la for-mación de cristales de hielo, y en unidades her-méticamente selladas al deterioro del aislamien-to eléctrico.

Estabilidad QuímicaEl aceite no debe reaccionar con el refrigerante,ni actuar como un medio para reacciones entreel refrigerante y otros componentes del sistema.En presencia de pequeñas cantidades de aire,humedad y otras impurezas, los aceitesinapropiados pueden reaccionar con losrefrigerantes para formar lacas y lodos.

Un problema particular que se presenta en siste-mas que utilizan amoníaco como refrigerante, esque durante el cambio de aceite, agua y aire pue-den accidentalmente entrar al sistema. El aceitepuede oxidarse y formar productos que por reac-ción con el amoníaco forman lodos. Es por lo tantomuy importante que el sistema se mantenga secocuando se realizan cambios de aceite.

Estabilidad TérmicaEl aceite de refrigeración debe ser térmicamenteestable. Aunque las temperaturas en loscompresores de refrigeración no son tan altas comoen los compresores de aire, puede ser suficientepara descomponer aceites inapropiados con la for-mación de coque como depósitos en las válvulas yen la cámara de compresión.

CompatibilidadEl aceite también debe ser compatible con losmateriales usados en el sistema de refrigeración,incluyendo aislamiento eléctrico, recubrimientos,elastómeros y polímeros.

La mayoría de los compresores de refrigeraciónson lubricados con aceites de base nafténica.Estos aceites tienen por naturaleza puntos de flui-dez bajos y son relativamente libres de ceras quepueden congelarse y causar problemas. Los acei-tes parafínicos normales, son generalmenteinapropiados para aplicaciones en compresoresde refrigeración, pero excepcionalmente se pue-den utilizar aceites intensamente desparafinados.

Los aceites de refrigeración son normalmente li-bres de aditivos, pero algunos contienen aditivosantidesgaste y antioxidantes.

Sin embargo se requieren aceites bases especia-les para su formulación.

Para refrigeración a muy bajas temperaturas (-70oCa -100oC) se deben considerar factores adiciona-les.



GUIA DE SELECCION DE LUBRICANTES PARA OPERACION A BAJAS TEMPERATURAS

Selección del lubricante para muy bajastemperaturas

La temperatura más baja a la cual un aceite pararefrigeración puede ser usado está determinada por:

La naturaleza del lubricante : El punto de flui-dez y las propiedades de flujo del lubricante debenser tales que aseguren que puede continuamentefluir y lubricar eficientemente a la más baja tempe-ratura que encuentre.

El sistema de refrigeración: En sistemas de re-frigeración industrial, se debe adecuar un eficienteseparador de aceite, para que solamente peque-ñas cantidades de éste entren al sistema, las cua-les no causarán problemas.

En otros sistemas los separadores de aceite noson usados y cantidades sustanciales de aceite

llegarán al sistema de refrigeración; es importanteque el aceite no se solidifique y bloquee elevaporador.

La miscibilidad del lubricante y el refrigeran-te : Si el lubricante y el refrigerante soncompletemente inmiscibles, las propiedades de flui-dez del aceite sólo, son el factor limitante. Si elaceite y el refrigerante son completamentemiscibles, el punto de floculación de la mezcladetermina el límite de la temperatura más baja.Cuando la miscibilidad es limitada, el punto defloculación de la fase refrigerante en aceite es elfactor límite.

Refrigerante y lubricanteRefrigerante y lubricante inmiscible inmiscible..

(Ej.:amoniaco y un aceite mineral)(Ej.:amoniaco y un aceite mineral)

RevisarRevisar punto de fluidez del lubricante. punto de fluidez del lubricante. UtiliceUtilice un aceite un aceitetipotipo nafténico nafténico o o alkilbenceno alkilbenceno..

RefrigeranteRefrigerante y lubricante miscibles y lubricante miscibles..

(Ej.: R12 y un aceite mineral)(Ej.: R12 y un aceite mineral)

RevisarRevisar el punto de el punto de floculación floculación del del lubricante ylubricante y el elrefrigerante particularrefrigerante particular ..

RefrigeranteRefrigerante y lubricante y lubricante parcialmente miscibles.parcialmente miscibles.

(Ej.: R22 y lubricante tipo alkilbenceno)(Ej.: R22 y lubricante tipo alkilbenceno)ReviseRevise las propiedades del lubricante a baja las propiedades del lubricante a baja temperaturatemperatura..

UsoUso de lubricantes (costosos) de lubricantes (costosos) sintéticos especialmentesintéticos especialmentediseñadosdiseñados, por , por ejemplo aceitesejemplo aceites siliconados siliconados y fluidos base y fluidos baselitio.litio.

Temperaturas de Temperaturas de evaporaciónevaporación. .

Superior a - Superior a - 5050° o - o - 60 60 ° C. C.

Inferior a - Inferior a - 70 70 ° C. C.



Aceites para compresores de gas

Los compresores de gases inertes normalmen-te se lubrican con los mismos aceites utilizadosen los compresores de aire, en este contexto losgases inertes son aquellos que no reaccionan conel aceite lubricante y no condensan en el com-presor a la presión de trabajo. Ejemplos de estosson: Nitrógeno, dióxido de carbono, monóxido decarbono, helio, hidrógeno, neón y gases de altohorno (una mezcla de nitrógeno, monóxido ydióxido de carbono). Aceites minerales conven-cionales no pueden ser usados en compresoresde gases inertes empleados en procesos de tra-bajo donde no se pueden tolerar trazas de aceiteen el gas de proceso.

Compresores de gases de hidrocarburosLos compresores reciprocantes son ampliamen-te utilizados para comprimir gases de hidrocar-buro, tanto en procesos químicos e industriales,como para la reinyección en los campos petrole-ros. Su lubricación presenta problemas particula-res cuando se emplean aceites minerales en loscilindros estos son:

Disolución del gas en el aceite con la conse-cuente reducción de viscosidad y los problemasque esto conlleva. El líquido que se forma por lacondensación del gas comprimido tiende a lavarel lubricante de las paredes del cilindro, acele-rando el desgaste por ausencia de aceite.

Pérdida de grandes cantidades de lubricanteen el gas descargado. Estos problemas se re-

suelven con el uso de lubricantes sintéticos basa-dos en polialquilén glicol (PAG).

Los gases de hidrocarburo se usan con frecuen-cia en la manufactura de plásticos, que posterior-mente entrarán en contacto con alimentos, talescomo polietileno de baja densidad; las máquinaspara comprimir estos gases deben ser lubrica-das con aceites grado alimenticio.

Métodos especiales se han adoptado para la com-presión de gases químicamente activos, los cua-les reacción con los aceites minerales. Tales ga-ses incluyen oxígeno (que forma mezclas explo-sivas con el aceite), cloro, cloruro de hidrógeno ydióxido de azufre (reacciona para formar lodos ydepósitos).

Por ejemplo: El oxígeno es comprimido encompresores libres de aceite o en máquinas lubri-cadas con aceites sintéticos inertes tales comofluidos siliconados.

El amoníaco usualmente se comprime en máqui-nas dinámicas, pero también pueden ser usadoscompresores reciprocantes.

El amoníaco reacciona con algunos aditivos delaceite en presencia de humedad y forma jabo-nes. Formulaciones especiales de aceites mine-rales o lubricantes sintéticos son utilizados encompresores reciprocantes de amoníaco.



Sección TresLUBRICANTES SHELL PARACOMPRESORES DE AIRE

Los aceites para compresores de aire más impor-tantes, en el rango de aceites Shell son:

Aceites Shell Corena PSon aceites semisintéticos de altísimo desempe-ño, basado en mezclas de XHVI (Indice de visco-sidad extra alto) y aceites minerales refinados consolventes. Contienen aditivos antioxidantes,anticorrosivos, antidesgaste, antiespuma ydispersantes.

UsosLos Aceites Shell Corena P son recomendadospara la lubricación de todo tipo de compresoresreciprocantes para unidades pequeñas de unaetapa y máquinas multietapas refrigeradas.

Aceites Shell Corena SLos Aceites Shell Corena S son productos de ca-lidad tipo premium basados en aceites con altoíndice de viscosidad que han sido tratados parareducir su contenido de aromáticos.

Contienen aditivos antioxidantes, anticorrosivos,antidesgaste, antiespuma y dispersantes.

UsosLos Aceites Shell Corena S son recomendadospara la lubricación de compresores de aire

rotatorios de paletas y de tornillo. Pueden ser usa-dos para máquinas de lubricación por llenado deaceite o inyección de aceite y son adecuados tan-to como para plantas estáticas como móviles.

Aceites Shell Madrela APEstán basados en ésteres. Estos pueden trabajarbien en condiciones que los aceites corrientes nopueden tolerar.

UsosLos Aceites Shell Madrela AP están diseñados paraproveer la mejor lubricación posible paracompresores de aire reciprocantes.

Aceites Shell Madrela ASUn lubricante sintético de alta especificación for-mulado con base en fluidos de polialfaolefinas. Estabase sintética confiere excepcional estabilidad ala oxidación a altas temperaturas.

UsosLos Aceites Shell Madrela AS ofrecen el mejordesempeño y protección para compresoresrotatorios de aire, ya sean de paletas o de torni-llo. Es ideal para la lubricación de equipos exi-gentes tales como máquinas rotatorias de dosetapas operando a altas presiones.

Puede ser usado en ambientes donde la tempera-tura ambiente es excepcionalmente alta o muy bajay es adecuado para plantas estáticas o móviles ypara uso marino.

En general, los aceites Shell Corena P y S son



CompresoresCompresores reciprocantes reciprocantes Compresores rotatoriosCompresores rotatorios

Shell Madrela APShell Madrela Oil AS

Shell Corena Oils SShell Corena Oils P

180 °C180 °Coo30 bar30 bar

100 °C100 °Coo

15 bar15 bar

Incr

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