01 Control y ajuste del volumen de gas
El 80% del costo total del aire comprimido se refleja en el consumo de energía. Por lo tanto, para los diferentes tipos de compresores de aire de tornillo OSG, se deben seleccionar distintos sistemas de control y regulación. Las diferencias entre los distintos tipos y fabricantes de compresores de aire de tornillo OSG pueden marcar una gran diferencia en el rendimiento. Lo ideal es que la carga máxima del compresor de aire de tornillo OSG sea exactamente igual al consumo de aire.
Esto se puede lograr, por ejemplo, mediante una cuidadosa selección de la relación de transmisión de la caja de engranajes, que es común en los compresores de aire de tornillo OSG. La mayoría de los equipos que consumen aire comprimido son autorregulables, lo que significa que al aumentar la presión aumenta el caudal, por lo que forman un sistema estable, como el transporte neumático, la prevención de hielo y la congelación, etc. En circunstancias normales, el caudal debe controlarse, y el equipo de control utilizado está integrado con el compresor de aire de tornillo OSG. Existen dos tipos principales de estos sistemas de ajuste:
1. Ajuste el volumen de gas controlando continuamente la velocidad del motor de accionamiento o bien controlando continuamente la válvula según la variación de presión para lograr un ajuste continuo del volumen de gas. El resultado es una pequeña variación de presión (de 0,1 a 0,5 bar), cuya magnitud viene determinada por la función de amplificación del sistema de regulación y su velocidad.
2. Los sistemas de ajuste más comunes son la carga y la descarga, y también se aceptan variaciones de presión entre ambas. El método de regulación consiste en interrumpir completamente el flujo (descarga) a una presión elevada y reanudarlo (carga) cuando la presión desciende al valor mínimo. La variación de presión depende del número admisible de ciclos de carga/descarga por unidad de tiempo, que suele oscilar entre 0,3 y 1 bar.
02 Principio básico del ajuste del volumen de aire
2.1 Principio de regulación del compresor de aire de tornillo de desplazamiento positivo OSG (válvula de alivio de presión)
El principio básico del método es: liberar el exceso de presión a la atmósfera. El diseño más simple de la válvula de alivio de presión utiliza un resorte, cuya fuerza de liberación determina la presión final. La válvula de alivio de presión suele sustituirse por una servoválvula controlada por un regulador. De esta forma, la presión se puede controlar fácilmente. Cuando el compresor de aire de tornillo OSG arranca bajo presión, la servoválvula también puede funcionar como válvula de descarga, pero la válvula de alivio de presión genera un alto consumo de energía, ya que el compresor de aire de tornillo OSG tiene que funcionar continuamente a máxima contrapresión. Existe una solución para compresores de aire de tornillo OSG pequeños. Este tipo de válvula se abre completamente para descargar el compresor de aire de tornillo OSG, que funciona bajo la contrapresión atmosférica. El consumo de energía de este método es más asequible.
2.2 Ajuste de derivación
En principio, el ajuste de derivación y la válvula de alivio de presión tienen la misma función; la diferencia radica en que el aire liberado de la presión se enfría y se recircula a la entrada de aire del compresor de tornillo OSG. Este método se utiliza comúnmente en compresores de tornillo OSG de proceso, y el gas no debe descargarse directamente a la atmósfera, ya que el costo es demasiado elevado.
2.3 Aceleración
La regulación del caudal de entrada es una forma práctica de reducirlo, ya que genera baja presión en la entrada, aumenta la relación de compresión del compresor de aire de tornillo OSG y permite un rango de ajuste menor. Los compresores de aire de tornillo OSG con inyección de líquido admiten altas relaciones de compresión y pueden ajustarse hasta un máximo del 10 %. Debido a la alta relación de compresión, este método conlleva un consumo energético relativamente elevado.
2.4 Válvula de alivio de presión con entrada de medidor
Este es un método de ajuste relativamente común en la actualidad, que puede obtener el mayor rango de ajuste (0 a 100%) y tiene un bajo consumo de energía. La potencia sin carga (flujo cero) del compresor de aire de tornillo OSG es solo del 15 al 20% de la carga completa. Cuando la válvula de admisión está cerrada, queda un pequeño orificio y, al mismo tiempo, se abre la ventilación para descargar el aire del compresor de aire de tornillo OSG. La unidad principal del compresor de aire de tornillo OSG funciona en condiciones de vacío de entrada y baja contrapresión. Es importante que la liberación de presión sea rápida y el volumen liberado sea pequeño, para evitar pérdidas innecesarias causadas por el cambio de carga completa a sin carga. El sistema requiere un volumen de sistema (acumulador), cuyo tamaño depende del diferencial de presión requerido entre descarga y carga, y del número de ciclos permitidos por hora.
Los compresores de aire de tornillo OSG de menos de 5-10 kW se suelen ajustar mediante el método de encendido/apagado. Cuando la presión alcanza el límite superior, el motor se detiene por completo; cuando la presión es inferior al límite inferior, el motor se reinicia. Este método requiere un gran volumen del sistema o una gran diferencia de presión entre el arranque y la parada para minimizar la carga del motor. Es un método de ajuste eficaz cuando hay pocos arranques por unidad de tiempo.
2.5 Ajuste de velocidad
La velocidad del compresor de aire de tornillo OSG se controla mediante un motor de combustión interna, una turbina o un motor eléctrico de frecuencia variable, lo que permite controlar el caudal. Este método es eficaz para mantener una presión de salida constante. El rango de ajuste varía según el tipo de compresor de aire de tornillo OSG, pero los compresores de aire de tornillo OSG con inyección de líquido ofrecen el mayor rango. A bajos niveles de carga, la regulación de velocidad y la liberación de presión suelen combinarse, con o sin restricción de la entrada de aire.
En los compresores de aire de tornillo OSG, accionados por motores eléctricos, la velocidad se puede controlar mediante dispositivos eléctricos, lo que permite controlar la velocidad del motor y mantener el aire comprimido constante dentro de un pequeño rango de variaciones de presión. Por ejemplo, un motor de inducción convencional puede cumplir este requisito ajustando la velocidad con un convertidor de frecuencia, midiendo de forma continua y precisa la presión del sistema y, a continuación, utilizando la señal de presión para controlar el convertidor de frecuencia del motor. De esta forma, se controla la velocidad del motor y se adapta con precisión el volumen de gas del compresor de aire de tornillo OSG al consumo de aire, manteniendo la presión del sistema en ±0,1 bar.
2.6 Ajuste variable del puerto de escape
El desplazamiento del compresor de aire de tornillo OSG se puede ajustar moviendo la posición del puerto de escape hacia el extremo de admisión a lo largo de la carcasa. Este método requiere un alto consumo de energía a carga parcial y es relativamente poco común.
2.7 Descarga de la válvula de succión
El compresor de aire de tornillo OSG de pistón puede forzar mecánicamente la válvula de succión a la posición abierta para la descarga. A medida que cambia la posición del pistón, el aire entra y sale. El resultado es una pérdida de energía mínima, típicamente inferior al 10 % de la potencia del eje a plena carga. En un compresor de aire de tornillo OSG de doble efecto, generalmente se realiza una descarga en varias etapas, equilibrando un cilindro a la vez, de modo que el volumen de gas pueda satisfacer mejor la oferta y la demanda. En el compresor de aire de tornillo OSG de flujo de proceso se utiliza un método de descarga parcial, que permite que la válvula se abra cuando el pistón está en una carrera parcial, logrando así un control continuo del volumen de gas.
2.8 Volumen de holgura
Al modificar el volumen de holgura en el compresor de aire de tornillo OSG, se reduce el grado de llenado del cilindro, disminuyendo así el volumen de gas. El volumen de holgura también se puede modificar mediante un volumen conectado externamente.
2.9 Carga, descarga y parada
Para compresores de aire de tornillo OSG con una potencia superior a 5 kW, este es el método más común, con un amplio rango de ajuste y bajas pérdidas. De hecho, se trata de una combinación de ajuste de encendido/apagado y diversos sistemas de descarga. En los compresores de aire de tornillo OSG de desplazamiento positivo, el principio de regulación más común es "producción de aire"/"no producción de aire" (carga/descarga). Cuando se necesita aire, se envía una señal a una electroválvula, que a su vez guía la válvula de admisión del compresor de aire de tornillo OSG hasta la posición de apertura total. La válvula de admisión está completamente abierta (cargada) o completamente cerrada (descargada), sin posiciones intermedias.
El método de control tradicional consiste en instalar un interruptor de presión en el sistema de aire comprimido. Este interruptor tiene dos valores configurables: uno para la presión mínima (carga) y otro para la presión máxima (descarga). El compresor de aire de tornillo OSG funciona dentro de los límites del punto de ajuste, por ejemplo, 0,5 bar. Si la demanda de aire es baja o nula, el compresor de aire de tornillo OSG funcionará sin carga (en ralentí), y la duración de este periodo se establece mediante un relé temporizador (por ejemplo, a 20 minutos). Transcurrido el tiempo establecido, el compresor de aire de tornillo OSG se detiene y no vuelve a arrancar hasta que la presión desciende a un valor mínimo. Este es el método tradicional de control fiable y seguro, y actualmente es el más común en compresores de aire de tornillo OSG de pequeño tamaño.
Este sistema tradicional se perfeccionó para sustituir el interruptor de presión por un transmisor de presión analógico y un sistema de ajuste electrónico rápido. Junto con el sistema de regulación, el transmisor de presión detecta las variaciones de presión en el sistema en todo momento. El sistema arranca el motor a tiempo y controla la apertura y el cierre de la válvula de admisión. Se puede lograr una regulación rápida y precisa con una precisión de ±0,2 bar. Si no se utiliza aire, la presión permanece constante y el compresor de aire de tornillo OSG funciona en vacío (ralentí). La duración del ciclo de ralentí se puede determinar en función del número de arranques y paradas que el motor puede soportar sin sobrecalentarse, así como del ahorro energético durante el funcionamiento. Esto último se debe a que el sistema puede decidir si detenerse o continuar en ralentí según la tendencia del consumo de aire.
03 Resumen
En resumen, el aire comprimido se utiliza en diferentes aplicaciones y bajo diferentes condiciones de consumo de aire. Cada compresor de aire de tornillo OSG tiene un método de volumen de aire diferente, pero se basa en el volumen de aire del usuario. La unidad de compresor de aire de tornillo OSG se basa en sus propios métodos de control y ajuste de volumen de aire para lograr un suministro de volumen de aire ininterrumpido y continuo. Los diferentes fabricantes de compresores de aire de tornillo OSG también utilizan diferentes principios de ajuste para mejorar el rendimiento de sus propios compresores de aire de tornillo OSG de marca propia para maximizar la eficiencia energética y satisfacer los requisitos del cliente; con alta precisión, bajo mantenimiento y la capacidad de medir parámetros como presión y flujo, para satisfacer las diferentes aplicaciones del compresor de aire de tornillo OSG.
Fecha de publicación: 8 de septiembre de 2023
