Los compresores son parte integral de casi todas las plantas de manufactura. Conocidos comúnmente como el corazón de cualquier sistema de aire o gas, estos activos requieren una atención especial, en particular su lubricación. Para comprender el rol vital que desempeña la lubricación en los compresores, primero es necesario comprender su función, así como los efectos del sistema en el lubricante, cuál lubricante seleccionar y los análisis de aceite que se deben realizar.
Tipos y funciones de compresores
Existen muchos tipos de compresores, pero su función principal es casi siempre la misma. Los compresores están diseñados para intensificar la presión de un gas reduciendo su volumen total. En resumen, un compresor es como una bomba para gas. Su funcionamiento es básicamente el mismo, con la principal diferencia de que un compresor reduce el volumen y mueve el gas a través de un sistema, mientras que una bomba simplemente presuriza y transporta el líquido.
Los compresores se pueden dividir en dos categorías generales: de desplazamiento positivo y dinámicos. Los compresores rotativos, de diafragma y reciprocantes (alternativos) se clasifican en la categoría de desplazamiento positivo. Los compresores rotativos funcionan forzando el paso de gases a espacios más pequeños mediante tornillos, lóbulos o álabes, mientras que los compresores de diafragma comprimen el gas mediante el movimiento de una membrana. Los compresores reciprocantes comprimen el gas mediante un pistón o una serie de pistones accionados por un cigüeñal.
Por otro lado, están los compresores dinámicos, que incluyen los compresores centrífugos, de flujo mixto y axiales. Un compresor centrífugo funciona comprimiendo gas mediante un disco rotatorio en una carcasa preformada. Un compresor de flujo mixto funciona de forma similar a un compresor centrífugo, pero impulsa el flujo axialmente en lugar de radialmente. Los compresores axiales generan compresión mediante una serie de perfiles aerodinámicos.
Efectos en los lubricantes
Antes de seleccionar un lubricante para compresor, uno de los principales factores a considerar es el tipo de estrés al que puede estar sometido el lubricante durante su uso. Normalmente, los factores de estrés del lubricante en los compresores incluyen la humedad, el calor extremo, el tipo de gas o aire comprimido, las partículas metálicas, la solubilidad del gas y la temperatura de las superficies de descarga.
Tenga en cuenta que, cuando se comprime el gas, puede tener efectos adversos en el lubricante y provocar una disminución notable de la viscosidad junto con evaporación, oxidación, depósito de carbón y condensación por acumulación de humedad.
Una vez que conozca las principales preocupaciones que pueden surgir con el lubricante, puede usar esta información para acotar su selección del lubricante ideal para compresores. Las características que debe tener un lubricante candidato incluyen buena estabilidad a la oxidación, aditivos antidesgaste, inhibidores de corrosión, y demulsificantes. Las bases sintéticas también pueden tener un mejor desempeño en rangos de temperatura más amplios.
Selección de lubricante
Asegurarse de tener el lubricante adecuado será fundamental para el buen estado del compresor. El primer paso es consultar las recomendaciones del fabricante del equipo original (OEM, por sus siglas en inglés). Las viscosidades del lubricante para compresor y los componentes internos que se lubrican pueden variar considerablemente según el tipo de compresor. Las sugerencias del fabricante pueden ser un buen punto de partida.
A continuación, considere el gas comprimido, ya que puede afectar significativamente al lubricante. La compresión del aire puede causar problemas con temperaturas elevadas del lubricante. Los gases de hidrocarburos tienden a disolver los lubricantes y, a su vez, reducen gradualmente la viscosidad.
Gases químicamente inertes, como el dióxido de carbono y el amoníaco, pueden reaccionar con el lubricante y disminuir la viscosidad, además de generar jabones en el sistema. Gases químicamente activos, como el oxígeno, el cloro, el dióxido de azufre y el sulfuro de hidrógeno, pueden formar depósitos pegajosos o volverse extremadamente corrosivos cuando el lubricante contiene demasiada humedad.
También debe tener en cuenta el entorno al que se somete el lubricante del compresor. Esto puede incluir la temperatura ambiente, la temperatura de funcionamiento, los contaminantes atmosféricos circundantes, si el compresor está en interiores y cubierto o en exteriores y expuesto a las inclemencias del tiempo, así como el sector en el que se utiliza.
Los compresores suelen utilizar lubricantes sintéticos según las recomendaciones del OEM. Los fabricantes de maquinaria suelen exigir el uso de lubricantes de su marca como condición de la garantía. En estos casos, conviene esperar hasta que venza el período de garantía para realizar un cambio de lubricante.
Si su compresor utiliza actualmente un lubricante mineral, el cambio a uno sintético debe estar justificado, ya que suele ser más costoso. Por supuesto, si los reportes de análisis de aceite indican problemas específicos, un lubricante sintético puede ser una buena opción. Sin embargo, asegúrese de no abordar solamente los síntomas del problema, sino también las causas raíz del sistema.
¿Qué lubricantes sintéticos son más adecuados para una aplicación de compresor? Normalmente se utiliza polialquilenglicol (PAG), polialfaolefina (POA), algunos diésteres y poliol ésteres. La elección de estos sintéticos dependerá del lubricante que se esté utilizando actualmente, así como de la aplicación.
Gracias a su resistencia a la oxidación y su larga vida útil, las polialfaolefinas suelen ser un sustituto adecuado de los aceites minerales. Los polialquilenglicoles no solubles en agua ofrecen una buena solubilidad, lo que ayuda a mantener limpios los compresores. Algunos ésteres incluso tienen más solubilidad que los PAG, pero pueden presentar problemas con el exceso de humedad en el sistema.
Pruebas del análisis de aceite
Se pueden realizar múltiples pruebas en una muestra de aceite, por lo que es imperativo ser crítico al seleccionarlas y definir las frecuencias de muestreo. Las pruebas deben cubrir las tres categorías principales del análisis de aceite: las propiedades del lubricante, la presencia de contaminantes en el sistema de lubricación y cualquier partícula de desgaste de la máquina.
Dependiendo del tipo de compresor, puede haber ligeras modificaciones en el conjunto de pruebas, pero generalmente es común ver viscosidad, análisis de elementos, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), número ácido, potencial de barniz, prueba de oxidación en recipiente rotativo a presión (RPVOT) y pruebas de demulsibilidad recomendadas para evaluar las propiedades del lubricante.
Las pruebas de análisis de contaminantes para compresores probablemente incluirán análisis de apariencia, contenido de agua, conteo de partículas, FTIR y análisis de elementos, mientras que la única prueba de rutina para detectar partículas de desgaste sería el análisis de elementos. La Fig. 1 muestra un ejemplo de conjunto de pruebas de análisis de aceite y límites de alarma para compresores centrífugos.
Fig. 1 Ejemplo de conjunto de pruebas y límites para compresores centrífugos.
Dado que ciertas pruebas pueden evaluar múltiples problemas, algunas aparecerán en diferentes categorías. Por ejemplo, el análisis de elementos puede detectar agotamiento de aditivos desde la perspectiva de las propiedades del lubricante, algunos contaminantes y la presencia de metales de desgaste. FTIR puede identificar la oxidación y nitración, pero también puede la presencia de humedad como contaminante del fluido.
Los límites de alarma suelen ser predeterminados por el laboratorio. La mayoría de los usuarios nunca cuestionan su validez. Deben revisar y verificar que estos límites se ajusten a sus objetivos de confiabilidad. A medida que desarrolle su programa, puede incluso considerar modificarlos. Con frecuencia, los límites de alarma comienzan siendo algo altos y cambian con el tiempo debido a que se vuelven más rigurosos los objetivos de limpieza, filtración y control de la contaminación.
Comprensión de la lubricación del compresor
En cuanto a su lubricación, los compresores pueden parecer algo complejos. Cuanto mejor comprendan usted y su equipo la función de un compresor, los efectos del sistema en el lubricante, cuál lubricante se debe seleccionar y qué pruebas de análisis de aceite se deben realizar, mayores serán sus posibilidades de mantener y mejorar la salud de su sistema.
Matthew Adams, Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América