Requisitos de diseño de los compresores de tornillo

Diseño de la línea central del rotor

La línea de perfil del rotor es un elemento clave del compresor de tornillo, que determina directamente la eficiencia volumétrica y la estabilidad de funcionamiento del equipo. Durante el proceso de diseño, es indispensable realizar un modelado matemático riguroso y una optimización del perfil dentado.

• Optimización de las características de engranaje: Asegurar que, durante el proceso de engranaje, la longitud de la línea de contacto entre los rotores de entrada y de salida sea la más corta posible, al tiempo que se mantiene el área del triángulo de fuga dentro de un rango razonable.
• Continuidad de la línea de perfil: Garantizar una transición suave en la superficie de los dientes, evitar interferencias durante el mecanizado y la concentración de tensiones, y aumentar la rigidez global del rotor.

Control de holguras y tolerancias de precisión

En el interior de los compresores de tornillo existen múltiples holguras críticas; un diseño adecuado de estas holguras resulta esencial para lograr un equilibrio óptimo entre la eficiencia de compresión y la fiabilidad mecánica. Durante el proceso de diseño, es preciso tener en cuenta de manera integral la expansión térmica, la precisión de fabricación y los errores de montaje.

• Espacio del rotorEl juego entre los rotores de los lóbulos debe calcularse con precisión en función de la temperatura de funcionamiento y del diferencial de presión, a fin de evitar el agarrotamiento a altas temperaturas.
• Espacio de la carcasaEl diseño del juego entre la superficie exterior del rotor y la pared interna de la carcasa debe considerar tanto el control de las fugas internas como la tolerancia del desplazamiento radial del rotor.
• Holgura de la cara finalEl juego entre la cara del rotor y la cara del soporte del cojinete debe controlarse estrictamente para reducir las fugas axiales desde el lado de alta presión hacia el lado de baja presión.

Sistema de lubricación, sellado y refrigeración

Un sistema de lubricación y refrigeración eficiente puede reducir de manera significativa el consumo de energía por fricción, controlar la temperatura de los gases de escape y prolongar la vida útil del equipo.

• Diseño del sistema de inyección de combustible: Calcular con precisión la cantidad y la ubicación de la inyección de combustible, garantizando que la zona de engranaje del rotor esté adecuadamente refrigerada y sellada.
• Separación de aceite y gas: Diseñar una estructura de separación de aceite y gas altamente eficiente, reduciendo el contenido de aceite en el gas de escape y satisfaciendo las exigencias del proceso aguas abajo.
• Coincidencia de enfriamiento: Ajustar de manera adecuada la superficie de intercambio térmico del enfriador de aceite o del enfriador de agua en función de la carga térmica comprimida.

Selección de rodamientos y diseño del retén de eje

La fiabilidad de los rodamientos y del conjunto del retén de eje determina directamente el tiempo de funcionamiento sin fallos del compresor.

• Conjunto de rodamientos: Distribuir de manera adecuada los rodamientos radiales y los rodamientos de empuje, garantizando que el rotor mantenga una posición axial y radial precisa al soportar cargas aerodinámicas complejas y cargas derivadas de la transmisión por engranajes.
• Estructura del retén de eje: Se emplea un sello mecánico fiable o una estructura de sellado tipo laberinto para evitar la filtración del lubricante hacia la cámara de compresión y, al mismo tiempo, impedir la salida del gas comprimido al medio ambiente.

Control de vibraciones y ruido

La reducción de las vibraciones y el ruido constituye un aspecto fundamental del diseño para mejorar la calidad de funcionamiento de los equipos y cumplir con los requisitos de protección ambiental.

• Requisitos de equilibrado dinámicoEl conjunto del rotor debe someterse a una verificación de equilibrado dinámico de alta precisión para eliminar el desequilibrio de las fuerzas centrífugas durante el funcionamiento.
• Rigidez estructural: Aumentar la rigidez estructural de la carcasa y de las tapas extremas para evitar la resonancia bajo la acción de las fuerzas de excitación.
• Pulsación del flujo de aireOptimizar la posición y la forma de las entradas y salidas de aire, suavizar la transición de presión y reducir el ruido aerodinámico provocado por las pulsaciones del flujo de aire.