¿Por qué el compresor de tornillo produce un ruido considerable durante el proceso de subida y bajada de frecuencia, y una vez que la frecuencia se estabiliza, el ruido disminuye?

Introducción

En la producción industrial, los compresores de tornillo se utilizan ampliamente para proporcionar aire comprimido estable. Muchos operadores han observado que, durante el ajuste de la frecuencia de subida y bajada, el ruido del compresor aumenta notablemente; sin embargo, una vez que la frecuencia se estabiliza, el nivel sonoro disminuye de forma significativa. Este fenómeno suele deberse a las variaciones en las propiedades físicas y electromagnéticas del equipo durante el proceso de regulación dinámica.

Ruido electromagnético y características de los variadores de frecuencia

El componente motor central de los compresores de aire de tornillo con variador de frecuencia es el motor de frecuencia variable. Durante los procesos de subida y bajada de la frecuencia, el variador debe ajustar con frecuencia la frecuencia y el voltaje de salida. En estas condiciones, las ondas de modulación por ancho de pulso generadas por el variador producen armónicos significativos, lo que provoca cambios bruscos en las fuerzas electromagnéticas internas del motor y, en consecuencia, un ruido electromagnético notable.

Cuando la frecuencia alcanza el valor establecido y se estabiliza, la forma de onda emitida por el variador de frecuencia resulta relativamente plana, el contenido de armónicos disminuye y, en consecuencia, también se reduce el ruido electromagnético del motor. Este es un fenómeno físico habitual en los equipos de variación de frecuencia durante su proceso de regulación dinámica.

Resonancia mecánica y velocidad crítica de giro

El rotor principal del compresor de aire, el rotor del motor y los componentes de transmisión presentan cada uno una frecuencia natural específica. Durante los procesos de subida y bajada de velocidad, la velocidad de giro del motor varía de manera continua. Cuando la velocidad atraviesa determinadas velocidades críticas del equipo, la frecuencia de excitación de las partes giratorias coincide con la frecuencia natural del equipo, lo que puede provocar fácilmente resonancia mecánica.

• Manifestación de la resonancia: En un rango específico de velocidad de giro, la vibración del equipo se intensifica, acompañada de un ruido grave y sordo o de un sonido de fricción metálica.
• Cambios tras la estabilizaciónUna vez que el régimen de giro supera el rango crítico y se estabiliza en la frecuencia objetivo, la frecuencia de excitación se desvía de la frecuencia natural, desaparece el fenómeno de resonancia y el ruido mecánico vuelve a su nivel normal.

Pulsaciones del flujo de aire y ruido aerodinámico

En los compresores de tornillo, durante los ciclos de subida y bajada de frecuencia, el caudal de descarga y la presión del sistema experimentan variaciones dinámicas. Esta intensa fluctuación de las condiciones de operación provoca una gran inestabilidad en el régimen del flujo de aire tanto en el interior del compresor como en el sistema de tuberías.

Vórtice y pulsación del flujo de aireEn la fase de variación de frecuencia, la velocidad del flujo de gas y la distribución de la presión son desiguales, lo que facilita la generación de fuertes vórtices y pulsaciones del flujo en la cámara de compresión, el separador de aceite‑gas y las tuberías de escape, produciendo un ruido aerodinámico considerable. Cuando la frecuencia se estabiliza, el flujo vuelve a un régimen laminar o turbulento estable, y el ruido generado por el flujo disminuye notablemente.

Respuesta dinámica del sistema de lubricación y refrigeración

Durante los procesos de subida y bajada de frecuencia, la variación de la velocidad del motor principal provoca directamente cambios en la velocidad de la bomba de lubricante y del ventilador de refrigeración. Las breves fluctuaciones de la presión del aceite, los cambios bruscos en la velocidad de flujo del lubricante por las tuberías y las variaciones en la frecuencia con que las palas del ventilador cortan el aire generan, durante un corto período, ruidos adicionales propios de los fluidos y sonidos de funcionamiento mecánico. Una vez que el sistema alcanza un nuevo equilibrio, estos ruidos suplementarios desaparecen.

Recomendaciones de optimización y mantenimiento diario

Para reducir el ruido durante los procesos de subida y bajada de frecuencia y prolongar la vida útil del equipo, se recomienda adoptar las siguientes medidas:

• Optimización de los parámetros del inversorEstablezca de manera adecuada los tiempos de aceleración y deceleración del variador de frecuencia, evitando cambios demasiado bruscos en la velocidad de giro y logrando así una transición suave a través del rango de velocidades críticas.
• Ajuste y lubricación periódicos: Verifique periódicamente el apriete de los pernos de anclaje, del motor y de las piezas de conexión del equipo principal; asegúrese de que el circuito de lubricación esté libre de obstrucciones para reducir las vibraciones anormales provocadas por la fricción mecánica.
• Revisar el soporte de la tubería: Asegúrese de que las tuberías de escape y de refrigeración estén firmemente soportadas; si es necesario, añada almohadillas antivibratorias para evitar que las tuberías sufran resonancia secundaria ante las pulsaciones del flujo de aire.