Compresores industriales: conoce las principales fallas

Los compresores son activos esenciales, responsables de comprimir aire, gases u otros fluidos, cambiar la presión y controlar el flujo para aplicaciones específicas. Uno de los principales ejemplos es el suministro de aire comprimido para máquinas neumáticas.

En la industria, se utilizan sobre todo compresores de tornillo rotativo lubricados. Pero otros tipos, como los de pistón, espiral o centrífugos, que pueden funcionar con o sin lubricación, también están presentes en el patio industrial. Todos ellos se incluyen en la categoría de compresores de desplazamiento positivo (o volumétricos).

Estos activos tienen algunos componentes básicos, como mangueras, filtros de aire, filtros de aceite, etc. Elementos que necesitan atención y sustitución periódica, caracterizada por el mantenimiento preventivo. Sin embargo, para prolongar la vida útil y la disponibilidad de los compresores, es esencial un mantenimiento predictivo basado en el estado de las piezas críticas, como rodamientos y engranajes.

Sigue leyendo para saber más sobre los tipos de compresores, las fallas más comunes y cómo el mantenimiento predictivo puede ayudar a evitar paradas imprevistas.

Principales fallas en compresores industriales

Los compresores pueden presentar algunos modos de falla muy específicos.  Los más frecuentes son: retorno de líquido, golpe de líquido, problemas de lubricación, contaminación del sistema y alta temperatura de descarga. Entiende más sobre cada uno de ellos:

Retorno de líquido

Este modo de falla ocurre cuando el fluido refrigerante se mezcla con el lubricante, alterando la capacidad de lubricación.  Esto puede ocurrir tanto en compresores refrigerados por aire como en los que utilizan fluido refrigerante con enfriamiento.

El retorno de líquido se produce cuando el gas de aspiración del compresor se sobrecalienta por debajo de la temperatura requerida. En este caso, el gas refrigerante actúa como detergente y elimina la película lubricante.

Se caracteriza por la eliminación completa de la película lubricante de las piezas móviles, lo que provoca el contacto entre las piezas. La fricción puede provocar el desgaste de las piezas, el aumento de la temperatura e incluso paradas imprevistas.

Este problema puede identificarse por el aumento de los niveles de vibración. Además, cuando se analizan las piezas, se observa que están completamente limpias, libres de aceite y sin signos de carbonización.

Golpe de líquido

El problema se produce cuando el compresor trabaja con líquidos en la cámara de compresión. Por lo general, está causado por el retorno de líquido refrigerante debido a problemas en las válvulas, reducción de la carga, mala distribución del aire, etc.

Debido a la presión hidrostática, el impacto del líquido daña las válvulas de succión y el plato de válvulas, lo que puede llegar a dañar el conjunto de biela y pistón. Visualmente, las piezas dañadas presentan ranuras radiales, posibles grietas o incluso fragmentación.

Esta falla también puede ser causada por fugas de aceite, que provocan daños similares a los de los líquidos.

Problemas de lubricación

Los problemas de lubricación son una preocupación común en los motores, y abarcan una serie de cuestiones que afectan directamente al rendimiento y la vida útil del motor. Entre ellos, cabe señalar la dilución o pérdida de aceite y la reducción de la viscosidad. 

Uno de los problemas más recurrentes es la dilución del aceite. Esto ocurre debido a la afinidad del aceite con el refrigerante, lo que resulta en la pérdida de su capacidad lubricante cuando el contacto es prolongado. Este fenómeno afecta principalmente a los cojinetes de biela más próximos a la bomba de aceite y puede provocar el desgaste de las paredes del cilindro, además de provocar el bloqueo o la rotura del pistón. Las señales de este problema incluyen manchas de metal, fuerte desgaste y señales sutiles de sobrecalentamiento.

Otro problema es la pérdida de aceite, que puede provocar cambios significativos de temperatura, especialmente en el cigüeñal, evidenciados por la decoloración debida al calor excesivo.  Este problema puede surgir debido a ciclos cortos, cuando hay poca carga de refrigerante, a la formación excesiva de espuma en el aceite debido a un tipo inadecuado o a la dilución del aceite, y al funcionamiento prolongado con una carga mínima.

Es crucial estar atento a estos problemas de lubricación, ya que pueden tener graves consecuencias para el funcionamiento y la durabilidad del motor. Un mantenimiento adecuado, que incluya la elección del aceite correcto y la comprobación periódica de los niveles, es esencial para prevenir y mitigar estos problemas.

Alta temperatura de descarga

Esta falla puede provocar el sobrecalentamiento del compresor. Entre las causas más comunes se encuentra una alta relación de compresión y una baja carga de refrigerante. Estos factores provocan un flujo insuficiente de refrigerante, aumentando la temperatura del sistema y, en consecuencia, del aceite lubricante.

Cuando se produce este problema, suele haber un desgaste excesivo del pistón, así como evidencias visuales como la carbonización del plato de la válvula.

En situaciones extremas, el aceite carbonizado puede comprometer el movimiento de las paletas, permitiendo que el gas de descarga pase de nuevo a la succión. Es esencial monitorear y corregir rápidamente las altas temperaturas de descarga para evitar daños graves al compresor y garantizar su funcionamiento eficiente.

Contaminación del sistema

Entre los principales contaminantes están la humedad, el óxido de cobre y la suciedad. La presencia de humedad puede ocurrir durante la instalación o debido al uso de aceites lubricantes contaminados o inadecuados, lo que resulta en corrosión, oxidación, descomposición del refrigerante e incluso deterioro de los componentes.

En el caso de la contaminación por suciedad, cualquier inadecuación en la instalación o durante el cambio de aceite puede provocar desequilibrios químicos que alteren la estructura del aceite, formando ácidos, incrustaciones u otras formas de combinación.

El cobreado, por su parte, puede provocar bloqueos y eventuales averías mecánicas, debido a la acumulación de partículas de cobre procedentes del sistema de tuberías en el cigüeñal, los cojinetes y el conjunto biela/pistón. Este problema suele deberse al uso de lubricantes inadecuados o a la exposición a altas temperaturas.

Además de estos contaminantes, hay otras fallas que son comunes a diversos activos, como problemas eléctricos, desgaste o holgura en los componentes giratorios, desequilibrio y defectos en los engranajes.

Monitoreo de compresores

Para evitar paradas imprevistas, es crucial identificar las fallas en las fases iniciales de los compresores. Una estrategia eficaz para ello es instalar sensores en los compresores para monitorear su estado de salud. El análisis de las vibraciones de estos equipos proporciona importantes indicadores de posibles fallas, gracias a los datos recolectados a lo largo del tiempo.

Además, la supervisión de la medición de presión de los compresores permite garantizar su rendimiento, asegurando que cada compresor funcione con la demanda exacta de energía, evitando el desgaste prematuro de piezas y otros activos relacionados.

Estratégicamente ubicados en el eje de entrada del compresor, cerca del cojinete del engranaje multiplicador y en regiones próximas a los cojinetes, los sensores desempeñan un papel crucial en la detección precoz de averías y defectos de engranaje en máquinas rotativas. Estas prácticas de monitoreo continuo son esenciales para garantizar el funcionamiento eficiente y fiable de los compresores, minimizando el riesgo de paradas imprevistas y reduciendo los costos de mantenimiento correctivo.

Para más información, lee: Cómo monitorear un compresor con sensores inalámbricos

Cada compresor tiene características específicas diseñadas para ofrecer el mejor rendimiento en determinadas aplicaciones. Sigue leyendo para conocer las diferentes categorías de estos equipos:

Categorías de compresores industriales

Los compresores industriales pueden dividirse en dos categorías genéricas relacionadas con su principio básico de funcionamiento: compresión de desplazamiento positivo y compresión dinámica.

El grupo de desplazamiento positivo incluye compresores alternativos (pistón), compresores orbitales (scroll) y diferentes tipos rotativos (tornillo, diente, paletas). A pesar de las variaciones en su constitución, el principio de funcionamiento es el mismo: la cámara se abre para la entrada de aire y se cierra para la compresión, lo que resulta en la descarga del aire a través del sistema de salida.

Entre los compresores de desplazamiento dinámico se encuentran los turbocompresores de flujo axial o radial (centrífugos), diseñados para grandes caudales. Tienen paletas que mueven el aire hacia el impulsor de compresión, que gira a gran velocidad (impulsor), proporcionando energía cinética que se convierte en energía de presión.

Compresores de desplazamiento positivo (volumétricos)

Compresor alternativo (o de pistón)

Utilizado en refrigeración industrial, chillers y unidades de transferencia de gas, este equipo tiene uno o más pistones accionados por motor. El movimiento del pistón tiene la función de abrir la cámara y aumentar la presión en el interior del cilindro hasta la apertura de la válvula de descarga.

Compresor scroll (orbital o espiral)

Utilizados en diversos sectores, como alimentación, refrigeración, aire acondicionado y transporte, estos compresores pueden ser lubricados o funcionar sin aceite.

Constituido por dos espirales, una fija y otra móvil —accionada por un motor—, el compresor scroll ejerce la compresión mediante la interacción entre las espirales. Esta interacción comprime el aire y lo dirige hacia el centro del conjunto, donde se descarga a la salida.

Compresor rotativo

Muy utilizado en refrigeración, este compresor también se emplea en las industrias automovilística y petroquímica. Los rotores excéntricos giran en su interior, creando la presión necesaria para comprimir el aire. El movimiento reduce el espacio, comprimiendo el aire que se dirige hacia la salida.

El movimiento de dos rotores es lo que caracteriza a este tipo de compresor. La distinción está en la forma de los rotores, que da nombre al compresor:

• De tornillo: con un rotor macho y otro hembra.
• Dental: con rotores en forma de coma.
• De paletas: el rotor tiene paletas en forma de cuchilla.

Compresores de desplazamiento positivo

Turbocompresores axiales y radiales

Utilizados en refinerías de petróleo, usinas químicas y otros sectores, estos compresores son adecuados para caudales elevados y flujo constante.

En el compresor axial, el aire se desplaza linealmente a lo largo del eje, pasando por filas cuchillas giratorias y estacionarias. En un compresor radial, el flujo de aire es aspirado hacia el centro de un impulsor giratorio con cuchillas radiales y, a continuación, es empujado hacia el exterior por fuerzas centrífugas.

En ambos tipos, la compresión se produce convirtiendo la velocidad cinética en presión.

¿Quieres aumentar la fiabilidad y disponibilidad de los compresores de tu industria? ¡Conoce la Solución Dynamox! Ponte en contacto con nosotros para más información.