Solución de problemas de compresores de tornillo: alta temperatura de descarga

1. Descripción del Problema y Ámbito de Aplicación

Este manual está destinado a diagnosticar y solucionar problemas asociados con altas temperaturas de descarga en compresores de tornillo. Una temperatura de descarga alta es un indicador crítico que puede provocar un desgaste acelerado de los componentes, la degradación del lubricante, un mayor consumo de energía y, en el peor de los casos, una parada de emergencia del compresor. Este manual cubre compresores de tornillo simple y doble utilizados en sistemas de aire comprimido industriales.

Síntomas:

• Activación de la señal de emergencia "Alta temperatura de descarga".
• Lecturas de temperatura constantemente altas en la pantalla del controlador del compresor (por encima del rango normalizado, por ejemplo, >95°C).
• Reducción de la eficiencia del compresor.
• Un cambio en el color u olor del aceite del compresor.

Clasificación de gravedad:

• Crítico: La temperatura de descarga excede el valor de parada de emergencia establecido (por ejemplo, 100-110 °C), lo que provoca un apagado inmediato del compresor. Requiere intervención inmediata.
• Significativo: La temperatura de descarga está constantemente por encima del rango operativo (por ejemplo, 90-95 °C) pero por debajo del umbral de emergencia. Necesita urgente identificación y eliminación de la causa para evitar daños.
• Menor: La temperatura de descarga periódicamente o ligeramente excede la norma (por ejemplo, 85-90°C). Indica las etapas iniciales de un mal funcionamiento, requiere monitoreo y diagnóstico proactivo.

2. Precauciones

ANTES DE COMENZAR CUALQUIER TRABAJO DE DIAGNÓSTICO O REPARACIÓN EN EL EQUIPO COMPRESOR, TODO EL PERSONAL DEBE CUMPLIR CON LAS REGLAS DE SEGURIDAD MENCIONADAS A CONTINUACIÓN.

BLOQUEO/ETIQUETADO (LOTO): Apague el compresor y asegúrelo con el sistema LOTO de acuerdo con los requisitos de DSTU EN 1010-1:2004 y los procedimientos internos de la empresa. Asegúrese de que todas las fuentes de energía (eléctrica, neumática, hidráulica) estén aisladas y bloqueadas.

ENERGÍA ALMACENADA: Los sistemas de compresores pueden contener cantidades significativas de energía almacenada (aire comprimido, aceite caliente, superficies calientes). ANTES DE DESMONTAR O ABRIR CUALQUIER CONJUNTO, asegúrese de que el sistema esté despresurizado a la atmósfera y que la temperatura se haya enfriado a un nivel seguro. Utilice válvulas de seguridad e indicadores de presión adecuados.

EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (EPP): Utilice siempre el EPP adecuado cuando trabaje:

• Gafas de seguridad o mascarilla protectora (EN 166).
• Guantes de protección (resistentes al calor y al aceite, EN 388, EN 407).
• Ropa de protección (ropa especial).
• Calzado de seguridad con puntera metálica (EN ISO 20345).

SUPERFICIES Y LÍQUIDOS CALIENTES: Los compresores funcionan a altas temperaturas. El aceite del compresor y los elementos del sistema de refrigeración pueden estar muy calientes. Deje que el equipo se enfríe antes de realizarle mantenimiento. Evite el contacto con la piel.

QUÍMICOS: Algunos lubricantes y limpiadores para compresores pueden ser tóxicos o irritantes. Utilice PPE y siga las instrucciones del fabricante del material y las Hojas de datos de seguridad del material (SDS).

3. Herramientas de diagnóstico necesarias

4. Lista de verificación de evaluación inicial

Antes de iniciar un diagnóstico detallado, realice las siguientes acciones:

5. Esquema sistemático de diagnóstico.

1. Comprobación del nivel de lubricante
   1. SI el nivel de lubricante está por debajo del mínimo:
      • Diagnóstico: Volumen insuficiente de lubricante en el sistema.
      • Causa probable: Fuga de lubricante, dosis insuficiente en el último llenado, intervalo de reemplazo inadecuado.
   2. SI el nivel de aceite es normal (entre MIN y MAX):
      • Vaya al punto 2.
2. Inspección del enfriador de aire/aceite
   1. SI Radiador visualmente sucio:
      • Diagnóstico: Contaminación de las aletas del enfriador en el exterior.
      • Causa probable: Polvo, suciedad y pelusas del medio ambiente.
   2. SI la inspección externa no reveló contaminación:
      1. Mida la diferencia de temperatura del aceite en la entrada y salida del enfriador (usando un pirómetro).
      2. SI caída de temperatura del aceite <10 °C (con carga nominal):
         • Diagnóstico: Contaminación interna del enfriador de aceite.
         • Causa probable: Deposición de productos de degradación del lubricante, hollín.
      3. SI la temperatura del aceite cae ≥10°C:
         • Vaya al punto 3.
3. Comprobación de la válvula termostática (termostato)
   1. Mida la temperatura del aceite antes y después de la válvula termostática (usando un pirómetro) mientras el compresor está funcionando.
   2. SI la temperatura del aceite después del termostato no aumenta o aumenta ligeramente (por ejemplo, <5 °C) cuando se alcanza la temperatura de funcionamiento (por ejemplo, >75 °C en la entrada al termostato):
      • Diagnóstico: Mal funcionamiento de la válvula termostática (permanece en la posición cerrada o no se abre completamente).
      • Causa probable: Desgaste, contaminación, atascos, falla del elemento sensible al calor.
   3. SI el termostato funciona correctamente (el lubricante ingresa al enfriador cuando se alcanza la temperatura de apertura):
      • Vaya al punto 4.
4. Análisis de condiciones ambientales
   1. SI temperatura ambiente (en la entrada del compresor) >40 °C:
      • Diagnóstico: Sobrecalentamiento debido a la alta temperatura interior.
      • Causa probable: Ventilación insuficiente de la sala de compresores, corrientes calientes de otros equipos.
   2. SI la temperatura ambiente es normal (<40°C):
      • Vaya al punto 5.
5. Causas adicionales (si el problema persiste después de comprobar los puntos anteriores)
   1. Comprobación del ventilador de refrigeración
      1. SI el ventilador no gira o gira lentamente:
         • Diagnóstico: Fallo del ventilador de refrigeración o de su unidad.
         • Causa probable: Devanado abierto del motor, falla del capacitor (para monofásico), cojinetes atascados, falla del relé/contactor.
   2. Verificación del nivel de aceite flotante
      1. SI aceite forma espuma en la mirilla (después de detener el compresor y aliviar la presión):
         • Diagnóstico: Degradación del lubricante o contaminación por agua u otro líquido.
         • Causa probable: Riego excesivo, oxidación, uso de lubricante incompatible.
   3. Comprobación del separador de aceite
      1. SI la diferencia de presión en el separador de aceite excede la norma (por ejemplo, >0,5 bar):
         • Diagnóstico: Obstrucción del separador de aceite.
         • Causa probable: Vida útil excedida, gran cantidad de partículas sólidas en el sistema.

6. Matriz de Mal funcionamiento y Causas

7. Análisis de la causa raíz de cada mal funcionamiento

7.1. Nivel bajo de lubricante

• Explicación: Un volumen insuficiente de lubricante reduce su capacidad para absorber y disipar el calor liberado durante la compresión del aire. Además, se reduce el volumen de lubricante que circula a través del enfriador, lo que reduce la eficiencia de enfriamiento.
• Confirmación: El nivel de aceite en la mirilla o varilla medidora está muy por debajo de la marca mínima. Después de rellenar con lubricante, la temperatura de inyección se normaliza.
• Posibles daños: Desgaste acelerado de rodamientos, bloque de tornillos debido a lubricación insuficiente, depósitos de carbón, sobrecalentamiento y degradación del lubricante.

7.2. Contaminación del refrigerador

• Explicación:
  • Contaminación externa: La acumulación de polvo, suciedad, neblina de aceite y pelusas en las aletas exteriores del intercambiador de calor crea una capa aislante que impide la transferencia eficiente de calor del aceite/aire al medio ambiente.
  • Contaminación interna: Los depósitos de productos de oxidación del aceite, hollín y sustancias resinosas en las paredes internas de los canales del enfriador reducen la sección transversal aceite/aire y reducen la eficiencia del intercambio de calor.
• Confirmación: Contaminación visualmente visible de las aletas del radiador. La cámara termográfica muestra diferencias significativas de temperatura en la superficie del refrigerador, lo que indica áreas con un intercambio de calor deficiente. La diferencia de temperatura del aceite en la entrada y salida del refrigerador se reduce significativamente (por ejemplo, <10°C).
• Posibles daños: Aumento de la carga en el sistema de enfriamiento, degradación del lubricante, desgaste acelerado de sellos y cojinetes, reducción de la eficiencia del compresor.

7.3. Mal funcionamiento de la válvula termostática

• Explicación: La válvula termostática se encarga de dirigir el aceite a través del enfriador cuando alcanza una determinada temperatura. Si la válvula se atasca en la posición cerrada o no se abre completamente, el aceite no se enfriará adecuadamente, circulando principalmente en el circuito de bypass, lo que provocará un aumento de la temperatura de descarga.
• Confirmación: Cuando se opera el compresor en el rango de temperatura de funcionamiento (por ejemplo, temperatura del aceite >75 °C), el pirómetro muestra que la temperatura del aceite después de la válvula termostática es casi igual a la temperatura antes de ella, o la diferencia es mínima (por ejemplo, 0-2 °C), y el enfriador permanece frío.
• Posibles daños: Sobrecalentamiento del lubricante, pérdida de sus propiedades lubricantes, daños al bloque de tornillos, cojinetes y sellos.

7.4. Alta temperatura ambiente/problemas de ventilación

• Explicación: Los compresores están diseñados para funcionar en un cierto rango de temperaturas ambiente (normalmente hasta 40 °C). Si la temperatura del aire que ingresa al compresor excede este límite, el sistema de enfriamiento no puede disipar el calor de manera efectiva, lo que resulta en un aumento en la temperatura de descarga. Una ventilación insuficiente de la sala de compresores crea zonas estancadas de aire caliente que recircula a través del compresor.
• Confirmación: La medición de la temperatura del aire en la entrada del compresor muestra un valor superior a 40 °C. Una cámara termográfica puede detectar áreas de aire caliente alrededor del compresor o en interiores.
• Posibles daños: Mayor desgaste de los componentes debido al sobrecalentamiento constante, reducción de la vida útil del lubricante, aumento del consumo de energía.

8. Procedimientos de solución de problemas paso a paso

8.1. Recuperación del nivel de aceite

1. SEGURIDAD: Siga el procedimiento LOTO. Espere hasta que se enfríe por completo y se libere la presión en el sistema.

2. Determine el tipo y las especificaciones del aceite del compresor (consulte el manual de operación). Utilice únicamente el lubricante recomendado por el fabricante (ISO VG de la viscosidad adecuada).
3. Abra la boca de llenado del tanque de aceite.
4. Agregue aceite con cuidado, verificando el nivel en la mirilla o varilla medidora. Llene hasta la marca MAX. No llene demasiado.
5. Cerrar la boca de llenado. Retire el LOTO.
6. Arranque el compresor, déjelo funcionar durante 5-10 minutos, párelo, libere la presión nuevamente y verifique el nivel de aceite. Si es necesario, repetir la recarga.
7. Reanude el funcionamiento normal y observe la temperatura de descarga.

8.2. Limpiar el refrigerador

1. SEGURIDAD: Siga el procedimiento LOTO. Espere hasta que se enfríe por completo y se libere la presión en el sistema.

2. Limpieza externa:
   1. Utilizando un cepillo de cerdas suaves o aire comprimido (máximo 2 bar), retire el polvo y la suciedad de las aletas del enfriador. La dirección de limpieza es opuesta a la dirección del flujo de aire durante la operación.
   2. En caso de contaminación persistente (aceite, grasa), utilice detergentes especiales para radiadores recomendados por el fabricante. Siga las instrucciones del fabricante del limpiador y enjuague bien los residuos con agua a baja presión.
   3. Asegúrese de que la hielera esté completamente seca antes de comenzar.
3. Limpieza interna (si se confirma contaminación interna):
   1. Comuníquese con el centro de servicio o especialistas de UNITEC-D. La limpieza interna a menudo requiere el desmantelamiento del enfriador y el uso de soluciones químicas especiales o limpieza ultrasónica.
   2. La limpieza no autorizada puede dañar el intercambiador de calor.
4. Reanude el funcionamiento normal y observe la temperatura de descarga.

8.3. Reemplazo/Reparación de Válvula Termostática

1. SEGURIDAD: Siga el procedimiento LOTO. Espere hasta que se enfríe por completo y se libere la presión en el sistema.

2. Drene parte del lubricante del tanque de aceite hasta el nivel debajo de la válvula termostática (si es posible, de lo contrario tendrá que drenar todo el volumen).
3. Desconecte las tuberías de la válvula termostática. Prepare un recipiente para recoger la grasa restante.
4. Desmontar la válvula termostática defectuosa.
5. Instale la nueva válvula termostática, asegurándose de que las conexiones estén correctamente orientadas y apretadas al par especificado en el manual (por ejemplo, 25 Nm).
6. Conecte las tuberías.
7. Rellenar con lubricante hasta el nivel requerido (pos. 8.1). Retire el LOTO.
8. Arranque el compresor y verifique el funcionamiento del termostato monitoreando las temperaturas antes y después del mismo.

8.4. Optimización de la Ventilación y Temperatura Ambiente

1. Compruebe el funcionamiento de los ventiladores de extracción y suministro de la sala de compresores. Asegurar su funcionamiento continuo.
2. Elimine las fuentes de radiación de calor cercanas a la entrada de aire del compresor.
3. Revise y limpie los filtros de entrada de aire de la sala del compresor.
4. Asegúrese de suministrar suficiente volumen de aire a la sala del compresor. El volumen de entrada recomendado no debe ser inferior al volumen total de aire extraído de los compresores y sistemas de ventilación, teniendo en cuenta la reserva.
5. Instala deflectores o conductos para dirigir el aire caliente del compresor directamente al exterior, evitando que recircule.
6. Asegúrese de que la temperatura del aire en la entrada del compresor no supere los 40°C. Si esto no es posible, considere instalar un sistema de enfriamiento de aire de suministro adicional.
7. Reanude el funcionamiento normal y observe la temperatura de descarga.

9. Medidas preventivas

10. Repuestos y Componentes

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11. Enlaces

• Estándares:
  • DSTU ISO 8573-1:2018 "Aire comprimido. Parte 1. Contaminantes y clases de pureza".
  • DSTU EN 1010-1:2004 "Seguridad de las máquinas. Requisitos de seguridad para el diseño y construcción de máquinas de impresión y máquinas para el procesamiento de papel. Parte 1. Requisitos generales".
  • ISO 1217:2009 "Medición del rendimiento de compresores rotativos de desplazamiento positivo".
  • EN 60204-1:2018 "Seguridad de las máquinas. Equipamiento eléctrico de las máquinas. Parte 1. Requisitos generales".
• Manuales OEM: Consulte el manual de operación y mantenimiento proporcionado por el fabricante de su compresor en particular (por ejemplo, Atlas Copco, Kaeser, Ingersoll Rand).
• Manuales complementarios de UNITEC:
  • Conceptos básicos de mantenimiento del compresor
  • Análisis de lubricantes en compresores
  • Ventilación de salas de compresores