Compresores de pistón vs. compresores de tornillo: Comparación técnica y hieloPlantaAplicaciones
Ⅰ.Diferencias en los principios básicos de funcionamiento
1.Principio de funcionamiento:
Compresor de pistón: Basado en el principio del movimiento alternativo. El motor impulsa el cigüeñal para que gire, lo que a su vez impulsa el pistón para que se mueva en línea recta dentro del cilindro. Durante la admisión, la válvula de admisión se abre y el gas entra en el cilindro; durante la compresión, la válvula de admisión se cierra y el pistón comprime el gas; durante el escape, la válvula de escape se abre y el gas comprimido se descarga. Este es un proceso intermitente.
Compresor de tornillo: Basado en el principio de movimiento rotatorio. Consiste principalmente en un par de rotores macho (dientes convexos) y hembra (ranuras) que engranan entre sí. El motor impulsa la rotación del rotor macho, que a su vez impulsa la rotación del rotor hembra en sentido opuesto. A medida que los rotores giran, el volumen entre los dientes y las ranuras se mueve axialmente desde el extremo de succión hasta el extremo de descarga. El gas se aspira continuamente, queda atrapado en el volumen entre los dientes, se comprime (reducción de volumen) y finalmente se descarga por el extremo de descarga. Este es un proceso continuo.
2. Características del trabajo:
Compresor de pistón: Salida pulsada, con vibraciones y ruido relativamente altos. El ajuste del volumen suele lograrse mediante la desconexión de cilindros (desactivando algunos), la variación de frecuencia (más compleja, pero con efecto limitado) o el control de arranque y parada.
Compresor de tornillo: Proporciona un flujo de aire continuo y estable, con vibraciones y ruido relativamente bajos (especialmente para palancas con inyección de aceite). El ajuste del volumen de escape es muy flexible y eficiente, con métodos principales como el ajuste de la válvula de corredera (ajuste continuo), el control de velocidad de frecuencia variable y el ajuste de la válvula de émbolo, entre otros.
3.Complejidad de la estructura:
Compresor de pistón: La estructura es relativamente simple, pero hay muchos componentes (como cigüeñal, biela, pistón, anillos de pistón, válvulas, camisas de cilindros, etc.) y muchas piezas propensas al desgaste.
Compresor de tornillo: La estructura es relativamente compacta (de menor volumen en comparación con el mismo desplazamiento), con un pequeño número de componentes (incluidos principalmente rotores, cojinetes, sellos de eje, válvulas de corredera, etc.) y el rotor central tiene una alta durabilidad.
4.Lubricación y refrigeración:
Compresor de pistón: Generalmente utiliza lubricación por salpicadura o a presión. El aceite lubricante lubrica principalmente las piezas móviles (cigüeñal, biela, bulón, etc.) y una pequeña cantidad entra en el cilindro para el sellado y la refrigeración. La refrigeración se realiza principalmente mediante la camisa de agua o el disipador de calor externo al cilindro (refrigeración por aire).
Compresor de tornillo: Se inyecta una gran cantidad de aceite lubricante en la cámara de compresión. Este aceite lubrica los cojinetes del rotor, sella la holgura del rotor, refrigera el gas comprimido y reduce el ruido. Se requiere un separador de aceite y un sistema de refrigeración de aceite eficientes. El efecto de refrigeración es excelente.
II. Aplicación y diferencias en las estaciones de hielo
La función principal de una estación de hielo es proporcionar refrigeración a baja temperatura de forma continua y estable a la pista de hielo o al equipo de fabricación de hielo. El sistema de refrigeración es su componente principal, y el compresor es el corazón del sistema. Las estaciones de hielo suelen utilizar amoníaco (R717) o refrigerantes como el R507A y el R134a.
1. Aplicación común:
Ambos se pueden utilizar en el sistema de refrigeración de la estación de hielo, como un compresor de etapa de baja presión o un compresor de etapa de alta presión (en un sistema en cascada o de doble etapa).
Ambos requieren un condensador, un evaporador (tuberías del campo de hielo), un dispositivo de estrangulamiento, un sistema de control, etc. adecuados.
El objetivo es comprimir el refrigerante, completar el ciclo de refrigeración y eliminar el calor de la superficie del hielo.
2. Diferencias de aplicación y consideraciones de selección:
Tamaño del sistema y demanda de refrigeración:
Compresor de pistón: En pequeñas pistas de hielo comunitarias, pistas de entrenamiento, pistas de hielo de temporada o máquinas de hielo donde la demanda de refrigeración es relativamente baja (por ejemplo, de unas pocas docenas a varios cientos de kilovatios de capacidad de refrigeración), los compresores de pistón aún tienen aplicaciones gracias a su menor coste de inversión inicial. También se utilizan comúnmente como compresores de alta presión en sistemas grandes.
Compresor de tornillo: En grandes pistas de hielo comerciales, pistas de competición, pistas de hielo que funcionan todo el año y grandes plantas de fabricación de hielo con una alta demanda de refrigeración (que suele oscilar entre varios cientos de kilovatios y varios megavatios), la bomba de aceite lubricante es la opción más común. Sus ventajas, como su gran cilindrada, su reducido tamaño, su ajuste flexible y su funcionamiento estable y fiable, son fundamentales.
3. Condiciones de funcionamiento y eficiencia:
La temperatura de evaporación de la pista de hielo suele estar entre -10 °C y -15 °C (la temperatura de la superficie del hielo ronda los -5 °C), lo que se considera una aplicación de temperatura media-baja. En estas condiciones de funcionamiento comunes:
Compresor de pistón: La eficiencia a plena carga puede no ser baja, pero la fluctuación de carga de la pista de hielo es significativa (cambios en el número de patinadores y la temperatura ambiente). El compresor de pistón sufre una pérdida significativa de eficiencia a carga parcial (debido a la descarga del cilindro), y la proporción de disminución del consumo de energía durante la descarga es mucho menor que la proporción de disminución de la capacidad de refrigeración, lo que resulta en una reducción significativa del índice de eficiencia energética (COP) a carga parcial.
Compresor de tornillo: En particular, el compresor de tornillo con inyección de aceite y ajuste mediante válvula de corredera disminuye gradualmente su eficiencia en condiciones de carga parcial (con ajuste mediante válvula de corredera), mientras que el coeficiente de eficiencia energética (COP) se mantiene relativamente alto. Los compresores de tornillo de frecuencia variable ofrecen un mejor rendimiento en estas condiciones de carga variable, lo que permite una regulación energética casi lineal y logra un importante ahorro energético. Son más adecuados para escenarios como pistas de hielo, donde deben funcionar a carga parcial durante periodos prolongados.
4. Confiabilidad y mantenimiento:
Compresor de pistón: Presenta numerosas piezas vulnerables (como válvulas, segmentos de pistón, etc.) y requiere un mantenimiento frecuente (puede requerir inspección y mantenimiento cada pocos miles de horas de funcionamiento). El riesgo de parada inesperada es relativamente alto. En pistas de hielo profesionales que requieren alta fiabilidad (como recintos de competición), la carga de mantenimiento y los posibles riesgos son inconvenientes.
Compresor de tornillo: El componente principal (rotor) tiene una larga vida útil, requiere pocos puntos de mantenimiento (principalmente aceite, elementos filtrantes y cojinetes), tiene un ciclo de mantenimiento largo (generalmente de 10 000 a 20 000 horas o más) y ofrece una alta fiabilidad operativa. Esto es crucial para las estaciones de hielo que requieren un funcionamiento continuo y estable y tienen periodos de mantenimiento limitados (especialmente en grandes pistas de hielo comerciales). La parada implica que la temperatura de la superficie del hielo aumenta e incluso se derrite, lo que provoca pérdidas significativas.
3.Puntos clave para la selección de plantas de hielo:
Requisitos de capacidad de enfriamiento: Los compresores de pistón pueden proporcionar una pequeña capacidad de enfriamiento (orientados a los costos); los compresores de tornillo deben proporcionar una capacidad de enfriamiento mediana a grande (orientados al rendimiento, la eficiencia y la confiabilidad).
Modo de funcionamiento y variación de carga: Para una planta de hielo que funciona durante todo el año y tiene fluctuaciones de carga significativas, el rendimiento de regulación y la eficiencia de carga parcial de la máquina de tornillo son extremadamente ventajosos.
Requisitos de fiabilidad: Para plantas de hielo profesionales y en escenarios donde se deben evitar tiempos de inactividad, la alta fiabilidad de las máquinas de tornillo es una garantía esencial.
Limitación de ruido y vibraciones: en situaciones donde el impacto ambiental es una alta prioridad, las máquinas de tornillo son la mejor opción.
Costos de mantenimiento y conveniencia: El largo ciclo de mantenimiento y la baja frecuencia de mantenimiento de las máquinas de tornillo pueden reducir significativamente los costos operativos a largo plazo.
Costo de eficiencia energética a largo plazo: aunque la inversión inicial de los compresores de tornillo es alta, su excelente eficiencia de carga parcial puede ahorrar una cantidad significativa de electricidad durante la operación a largo plazo de la planta de hielo y, por lo general, tiene un costo de ciclo de vida total más bajo.
Por lo tanto, en las plantas de hielo modernas, especialmente en las de tamaño grande y mediano, los compresores de tornillo se han convertido en la tecnología dominante gracias a su alta eficiencia, fiabilidad, funcionamiento suave y facilidad de ajuste. Los compresores de pistón, por otro lado, conservan su posición en aplicaciones específicas de pequeña escala o bajo coste.
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Hora de publicación: 14 de agosto de 2025
