Compresor industrial: tipos, potencias y cómo dimensionar el caudal

En una fábrica, el aire comprimido es una de las facturas grandes. Atlas Copco calcula que los compresores pueden suponer hasta el 40 % del gasto eléctrico de una empresa, y Kaeser, que entre el 70 y el 90 % de lo que cuesta producir aire comprimido es energía. Por eso los fabricantes no hablan de elegir un compresor industrial, sino de dimensionar la estación de aire comprimido: los compresores, el depósito, el tratamiento, la red, el control y la sala, todo ajustado a la demanda real.

Tipos de compresor industrial y potencias

Cada tipo tiene su página; aquí solo cuándo entra cada uno en una instalación, según los fabricantes:

Fuentes de la tabla: catálogo general 2025 de ABAC, páginas de compresores de pistón y de tornillo de Kaeser España y ficha de la gama ZH de Atlas Copco España.

Un compresor de aire profesional de taller puede ser un pistón de dos etapas; en cuanto el aire hace falta muchas horas seguidas, ABAC y Atlas Copco recomiendan el tornillo. Lo que sigue sirve para cualquiera de ellos.

Paso 1: la demanda de aire

Todo empieza por saber cuánto aire se gasta. Atlas Copco propone hacer la lista de herramientas y máquinas con el caudal y la presión que pide cada una, tener en cuenta cuánto rato funciona cada una y prever las ampliaciones, y recomienda una auditoría de aire comprimido para hacerlo con precisión. La lista de comprobación de ABAC añade tres preguntas: cuántas horas al año va a funcionar el compresor, si la demanda cambia entre turnos y si se necesita aire limpio y seco.

Kaeser distingue dos casos:

• Instalación nueva: el futuro usuario rellena un formulario con el que los técnicos calculan la demanda de aire comprimido.
• Ampliación o renovación: se mide. Su Análisis de la Demanda de Aire (ADA) instala registradores de datos durante al menos diez días, que graban la presión y los ciclos de carga y de marcha en vacío de cada compresor. Así se conocen los máximos y los mínimos, no solo la media, y se detectan las instalaciones sobredimensionadas.

Con esa medición, Kaeser compara varias combinaciones de compresores con su programa KESS y dice que el ahorro en energía puede llegar al 30 %, a veces más.

El perfil de consumo: carga base y carga punta

La demanda casi nunca es plana. Kaeser clasifica los compresores de una estación según su función: carga base (el aire que la producción necesita siempre), carga media, carga punta (los picos de consumo) y reserva. Lo habitual es cubrir la base con compresores que trabajan a plena carga y las puntas con máquinas más pequeñas o de velocidad variable.

Kaeser da una regla para que el reparto funcione: el campo de regulación de los compresores de carga punta tiene que ser mayor que el caudal de la unidad de carga base que entra a continuación; si no, el controlador maestro no puede trabajar con eficiencia. Ese controlador coordina los compresores: con más de dos, Kaeser aconseja dejar la regulación en cascada clásica, con un punto de arranque y parada para cada uno, porque con poco consumo la red trabaja a la presión máxima y se pierde más aire por fugas.

La presión de trabajo

La presión se fija por el consumidor que más pide, y cada bar de más cuesta. Kaeser calcula que, por cada bar que se sube la presión, la estación consume un 6 % más de energía y aumentan las fugas. Por eso recomienda comprar máquinas de producción que trabajen a una presión baja, por ejemplo 6 bar, en lugar de subir la de toda la red.

En la red, su guía toma como base una caída máxima de 0,1 bar entre el compresor y los consumidores: 0,03 bar en la tubería principal, 0,03 en la de distribución y 0,04 en la de conexión, a lo que se suman el secador, la unidad de mantenimiento y la manguera. Para calcular la longitud de la red, multiplica por 1,6 la de los tramos rectos. Y advierte de lo que pasa en el punto de uso: una herramienta que tiene 6 bar en reposo y baja a 4 bar al trabajar, por mangueras en espiral o separadores de agua innecesarios, da solo el 54 % de su potencia.

La reserva

Una parada del aire para la producción. Kaeser recuerda que es habitual montar un compresor de reserva y que, además, hay que prever el tratamiento de ese aire: por cada compresor de reserva tiene que haber una unidad de secado y filtrado, porque si no, cuando arranca, el aire sale peor tratado. En la planificación, Kaeser parte de un concepto de seguridad de suministro hecho a medida desde el principio.

El calderín o depósito

El depósito amortigua las puntas y limita los arranques. La calculadora de Kaeser lo dimensiona de dos maneras: como depósito de amortiguación, a partir del caudal que hay que cubrir, el tiempo y las presiones inicial y final, o según las conmutaciones por hora que admite el compresor mayor. Como valor orientativo, Kaeser da 120 conmutaciones por hora hasta 18,5 kW, 60 hasta 75 kW y 30 por encima de 75 kW, y añade que, cuanto mayor es el depósito, más suave es la conmutación de la estación.

El depósito también separa condensado: según Kaeser, es tan eficaz como un separador ciclónico si su tamaño mínimo en m³ es el caudal del compresor por minuto dividido entre 3. Y para consumidores que piden de golpe mucho aire de vez en cuando, propone un depósito junto a ellos que compense la caída de presión.

Velocidad fija o velocidad variable

Un compresor de velocidad fija trabaja a plena carga o en vacío, y en vacío, según Kaeser, sigue gastando alrededor del 20 % de la energía de plena carga. ABAC explica que es muy eficiente al 100 % de su capacidad, pero que desperdicia energía donde hay varios turnos o mucha fluctuación de la demanda. Kaeser desaconseja la regulación por estrangulación en la aspiración: con el 50 % de carga, el compresor consume el 85 % de la energía de plena carga.

El de velocidad variable (VSD) ajusta el motor a la demanda. Atlas Copco cifra el ahorro de sus últimos modelos en hasta un 60 % y aconseja incluir al menos uno en las estaciones con varios compresores. Kaeser matiza que rinden mejor entre el 40 y el 80 % de su capacidad y que, mal usado, un convertidor de frecuencia puede disparar el consumo. Cómo funciona cada uno lo contamos en la página del compresor de tornillo.

El tratamiento del aire

La calidad que pide cada uso se expresa con las clases de la ISO 8573-1. Atlas Copco explica que la clase 1 de aceite admite 0,01 mg/m³ y que la clase 0 es la más exigente; en alimentación, química o medicina recomienda compresores exentos de aceite de clase 0. En los lubricados, los filtros coalescentes y de carbón activo quitan el aceite.

El agua es el otro problema. Kaeser calcula que un compresor de 5 m³/min produce unos 30 litros de condensado en un turno de ocho horas a 20 °C y 70 % de humedad. Según su guía, el secador frigorífico basta en el 80 % de los casos, y el de adsorción solo hace falta para puntos de rocío de –20, –40 o –70 °C. El condensado lleva aceite e impurezas aspiradas, así que no se vierte sin tratar.

La sala de compresores

La guía de Kaeser dedica varios apartados a la sala, porque de ella dependen la fiabilidad y el mantenimiento:

• Temperatura: el aire de aspiración y de refrigeración no debe bajar de +3 °C ni pasar de +40 °C. Por debajo de +5 °C, la sala se templa con el propio aire caliente de los compresores.
• Entradas de aire: en la cara a la sombra, protegidas y en la mitad inferior de la pared, con una sección libre de 0,02 a 0,03 m² por kW instalado (de 130 a 230 m³/h de aire de refrigeración). Las rejillas y filtros reducen esa sección entre un 20 y un 60 %.
• Ventilación: la natural solo sirve hasta 5,5 kW. Con ventilador externo, el aire de la sala no debe calentarse más de 10 K; con un canal de salida conectado a los compresores encapsulados, puede subir unos 20 K y hace falta menos caudal.
• Ambiente: limpio y seco. Si hay polvo, Kaeser propone esterillas o filtros centralizados para el aire de aspiración.

La recuperación de calor

Kaeser recuerda que el 100 % de la energía que absorbe un compresor se convierte en calor y que, en uno de tornillo con inyección de aceite, se puede aprovechar hasta el 96 %: el 76 % está en el aceite, el 15 % en el aire comprimido y hasta el 5 % en el motor. Se usa como aire caliente para calefacción o procesos, o para calentar agua hasta 70 °C con intercambiadores. Según su guía, la inversión se amortiza en unos dos años en compresores a partir de 7,5 kW si está bien planificada, y el intercambiador de recuperación tiene que ser adicional al sistema de refrigeración del compresor, para que este siga funcionando si aquel falla.

Fugas y coste del aire

Las fugas son demanda que no produce nada. Kaeser ofrece una calculadora que las mide de dos formas: vaciando el depósito con los consumidores parados o midiendo el tiempo de marcha en carga del compresor. Según su guía, un metro cúbico de aire comprimido cuesta entre 1 y 3 céntimos de euro, contando energía, mantenimiento y amortización, y un estudio que cita calcula que los compresores europeos consumieron en 2020 unos 133.000 millones de kWh, de los que al menos el 30 % se podría haber ahorrado.

Si buscas un fabricante, en marcas están Kaeser, Ingersoll Rand, ABAC y FIAC, con sus gamas y su servicio oficial en España. Para comprimir otros gases que no son aire, están los compresores de gas.