Cómo monitorear un compresor industrial

Un compresor industrial que falla no para una línea. Para varias. El aire comprimido mueve actuadores neumáticos, herramientas, equipos de empaque, transporte de material y sistemas de control en toda la planta. En procesos químicos o de gas, un compresor reciprocante fuera de servicio puede detener la operación completa.

Un motor o una bomba son más simples de vigilar. El compresor trae variables propias que lo complican. Pulsaciones de presión, temperaturas de descarga muy altas y patrones de vibración que cambian por completo según el tipo de compresor. Esta guía cubre los dos tipos principales y cómo monitorear cada uno.

Dos tipos de compresores, dos patrones de vibración

Cómo lo monitoreas depende de cómo comprime.

Compresor de tornillo rotativo

Dos rotores en forma de hélice (macho y hembra) giran en sentidos opuestos y comprimen el gas en el espacio entre ellos. El trabajo es continuo. No hay ciclos de compresión separados y no hay válvulas de admisión y descarga abriendo y cerrando todo el tiempo.

Esto es lo que importa para monitorearlo.

Vibración baja y suave. Todo el movimiento es de giro.
Frecuencias dominantes. La velocidad de giro (1x, o sea una vez por cada vuelta del eje) y la frecuencia de engrane de los rotores, que es el número de lóbulos multiplicado por las RPM.
Temperatura de descarga controlada por el aceite en la mayoría de los modelos (tornillo lubricado).
Rango típico de operación. De 1,000 a 6,000 RPM.

Compresor reciprocante (pistón)

Un pistón va y viene dentro de un cilindro y comprime el gas en cada carrera. Válvulas de admisión y descarga controlan el flujo.

Esto es lo que importa para monitorearlo.

Vibración alta por naturaleza. El movimiento de vaivén genera fuerzas de inercia en cada ciclo.
Frecuencias dominantes. La velocidad de giro (1x), sus múltiplos (2x, 3x y 4x) y las frecuencias de golpeo de las válvulas.
Pulsaciones de presión en la descarga. Vienen con el diseño.
Rango típico de operación. De 300 a 1,800 RPM.
Aguantan más presión. Llegan a presiones que los rotativos no alcanzan.

Fallas comunes en compresores

Cada tipo falla de una manera distinta. Eso define qué señales buscas.

Fallas compartidas (ambos tipos)

Falla	Qué la causa	Cómo se manifiesta
Rodamientos deteriorados	Poca lubricación, contaminación, fatiga	Sube la vibración en alta frecuencia y sube la temperatura en la carcasa de rodamientos
Desalineación motor-compresor	Montaje deficiente, deformación por calor, asentamiento de la base	Vibración axial alta, componentes 2x dominantes
Temperatura de descarga muy alta	Válvula de alivio defectuosa, enfriador tapado, aceite degradado	Aire o gas de descarga más caliente que los valores normales
Falla del motor que lo mueve	Rotor desbalanceado, barras rotas, aislamiento degradado	Vibración eléctrica (el doble de la frecuencia de línea), corriente anormal

Fallas específicas de tornillo rotativo

Falla	Qué la causa	Cómo se manifiesta
Desgaste de rotores	Horas de operación, contaminantes en el gas	Cae la eficiencia volumétrica, sube la temperatura de descarga, cambia la firma de vibración
Aceite degradado	Exceso de temperatura, cambios de aceite atrasados	Temperatura de aceite alta, desgaste acelerado de rotores y rodamientos
Fuga interna entre rotores	Perfiles desgastados, tolerancias perdidas	Más consumo de energía para la misma presión de descarga

Fallas específicas de reciprocante

Falla	Qué la causa	Cómo se manifiesta
Fugas en válvulas	Asiento desgastado, depósitos, resorte fatigado	Cae la presión de descarga y sube la temperatura en la válvula afectada [1]
Desgaste de anillos de pistón	Operación normal, contaminantes	Pierde eficiencia, sube la temperatura de descarga
Pulsaciones excesivas	Tubería mal diseñada, botellas amortiguadoras dañadas	Vibración en la tubería, fatiga en las conexiones, ruido [2]
Holgura en cruceta	Desgaste, poca lubricación	Golpeteo que se oye, vibración de golpe en la frecuencia del pistón

Variables a monitorear

Estas cinco variables cubren la mayoría de las fallas en los dos tipos de compresor.

1. Vibración en carcasa

La principal. Se mide en mm/s RMS (velocidad) sobre la carcasa de rodamientos, en tres ejes. Horizontal, vertical y axial.

En compresores de tornillo detecta rotores desbalanceados, rodamientos desgastados y desalineación.
En reciprocantes detecta holgura mecánica, problemas de válvulas (de forma indirecta) y desgaste en los rodamientos del cigüeñal.

2. Temperatura de descarga

Te dice qué tan bien está comprimiendo. Si sube de forma sostenida, hay válvulas con fuga, enfriador tapado o desgaste de componentes internos.

3. Temperatura del aceite

En compresores de tornillo lubricados, el aceite hace tres trabajos. Lubrica, sella y enfría. Su temperatura refleja directo cómo está el sistema de enfriamiento y qué tan bueno sigue el lubricante.

4. Presión de descarga

Si la presión de descarga baja poco a poco con las mismas condiciones de operación, el compresor está perdiendo eficiencia volumétrica. Las causas son válvulas con fuga, anillos desgastados o fugas internas entre rotores.

5. Corriente del motor

Detecta sobrecarga mecánica, desbalance de fases y aislamiento degradado. Un compresor que pide más corriente para entregar la misma presión está trabajando de más.

Límites de vibración para compresores

Aquí los dos tipos se separan por completo. Cambia la norma que aplica y cambian los números.

Compresores de tornillo rotativo con ISO 20816-3

Los compresores de tornillo son máquinas rotativas. La norma ISO 20816-3:2022 les aplica directo [3]. La mayoría de los compresores de tornillo industriales cae en el Grupo 2 (15 a 300 kW, altura de eje de 160 a 315 mm).

Grupo 2, vibración en carcasa (mm/s RMS, 10-1,000 Hz)

Zona	Fundación rígida	Fundación flexible	Condición
A	< 1.4 mm/s	< 2.3 mm/s	Excelente
B	1.4 a 2.8 mm/s	2.3 a 4.5 mm/s	Aceptable
C	2.8 a 4.5 mm/s	4.5 a 7.1 mm/s	Precaución
D	> 4.5 mm/s	> 7.1 mm/s	Peligro

Para compresores de tornillo grandes (más de 300 kW) aplica el Grupo 1, con valores más permisivos. Las tablas completas están en ISO 20816 explicado.

Compresores reciprocantes con ISO 20816-8 y API 618

Los reciprocantes tienen su propia norma. La norma ISO 20816-8 cubre el sistema completo (compresor, tubería, botellas amortiguadoras) y API 618 es el estándar de diseño y aceptación [2][4].

Un reciprocante vibra mucho más que un rotativo por diseño. Eso viene de las fuerzas de inercia del pistón yendo y viniendo. Los valores aceptables reflejan esa realidad.

Valores de referencia para reciprocantes

Medición	Valor típico aceptable	Fuente
Vibración en carcasa del compresor	10 a 15 mm/s pico	API 618 / práctica industrial [2]
Vibración en tubería (pequeño diámetro)	< 20 mm/s pico	API 618 [2]
Vibración en tubería (gran diámetro)	< 10 mm/s pico	API 618 [2]
Vibración en botellas amortiguadoras	< 5 mm/s pico	API 618 [2]

Compáralo directo. Un compresor de tornillo en Zona D (peligro) a 5.0 mm/s sería perfectamente normal en un reciprocante. Por eso el monitoreo tiene que saber qué tipo de máquina está midiendo.

Qué te dice la temperatura

La temperatura completa lo que la vibración no alcanza a ver. La vibración detecta problemas mecánicos. La temperatura delata problemas de proceso y de eficiencia.

Reglas prácticas para temperatura

Temperatura de descarga del aire o gas

Establece una línea base con el equipo operando normal y estable.
+10°C sobre la línea base. Investiga la causa. Puede ser enfriador sucio, válvula con fuga o aceite degradado.
+20°C sobre la línea base. Corrige. El riesgo de dañar componentes internos sube mucho.

Temperatura del aceite (compresores de tornillo lubricados)

El rango normal de operación va de 70°C a 85°C (varía según el fabricante).
Arriba de 90°C. Precaución. El aceite pierde capacidad de lubricar y de sellar mucho más rápido [5].
Arriba de 100°C. Conviene parar. Hay riesgo de que el aceite se degrade, de que los rotores se desgasten rápido y, en casos extremos, de que el lubricante se carbonice.

Temperatura diferencial entre cilindros (reciprocantes)

En compresores de varios cilindros, compara la temperatura de descarga entre cilindros.
Una diferencia de más de 15°C entre cilindros que hacen la misma etapa de compresión apunta a un problema en el cilindro más caliente. Válvula con fuga, anillos desgastados o poco enfriamiento [1].

Acciones por zona

Con las variables monitoreadas y los límites correctos para tu tipo de compresor, las acciones siguen el mismo esquema de 4 zonas que aplica a toda la maquinaria industrial [3].

Zona A, operación excelente

El compresor está en condición de referencia. Vibración baja, temperaturas estables, presión nominal.

Documenta estos valores como línea base.
Monitoreo de rutina. Si es continuo, revisa las tendencias una vez al mes.
No intervengas.

Zona B, operación normal

El desgaste va dentro de lo esperado. El equipo puede operar así por tiempo indefinido.

Monitoreo de rutina. Vigila la tendencia.
Si la vibración o la temperatura llevan semanas subiendo parejo, investiga aunque sigan en Zona B. No esperes a que lleguen a C.

Zona C, planifica la intervención

Hay degradación en curso. El compresor aguanta un rato más, pero no se puede quedar ahí mucho tiempo.

Monitorea más seguido.
Identifica cuál variable cruzó a Zona C. Eso apunta a la causa probable.
Programa la reparación para la siguiente parada planificada.
Si varias variables están en Zona C al mismo tiempo, adelanta la intervención.

Zona D, acción inmediata

Hay riesgo de dañar componentes mayores. Seguir operando puede costar más que parar.

Evalúa parar el equipo.
Inspección completa antes de volver a arrancar.
En compresores reciprocantes, revisa válvulas, anillos de pistón y cruceta.
En compresores de tornillo, revisa rodamientos, aceite y condición de rotores.
No arranques hasta confirmar la causa raíz.

Lista de verificación para compresores

Usa esta lista para configurar el monitoreo de cualquier compresor industrial.

Configuración inicial

Identificar el tipo de compresor (tornillo rotativo o reciprocante)
Elegir la norma que aplica (ISO 20816-3 para tornillo, ISO 20816-8 o API 618 para reciprocante)
Clasificar el grupo y el tipo de fundación (para compresores de tornillo)
Instalar sensores de vibración en la carcasa de rodamientos (lado motor y lado compresor)
Instalar sensor de temperatura de descarga
Registrar la línea base con el equipo en buena condición conocida

Monitoreo continuo

Vibración en carcasa, tres ejes (H, V, A) en cada punto de rodamiento
Temperatura de descarga del aire o gas
Temperatura del aceite (tornillo lubricado)
Presión de descarga
Corriente del motor

Revisión periódica

Comparar las tendencias de vibración contra la línea base
Verificar que la temperatura de descarga se mantenga dentro de +10°C de la línea base
Confirmar que la presión de descarga no venga cayendo poco a poco
En reciprocantes, comparar la temperatura entre cilindros de la misma etapa
Actualizar la línea base después de cada mantenimiento mayor

Siguiente paso

Si quieres ver cómo estas variables se juntan en una sola calificación por equipo, lee sobre la calificación de salud del equipo, el Health Score. Para los valores detallados de ISO 20816-3 que aplican a todas las máquinas rotativas, incluidos los compresores de tornillo, revisa ISO 20816 explicado para ingenieros de planta.

Referencias

[1] ISO 20816-8:2018. Mechanical vibration. Measurement and evaluation of machine vibration. Part 8: Reciprocating compressor systems. International Organization for Standardization.

[2] API Standard 618, 5th Edition. Reciprocating Compressors for Petroleum, Chemical, and Gas Industry Services. American Petroleum Institute.

[3] ISO 20816-3:2022. Mechanical vibration. Measurement and evaluation of machine vibration. Part 3: Industrial machinery with a power rating above 15 kW and operating speeds between 120 r/min and 30 000 r/min. International Organization for Standardization.

[4] ISO 20816-6:2017. Mechanical vibration. Measurement and evaluation of machine vibration. Part 6: Reciprocating machines with power ratings above 100 kW. International Organization for Standardization.

[5] Bloch, H. P. & Hoefner, J. J. Reciprocating Compressors: Operation and Maintenance. Gulf Professional Publishing, 1996.