Curso De Compresores 6n4c32

Reciprocating Compressors October 1999

EX

75$,1('

T

L

IRU

Training

Copyright: HOERBIGER Compression Technology Training Center

Copyright: G. KINDL - Training Center HOERBIGER Compression Technology - October 1999

&203(7(1&(

EX

Training 0


Compresores Reciprocantes T

L

OBJETIVOS DEL CURSO EX

Adquisición de conocimientos básicos

T

L

sobre compresores alternativos

parar operar, mantener o comercializar compresores alternativos Conocimiento sobre válvulas, Sistemas de Control Otras partes de compresores

Training 0.1


Conocimientos primarios

EX

Principios

Compresores Training 1.0


Compresores Alternativos T

L

Diseño

Principios Basicos EX

T

•

Piston Compresor Simple efecto - Movimiento alternativo

•

Cilindro Camara de compresión

Training 2.0


L

Compresor Reciprocante de Simple Efecto Función EX L

Training 2.1.1


El movimiento rotativo del motor es convertido en movimiento alternativo mediante la acción conjunta de la biela, el pistón y el cilindro.

T

Compresor Reciprocante de Simple Efecto Succión y Compresión EX

valvulas cilindro piston

T

L

– Desde el ambiente – Desde la cañería o ducto

Compresión – A una línea de presión – A un recinto cerrado

Training 2.1.2


Succión

Compresor Reciprocante de Simple Efecto Componentes EX

T

L

Cilindro

Motor electrico, diesel o a gas

Succión desde el ducto Descarga en la línea de Presión Training

Válv. Descarga

Pistón

Cilindro

Motor

2.1.3


Válvula de Succión

Compresor Reciprocante de Simple Efecto Ciclo de Compresión EX

Expansión Del gas que quedo encerrado en el cilindro

T

L

Del gas de baja presión proveniente de la línea

Compresión Del gas encerrado en el cilindro

Training 2.1.4

Descarga Del gas comprimido a AP a la linea de salida

Copy right: G. KINDL - Traini ng Center HOERBIGER Comp ression Technology - Octo ber 1999

Succión

Compresor Alternativo de Simple Efecto Ciclo de compresión con el Diagrama Presión - Volumen EX

T

L

p,VDiagram

Volumen V

Compresión

Training 2.1.5

Succión


Expansión

Presión p

Descarga

Compresor Alternativo de Simple Efecto Ciclo de Compresión con Diagrama de Presión - Volumen EX L

p,VDiagram

...Del gas encerrado Volumen V en el espacio nocivo o muerto

Training 2.1.5.A


Expansión

Presión p

Comienzo de Ciclo

T

Compresor Alternativo de Simple Efecto Ciclo de Compresión con Diagrama Presión - Volumen EX

T

p,VDiagram

Volumen V

Succión

Training 2.1.5.B


Expansión

Presión p

L


T

p,VDiagram

Compresión

Volumen V

Succión

Training 2.1.5.C


Expansión

Presión p

L


T

L

p,VDiagram

Compresión

Volumen V

Succión

Training 2.1.5.D


Expansión

Presión p

Descarga


Comienza un nuevo ciclo

T

L

p,VDiagram

Compresión

Volumen V

Succión

Training 2.1.5.E


Expansión

Presión p

Descarga

Compresor Alternativo de Simple Efecto Diagrama p,V- Posición del Pistón EX Presión de descarga

L

no considera las pérdidas

0° 360°

Angulo Cigueñal

180°

Volumen Succión Volum. Total Desplazado Carrera pistón x Area de pistón Training

Posición del Pistón Punto Muerto Superior (TDC)

Punto Muerto Inferior (BDC)

2.1.6


Espac. nocivo/muerto

Presión p

Diagrama P-V = Las curvas son teóricas

T

Compresor Reciprocante de Simple Efecto Diagrama P - T EX

Diagrama P - T

Valores Medidos

Mostrado en forma ideal

0° 360° Espacio Nocivo

Angulo Cigueñal

180°

Volumen Succión Vsucción Vol. Tot. Desplaz Vtotal

0°

L Indicator pressure

Presión p

Segundos

T

180° 360° Angulo de Cigueñal Eficiencia η = Volumétrica v

Vsucción Vtotal

Training 2.1.7

TDC BDC


Diagrama P-V

Compresor Reciprocante de Doble Efecto Comparación entre simple y doble efecto EX

Simple

T

Cigueñal

Cilindro

Cigueñal

Cruceta Carter

Cilindro

Lado cabeza cilindro

Lado ci-

gueñal/carter

Doble

Training 2.2.1


L

Compresor Reciprocante de Doble Efecto Válvulas y Cilindros Lado de Succión

Lado de Descarga

Punto Muerto Superior “Top dead center”TDC Punto Muerto Inferior “Bottom dead center” BDC

T

L

Cilindro Cabeza Cilidnro

Lado del

carter

Abierto Cerrado Válvulas Succión

Válvulas Descarga Cerrado Abierto

Training 2.2.2


Pistón Cabeza de Cilindro

Vástago o barra

EX

Compresor Reciprocante de Doble Efecto Diagrama P-T EX

T

Presión de Succión

L 180°

0°= 360°

Indicador de Presión

El Diagrama p-t muestra la variación de la presión en el cilindro en un tiempo dado y a un ángulo de posición del cigueñal dado segundos Presión de Descarga Indicador de Presión a Lado cabeza Cilindro Lado Carter

Presión de Succión 0°

180°

360° Angulo de Cigueñal

Training 2.2.3


Presión de Descarga

Compresor Reciprocante de Doble Efecto (1) Comienzo del ciclo Pto Muerto SuperorTDC, Ángulo Cig. 0° Válvulas Succión Cerradas

EX

T

L

TDC

Válvulas Escape Cerradas



0°

Indicador de Presión a Lado Cabeza Lado Carter


360° Angulo Cigueñal

Training 2.2.4A


0°

Compresor Reciprocante de Doble Efecto (2) Válvula Succión lado cabeza abre a 40° aprox. áng. cigueñal EX

T

L

Descarga

Válvula descarga cerrada


Presión de descarga

0° 40°

Indicador de presión a Lado Cabeza Lado Carter


360° Ángulo de cigueñal

Training 2.2.4B


Lado del

40°

Succión

Lado cabeza cil

carter

Válvula succión lado cabeza abre

Compresor Reciprocante de Doble Efecto (3) Válvula escape lado carter abre aprox. a 105 grados de giro cigueñal EX

T

L

Descarga

Válvula descarga lado carter, abierta Indicador de Presión


0°

Indicador de presión a lado cabeza lado carter


180°

360° Ángulo cigueñal

Training 2.2.4C


105°

Succión Lado cabeza

Lado del

carter

Valv succión lado cabeza abierto

Compresor Reciprocante de Doble Efecto (4) Válvula de Succión y Descarga a ambos lados cerradas EX

T

L

Descarga

Válv. Descarga lado carter cerrada


Presión de descarga

0°

Indicador de presión a Lado cabeza Lado carter



Training 2.2.4D


BDC

Succión

Lado Cabeza

180°

Lado

carter

Válv. Succión lado cabeza cerrada

Compresor Reciprocante de Doble Efecto (5) Válvula de Succión lado carter abre a aproxim. 235° giro cigueñal EX

T

L

Descarga

Válvulas descarga cerradas



0°

Indicador de presión a Lado cabeza

Training

Lado carter

2.2.4E

Presión de Succión 180° 235°



235°

Succión

Lado cabeza

Lado del

carter

Válvula succión lado carter abierta

Compresor Reciprocante de Doble Efecto (6) Válvula Descarga lado cabeza abre a aprox 300° ángulo cigueñal Succión

L

Descarga


Válvula descarga lado cabeza abierta Presión de Descarga

0°

Indicador de Presión Lado cabeza Lado carter


300°


Training 2.2.4F


Lado del

300°

T

Lado cabeza

EX

carter

Válvula Succión lado carter abierta

Compresor Reciprocante de Doble Efecto (7) Válvulas de succión y escape cerradas a ambos lados

0°

cabeza

T

L

TDC Descarga

Válvula descarga lado cabeza cerrada Indicador de Presión

Presión de Descarga Indicador de presión a Lado cabeza Lado carter


180°


Training 2.2.4G


Lado del

360°

Succión

EX

Lado

carter

Válv. succión lado carter cerrada

Compresores Multietapas Principio 1ra Etapa

EX

Q 2da Etapa

3ra Et.

3 bar

8 bar

22 bar

1 bar

3 bar

8 bar

T

L

Compresión en 2 a 8 etapas

•

Se utilizan para poder alcanzar presiones elevadas para compresores de media, alta y ultra alta presión o hiperbáricos

Con enfriadores de calor entre las distintas etapas

•

Para poder soportar el exceso de temperatura y que no dañe los materiales del compresor ni perjudique al aceite lubricante

•

Para ahorrar costos energéticos

Training 2.3.1


Q

Compresores Multietapas Ahorro energético, compresión multietapa con interenfriadores EX

T

p Relación de compresión muy elevada si se realiza en una sola etapa

L

Energia ahorrada = Trabajo Ahorrado Mediante un compresor en 2 etapas con enfriamiento interetapa menores pérdidas

Presión

2. Etapa

Enfriamiento entre Etapas 1 y 2 1. Etapa

Volumen

Compresión en la primera Etapa V

Training 2.3.2


Compresión en la segunda etapa

Compresores Multietapa Balance Energético

1ra Etapa

2da 3ra Etapa Etapa

Al enfriador del cilindro Al gas Al aceite lubricante y al medio ambiente

Energia entregada al cigueñal

T

L

Energía para compresión isotérmica

Por fugas y calentamiento del gas succión Pérdidas por enfriadores (intercoolers) Por flujo (pérdidas a través de la cañería y válvulas por caída de presión) Pérdidas Adiabáticas

PERDIDAS

Pérdidas por fricción Training 2.3.3


Calor Transferido al enfriador

CALOR TRANSF.

EX

TRANSMISIÓN Compresor de Simple Efecto EX

El movimiento rotativo del motor se convierte en un movimiento reciprocante del pistón

T

L

Eléctrico, a gas, diesel ....

BIELA CILINDRO Válvula de Succión Succión desde el ducto Descarga en la línea

Motor

Cilindro

Pistón

Válvula de Descarga

Training 2.4.1


MOTOR

TRANSMISIÓN Componentes en un compresor de doble efecto EX

T

L

Cojinete de Biela Biela

Guía de Cruceta

Training 2.4.2

Cojinete de Bancada Cruceta

Perno o Pin de cruceta

Cojinete de Cruceta o Cojinete de Manivela


Cigueñal

TRANSMISIÓN U

λ=

l

r

Cinemática EX

l

Radio de Muñón Longitud de biela

L BDC

TDC

Carrera y velocidad del pistón durante un ciclo de giro de cigueñal BDC

TDC

TDC

vmax a λ = 0,25 vmax a λ = 0 0

0

λ se debe tener en cuenta

vmax a λ = 0 Ángulo Cigueñal 0° 90°

en el diseño de válvulas y en los sistemas de control de capacidad

vmax a λ = 0,25 180°

270°

360°

Training 2.4.3


Carrera Velocidad del Pistón de Pistón

T

TRANSMISIÓN Balanceo de Masas sobre componentes EX

T

Fuerzas y momentos inerciales Son generadas por la aceleración y desaceleración provocadas por las masas de componentes del mecanismo reciprocante. Esto genera fuerzas de inercia en la dirección de la carrera y momentos de inercia sobre el centro de gravedad. Deben tenerse en consideración en el diseño de los cilindros buscando compensación y balance de masas.

Training 2.4.4

Masas Rotativas La fuerza centrífuga de las partes rotantes son balanceadas a a través de contrapesos que se agregan al cigueñal


L

TRANSMISIÓN Fuerzas sobre vástago pistón En el compresor, el gas comprimido genera fuerzas contra el pistón y el vástago que son absorbidas por la cruceta y transferidas al cigueñal a través de la biela. Estas fuerzas se suman o restan a las fuerzas inerciales.

EX

T

L

Fuerza en vástago = Fuerza del gas + Fuerzas inerciales Lado Cabeza

25 20 15 10 5

100

0

-100

Resultante -200

TDC

BDC TDC Ángulo de Cigueñal

TDC

BDC TDC Ángulo de Cigueñal

Training 2.4.5


30

200

Tensión

Fuerza en Vástago [ 1000 N ]

Indicador de presión [ bar ]

35

Fuerza del Gas Fuerza de Inercia

Compresión

Lado Carter

TRANSMISIÓN “Carga Reversa sobre Vástago” EX

Los fabricantes, en su diseño, deben estar seguros de que se produzca la carga reversa sobre los vástagos de pistón.

T

L

Cualquier cambio en Ingeniería que pueda afectar el balance de masas o evitar que que se forme la carga reversa en vástago debe consultarse al fabricante o a Hoerbiger

100 0

Carga

Training

reversa -100 -200

TDC

BDC

TDC

Compresión

Tomar en consideración que:

Tensión

200

2.4.6


Esta carga reversa es la que asegura que se mantenga la película lubricante en el perno de pistón de la cruceta. La pérdida de esta carga reversa puede provocar daños en los cojinetes de cruceta los que terminan ocasionando fallas catastróficas.

TRANSMISIÓN Fuerzas Actuantes cuando un Efecto no Comprime (ON - OFF) EX

T

L

Las fuerzas sobre el vástago son las únicas presentes La lubricación del perno de cruceta no está garantizada! Lado Carter no comprime Fuerza del gas Fuerza Inercial

Lado cabeza

25 20

Lado Carter 15 10 5

100

0

Compresión

Rod force [ 1000 N ]

Indicador de Presión [ bar ]

30

-100

Resultante -200

TDC

BDC

TDC

TDC

BDC

TDC

Training 2.4.7


200

35

TIPOS DE COMPRESORES Desplaz. Positivo

Turbo Rotativos

Axiales

Sist. No Conv.

L Reciprocante

Axiales

Cíclicos

T

Axiales

Pulsantes

Sist. No Conv. Training

Compresor a Tornillo

Bilobular trilobular, con espiral (seco y aceite) con anillos de líquido

Compresor a Paleta

Compresor a Pistón a Diafragma

2.5.0


Centrífugos

Radiales

EX

TIPOS DE COMPRESOR Compresores Reciprocantes de Desplazamiento Positivo EX

Compresor a Diafragma

L

Training 2.5.1

La Presión es aumentada mediante el efecto de reducir el Volumen


Compresor Reciprocante o Alternativo a Pistón

T

TIPOS DE COMPRESORES Compresor Rotativo de Desplazamiento Positivo EX

Ejemplo de un compresor del tipo no convencional

T

L

y Training 2.5.2


Compresor Rotativo a Paletas

TIPOS DE COMPRESORES Compresor Rotativo de Desplazamiento Positivo EX

Ejemplos de compresores no convencionales

L

A Pistón Rotativo

Training 2.5.3


A Lobulos

T

TIPOS DE COMPRESOR Compresores Rotativos de Desplazamiento Positivo EX

Son del tipo axial, para aire y bajas presiones.

L

Presión de línea Aire y aceite mezclado pasa al separador Training 2.5.4


Compresor a Tornillo

T

EX

Flujo Radial

Training 2.5.5


TIPOS DE COMPRESORES Turbo Compresores T

L

Flujo Axial

Diseño de Compresores Sistemas y Componentes EX

T

Training 3.0

Montaje de un Compresor de Gas de Proceso


L

Diseño de Compresores Componentes EX

Válvula de Seguridad

Enfriador

T

Motor

Training 3.1.1

Carter Cigueñal

Base o Trineo

Cilindro de Alta


L

Diseño de Compresores Denominación de Acuerdo a la Posición de Cilindros Compresor Vertical

EX

T

Compresor en "V"

Comp. en "W"

Training 3.1.2

Horizontal Opuesto


L

Transmisión Componentes EX

Cojinete de Biela

Cigueñal

Cruceta

T

L

Biela

Training

Cruceta Cojinete Bancada Carter

Perno de Cruceta Cojinete de Cruceta

3.2.1


Guía de Cruceta

Transmisión Cigueñal, Carter, Cojinetes EX

T

L

Carter Training 3.2.2

Asiento Cojinete de Bancada


Cigueñal

Transmisión Carter EX

Carter: El carter contiene a la cruceta en su interior

T

L

Materiales: Fundición de Hierro, Placas de Acero Soldadas o Fund de Aluminio

Training 3.2.3

Carter


Lado de Cruceta

Transmisión Cigueñal EX

T

Los Cigueñales transmiten el torque de fuerza proveniente del motor a las bielas. Las bielas descansan sobre los cojintetes. En pequeñas máquinas suelen usarse rulemanes. Materiales: Normalmente de aceros forjados y con tratamientos térmicos, otras veces de fudición de hierro grafítica nodular. Producción: Cigueñales pequeños se forjan o funden en una sola pieza. Cigueñales grandes se hacen a partir de barras usando técnicas especiales de templado.

Training 3.2.4


L

TRANSMISIÓN Bielas Las Bielas conviernten el movimiento rotativo del cigueñal en un movimiento rectilineo reciprocante en el pistón

EX

T

L

Training 3.2.5

Materiales: Acero Forjado, Fundición grafítica nodular, fundición de acero. En algunos casos de aluminios especiales o a partir de barras con tratamientos


La parte superior que va contra el pistón o la cruceta, es normalmente cerrada La parte inferior que toma al cigueñal es normalmente en dos mitades.

TRANSMISIÓN Crucetas y Pernos de Crucetas T

L

Perno de Cruceta

La cruceta se desliza sobre la guía a través de los materiales antifricción que lleva en las zapatas La superficie de o es normalmente de metal blanco o se trata de superficies con aporte de babbit, que pueden remetalarse. Materiales: Crucetas fundición nodular, Pernos de acero tratado.

Training 3.2.6


Las crucetas sirven para articular y alinear el vástago de pistón con la biela. El perno de cruceta sirve para asegurar el sistema y facilitar la unión

EX

CILINDRO COMPLETO Partes del Cilindro EX

Descargador Vástago de Pistón Pieza Distanciadora

Ducto de Succión

Tapa Válvula Sujeta Válvula

L

Válvula Succión Nido Válvula Succión Pistón Anillos de Pistón Cabeza de Cilindro NidoVálvula Escape

Packing de Vástago

Válvula de Escape Sujeta Válvula

Diámetro de Cilindro Cilindro o Liner

Tapa Válvula Conducto Descarga Canales de Enfriamiento

Training 3.3.1


Actuador

T

CILINDROS EX

Existen diferentes cilindros para las distintas aplicaciones

T

L

Materiales Para el cilindro y la tapa de cilindro • Hasta 50 bar / 725 PSI: Fundición de hierro • Más de 50 bar / 725 PSI : Fundición de Acero • Más de100 bar / 1450 PSI: Acero Forjado

Lado Cabeza

Lado

En las máquinas de doble efecto las válvulas se localizan en los laterales en forma radial al diámetro de los cilidros

carter

En los cilindros hay normalmente aletas de ventilación o canales de enfriamiento

Training 3.3.2


En máquinas de simple efecto las válvulas y los ductos de gas están del lado cabeza

CILINDROS EN TANDEM Dos o más pistones sobre un mismo vástago Normalmente se usan para compresores de varias etapas de alta presión

EX

T

L

2da Etapa

C

Training 3.3.3

La cámara de compensación C se conecta al ducto de succión porque allí la temperatura es menor. La presión que se produce en la cámara de compensación, genera una fuerza en el pistón que reduce las cargas sobre el vástago.


1ra Etapa

CILINDROS Nido y Sujetador de Válvulas • • •

Fácil instalación y reemplazo Bajas pérdidas de presión y calor en las válvulas-nidos de válvulas-sujeta válvulas Menor espacio muerto posible La forma del nido de válvula y su posición en el cilindro tiene gran influencia en la pérdida y el rendimiento.

EX

T

L

Training 3.3.4

El sujetador y los tornillos del sistema, deben dejar pasar al gas lo más libre que sea posible. Aerodinamia.

Todos estos factores deberían tenerse en consideración al momento de diseñar las válvulas de succión y escape.


Requerimientos:

CILINDROS Válvulas Las válvulas cierran la cámara de compresión durante la expansión y la compresión. Durante la succión y la descarga deben estar abiertas para permitir el llenado de la cámara (succión) o permitir que el gas fluya (descarga).

EX

T

L

Rango de aplicación de válvulas HOERBIGER

• • •

Velocidad de hasta 1800 rpm Temperaturas hasta 250°C/482°F Presión hasta 600 bar/8700 PSI

Importante Buena Aerodinamia

Training

Buena Hermeticidad

3.3.5

Bajo Espacio Nocivo Buen cierre en nido de Válvula


Las válvulas se abren y cierran por el diferencial de presión que actúa sobre sus elementos de cierre. El tiempo de cierre y apertura se determina por la presión diferencial y por el diseño de la válvula.

CILINDROS Distintos Tipos de Válvulas de Compresores EX

T

Elementos Sellantes Platos - anillos - channels o canaletas - strips o láminas - flappers - poppets - etc En Acero y en Materiales Termoplásticos

L

Plato de Acero

Anillos Plásticos

Plato Termoplástico Training 3.3.6

Poppets

Reed

Flapper


Distintos tipos de Válvulas

CILINDRO Correcta Instalación de Válvulas, qué verificar? EX

1. Correcto Armado de la Válvula

T

3. Chequear posición correcta de la válvula en el nido .

L

succión con válvulas de escape

D

S (Norma API 618 describe procesos que hacen que sea imposible mezclarlas).

4. Verificar que la válvula quede firmemente sujeta. Peligro de rotura de asiento de válvula o que se afloje la tuerca por vibración

Training 3.3.7


2. No mezclar válvulas de

CILINDROS Instalación de Válvulas de isión y Escape EX

T

Causa de pérdidas en válvulas: Mal armado del sistema tapa de válvula, sujetador, O´rings, gaskets, abreválvulas, actuadores, tornillos de sujeción

L

Secuencia correcta: 1 . Apretar la tapa de válvula únicamente cuando estemos seguros que el sujeta válvula y tornillos estén correctamente montados 2 . Apretar todos los tornillos de acuerdo al torque especificado

• •

Pérdida por gaskets defectuosos o recuperados Altura de válvulas y /o sujetadores muy bajas luego de varias reparaciones o problemas de un mal asiento en el nido de la válvula.

Pérdidas por hermeticidad por mal estado de las partes a sellar, falta de gasket o gasket defectuosos Es necesario tener buenas superficies de apoyo. Es preferible tener las caras de cierre rectificadas. Las válvulas HOERBIGER, como todas las válvulas reparadas en nuestros talleres tienen un acabamiento superficial de N5 o N6 (Norma HN150).

Training 3.3.8


•

CILINDRO Válvulas Concéntricas o Válvulas de Doble Efecto EX

Parte de Descarga

Válvula Concéntrica 105R/178CE Con Descargador de acero

L

Problemas más comunes

• • •

Turbulencia por problemas de pasaje en válvulas de escape Pérdidas por no tener una buena forma de sujeción Inadecuado enfriamiento Training 3.3.9


Parte de Succión

T

Válvulas Concéntricas EX

T

Mal apoyo de la válvula con

afecta mal sistema de sujeción • Eficiencia provoca fugas o pérdidas • Cierre y apertura correcta del plato de cierre El área de pasaje de succión y descarga, suelen ser insuficiente para dejar pasar el caudal requerido.

L

Pérdidas

• •

Entre la cámara de succión y la de descarga Entre la cámara de descarga y la cámara de cilindro

Válvula Concéntrica

Training 3.3.10


El problema de la turbulencia

CILINDROS Liners EX

T

L

Normalmente son de Fundición de Hierro, lo que favorece un adecuado y suave deslizamiento. Sin embargo cuando se requiere, algunos liners son de Acero o Ni-Resist, incrementando su resistencia a costa de condiciones de fricción no tan favorables. Training

Liners no refrigerados están en o directo con la pared del cilindro. 3.3.11

Cilindros refrigerados tienen circulación de aire, aceite o refrigerante entre el liner y la pared del cilindro. Por ningún motivo el refirigerante debe entrar dentro del cilindro


Liner

CILINDRO Pistón EX

T

Pistones

• •

soportan la fuerza del gas y la fuerza del vástago de pistón. Proveen los elementos sellantes que provocan la compresión.

Tipos

• • •

Pistón con acople a biela (simple efecto), Pistón con acople a vástago (doble-ef.) Pistón en Tandem (doble o simple efecto)

Materiales Fundición de Hierro, Acero o Aluminio

Training 3.3.12


L

CILINDRO Tipo de Pistones Pistón para sistema Simple Efecto

Rider rings / bandas guías

Pistón para sistema Doble Efecto

Piston rings /anillos de pistón

EX

T

Training 3.3.13


L

CILINDROS Anillos de Pistón Piston Rings o Anillos de Pistón

•

Como elementos sellantes separan cámaras de distintas presiones

T

L

Como rider rings o bandas guías soportan el peso del vástago y el pistón y evitan que liner y pistón se toquen. Como rascadores de aceite (en fundición) reducen el exceso de aceite y la contaminación sobre las válvulas y el gas comprimido.

Training

Materiales Fundición de Hierro Termoplásticos de varios tipos

3.3.14


• •

EX

CILINDRO Pistón EX

Velocidad del pistón en compresores

L

sxn 30

vm . . velocidad promedio del pistón en m/s s . . . stroke o carrera del pistón en mm n . . . rpm

Valores para vm 3 a 5.5 m/s para pequeños compresores simple efecto 2.5 to 4 m/s para compresores doble efecto multietapa o grandes.

Training 3.3.15


vm =

T

CILINDRO Vástago de Pistón EX

Compresor Doble Efecto: El vástago de pistón conecta al pistón con la cruceta y es el que soporta las fuerzas contrapuestas. Requiere interno dúctil y externo duro y resistente.

T

L

Los packings rings y oil wipers rings se deslizan sobre la parte endurecida del vástago, siendo importante la rugosidad del mismo.

Aceros con tratamiento términco por inducción

Vástago de Pistón

Training 3.3.16


Materiales:

CILINDROS Packings EX

T

L

Caja porta packing principal

Refrigeración

Los packing son sellos laberínticos. Su función es evitar que la presión del cilindro pueda ingresar en el carter. La caida de presión se produce en pasos a través de un cierto número de rings o anillos, que se encuentran en containers o copas. A mayor presión + copas. Dependiendo del caso pueden ser lubricados o no, refrigerados o no, con o sin venteo, con o sin purga.

Training 3.3.17


Venteo de Gas

CILINDROS Packings - Ring Sets- Jgos de Anillos EX

El sistema de sellado se hace combinando varios tipos de anillos. Los anillos son partidos para facilitar su montaje pero fundamentalmente para mantener el sellado a pesar del desgaste (self-adjusting). Los anillos más comunes son:

T

L

2 anillos sellantes -1 anillo antiestrusión corte radial

corte tangencial

(en alta presión)

Training

Presiónm

3.3.18


Sello en una dirección

CILINDRO Packings - Función EX

Sello en un solo sentido

L

Presión del Gas Sellos Radial Tangencial

Resorte Anular Presión del Gas

PISTON

ROD Training 3.3.19

Presión del Gas Compensación de desgaste por reducción corte

Son Flotantes Juego axial y radial Presión del Gas


caja portante

T

CILINDRO Componentes del Juego de Anillos anillos de PTFE

EX

T

Anillos de Bronce L

Training

Dependiendo del gas y las condiciones operativas se elige el tipo de material: metálicos (bronce, fundición, babbit) o no metálicos, PTFE con distintas cargas, PPS, Peek, combinados, etc. Para alta presiones y dependiendo si son o no lubricados, muchas veces es imprescindible refrigerar las cajas portapackings.

3.3.20


Resortes anulares (garter springs)

CILINDROS Pieza Distanciadora Dos Cámaras dentro de la Pieza Distanciadora

EX

T

L

Rasca Aceite

1

2

Caja Portapacking principal

Deflector

Caja Portapacking Intermedia

En compresores libre de aceite, es imprescindible evitar que el lubricante suba al cilindro. La pieza distanciadora y sus componentes lo evitan. En caso de gases venenosos o excesivamente caros, se suele inyectar una corriente de gas inerte para garantizar la hermeticidad entre el packing principal y el packing intermedio. Entre la caja intermedia y la rasca aceite es común encontrar deflectores.

Training 3.3.21


Vástago

LUBRICACIÓN Circuitos de lubricación para la transmisión y cilindro La lubricación hace posible movimientos relativos de diferentes partes del compresor que se rozan o tocan a través de la formación de una película lubricante. Un beneficio adicional es que ayuda a disipar calor.

EX

T

L

Enfriador

Lubricación a la transmisión Lubricac. al Cilindro Bomba principal y Auxiliar para Transmisión Bomba de alta Presión para liners y cajas portapacking

Training 3.4.1


Filtro

LUBRICACIÓN Lubricación a la Transmisión EX

T

Lubrica a

• •

Cojinetes de cigueñal Cojinetes de biela y de Cruceta Guía de Crucetas Equipos Auxiliares

L

Alimentados por

• • •

Bomba a engranaje Bombas acopladas al Cigueñal Presión: 2 - 6 bar

Training 3.4.2

Aceites para Transmisión:

•

Normalmente se prefiere usar aceites de acuerdo a DIN 51501


• •

LUBRICACIÓN Lubricación de Liners y Packings EX

La selección depende de: • Del tipo de gas y su capacidad de disolver el aceite • Los máximos valores de presión y temperatura de trabajo • Del diseño del compresor

Alimentado por: Bombas de alta presión comandadas a pistón

L

Training 3.4.3


La lubricación es transmitida a los packing y al liner. Muchos tipos de aceites son utilizados. Por lo genereal se tratan de usar aceites que puedan lubricar indistintamente a la transmisión y al cilindro.

T

LUBRICACIÓN Lubricación a Liners y Packings Es muy importante asegurar la lubricación permanente de las piezas La excesiva lubricación produce depósitos de aceite en válvulas y cilindros que se contaminan con los gases que contienen oxígeno, formando coke.

T

L

Las válvulas de escape se obstruyen y desgastan. Los platos de la válvula de succión se pegan a los asientos. Por lo tanto abren y cierran a destiempo, más tarde, sufriendo muy altos impactos, que terminan provocando roturas de platos y resortes.

Aceites más usados para cilindros: Compresor de Aires Aceites de acuerdo a Norma DIN 51506 para compresores que trabajen hasta temperaturas de 220°C. Compresores de Gas Con algunos gases, como el oxígeno y el etileno es muy peligrosa la presencia de aceites y grasas. Existe peligro latente de una explosión – Se usan compresores libres de aciete. – O bien una mezcla de agua y glicerina.

Training 3.4.4


• •

EX

LUBRICACIÓN EX

T

3

1.6

L

1.4 1.2

2 (Rango)

1 0.8 0.6

1

0.4 0.2 0 0

50

100

150

200

250

300

Presión Diferencial p2 - p1 [bar]

1

Compresor Mini Lubricado para todos los gases: Anillos de PTFE

2

Compresor Lubricado CO 2, H2, CH4, He, Ar, N2, CO, gases puros: Anillos metalicos o de PTFE.

3

Lubricación completa para los siguientes gasesNH 3, C2, H4, H6, C3, C 4, C5, C6 , gases impuros: Anillos y sellos normalmente metalicos

Training 3.4.5


Cantidad de Aceite Específico q [g/100m2 de la superf. desplazada por el pistón]

Cantidad de Aceite Estimada para Cilindros

LUBRICACIÓN Consumo de Aceite en cilindros EX

T

Fórmula del cálculo de la cantidad de aceite consumido en cilindros L

2p . 60 . 24 f).n. 100

Q ... Cantidad aceite (grs. cada 24 horas por cilindro)

s

Lf

q ... Cantidad de aceite específico (del gráfico) [g/100m² superficie barrida por el pistón] D ... Diámetro del Cilindro [m] s ... Stroke o Carrera [m] n ... rpm Lf ... Longitud del pistón [m] de la parte deslizante, es decir entre extremos de las bandas guías (approx. 0.8 del stroke o carrera) Hoerbiger puede calcular cantidad de gotas minutos para Liners y Packings

Training 3.4.6


Q = q . D . (s + L

Enfriadores, Filtros, Condensadores y Separadores SISTEMA EX L

Enfriadores por agua

Secador aire

Pulmón o Reservorio Pre-Filtro

Postenriador Separador Compresor

Training 3.5.1

Prefiltrado Separador agua aceite


Bomba

T

ENFRIADOR Enfriador de gas y cilindros EX

Propósito del enfriamiento

• •

Reducir el consumo energético

•

Trabajar debajo de las temperaturas límites del compresor y del aceite

T

L

Post Enfriador refrigerado por agua

Disipación de calor: valores referenciales

Enfriador Agua, aire, aceite

• 80% • 6% • 10% •

en los enfriadores en cilindros y cabeza de cilindros al medio ambiente, normalmente a través del aceite lubricante

4% calor remanente en el gas

Training 3.5.2


Incrementar el volumen de gas a comprimir y por ende aumentar el rendimiento

Separación de Condensado Propósito EX

Separadores extraen el condensado del medio por: • Filtrado • Uso de una fuerza centrífuga

T

L

El condensado llega a los cilindros forzados por el gas

Resultado -

Efecto Martillo

El líquido en el gas puede ocasionar daños y destrucción de cilindros, pistones y válvulas.

Daño en válvulas de succión por efecto martillo Rotura de guardas, asientos, internos

Enfriador de aire, separador, válvula de drenaje de condensado

Recomendación Los s deben chequar regularmente todos los sistemas de separación de condensado

Training 3.5.3


Cuando la separación es insuficiente

Separación de Condenensado Separador Tangencial - Centrífugo EX

T

salida

L

El gas fluye tangencialmente en el separador Esto causa un efecto de ciclón. entrada

El gas o aire limpio fluye a través del conducto de salidad vertical que pasa por centro. Training 3.5.4 Válvula de drenado


A través de la fuerza centrífuga el líquido pesado forma gotas que se depositan en las paredes y caen por gravedad a la válvula de drenado.

Separación de Condensado Filtro - Separador EX

entrada

T

L salida

El condensado es separado dentro del filtro cartucho . Las gotas se dirigen por gravedad al fondo donde son drenadas. El gas o aire tratado se dirige hacia la periferia saliendo por el lateral Training 3.5.5

válvula de drenado


El gas o aire es obligado a fluir a través un elemento o filtro de metal perforado.

Separación de Condensados Válvula de Drenaje EX

Contínuas

L

Discontínuas - manual : válvula de drenaje

- automática : flotador controlado

Training 3.5.6


• •

T

Control de Capacidad Objetivo: Alcanzar la cantidad de caudal requerido EX

M

p2

T

L

Salida

Training 3.6.1


Controador

Tipos de Control de Capacidad Control de Capacidad por Pasos EX

T

L

- Conec. y desconectar sist. control capac. On-load / Off-load - Control por pasos - Desconección de cilindros - Uso de pockets, aumento espacio nocivo - Variación de velocidad de motor: - cambio de poleas, tiristores Training 3.6.2


- Conectar y desconectar la compresión, también llamado Regulación On - Off

Tipos de Control de Capacidad Control por pasos EX

T

L

–

Regulación de la velocidad del motor Motor Eléctrico

: Variador electrónico de velocidad

–

Regulación By-

– Regulación espacio nocivo –

: Derivación de gas a la succión : Con válvulas ajustables por paso

Sistemas que actúan sobre la apertura de las válvulas de succión Regulación de Flujo Inverso : Mantienen las válvulas abiertas con presión en contra del gas de retorno proveniente de la cámara de succión. HydroCom

: Abren y cierran la válv. de succión a través de comandos electrónicos e hidráulicos

Training 3.6.3


Motores combustión interna: Control de la entrada de combustible

Tipos de Control de Capacidad Sistemas de Regulación

Presión de descarga del compresor

•

T

Regulación por pasos Los distintos efectos de un cilindro son conetados o desconectados a través de descargadores en válvulas de succión y de la regulación de los pockets (esp. nocivo) – Problemas de aumento de temperatura, desbalance de fuerzas y problemas secuenciales.

L

Regulación por By-. El gas del escape es vuelto a reinyectarse al lado de la succión por una válvula de by de paso progresivo o contínuo – No presenta ahorro energético

• M

Training

Regulación a través de la velocidad del motor Puede ser fijo a través de cambio de polea o contínuo mediante controladores electrónicos – Alto costo, difícil implementación, poco rango. Problemas dinámicos con la transmisión.

3.6.4


Cantidad

•

EX

Tipos de Control de Capacidad Sistemas de regulación CLEARANCE POCKETS: Espacio Nocivo tipos fijos o adjustables: Mediante un pistón adjustable en cabeza de cilindro – Problemas de espacio, un solo efecto. Requiere de alta potencia de comando. – Automatización es muy cara Empujador del pocket: abierto o cerrado, por estar del lado cabeza hay contrapresiones muy altas. – Requiere de alta potencia de comando. Actúa sobre un solo efecto. – Muy caros. Empujador sobre válvula de succión: cuando abre llena un volumen estipulado

•

Desventajas adicionales 1 clearance pocket por cilindro es muy caro y complicado. El rango de capacidad que puedo regular es muy limitado. Hay que necesariamente combinarlo con otros sistemas.

EX

T

L

Training 3.6.5


•

Sistemas de Control de Capacidad Regulation Systems

•

Stepless Reverse Flow Regulation (SRF) El actuador genera una fuerza sobre el plato de cierre de la válvula de succión, contraponiéndose a la fuerza de la presión del gas y eligiendo el momento de la apertura.

EX

T

L

– Rango de control de capacidad < 40% es posible combinando con otros sistemas de regulación – Control de capacidad cayendo a 0% solo posible con combinación con By-.

•

HydroCOM Training

Mediante un sistema combinado electrónico e hidráulico el comando elige el momento de disparo, con gran velocidad de respuesta. – Rango de control de capacidad de 0% a100%.

3.6.6


– Rango de control de capacidad de 100% a 40%, en la gran mayoría de los gases

Componentes de Regulación en el Compresor Sistemas de Regulación típicos de Hoerbiger La apertura y cierre de la válvula de succión es regulada Una señal neumática o electrónica externa comanda el actuador, que genera la fuerza que actúa sobre la válv. de succión

EX

T

L

Descargador

Válvula de Succión Training 3.6.7


Actuador Neumático

Componentes de Regulación del Compresor Válvula de Succión Regulada Para regulación Permanente (On-Off) o Modulada (RFR & HydroCOM)

T

L

Training 3.6.8

Tipo de válvula : 143 CGD Tipo de Descargador : DS6 - Descargador de acero


Válvula de Succión con Abreválvulas o Descargador

EX

Componentes de Regulación del Compresor Válvula de Succión Regulada Válvula de Succión : tipo CGD con doble plato amortiguador Abreválvulas o Descargador : tipo Modular con patas plásticas

Tornillo Central Tuerca autoblocante El descargador esta formado por: Buje del descargador

T

L

Circlip

Arandela Buje Buje Guía Resorte Descargador

Disco muelle Soporte abreválvulas Patas del abreválvulas Asiento Plato de cierre Amortiguador Guarda o Tapa

Anillo Guía

Training 3.6.9


Cubierta de Descargador

EX

Componentes de Regulación en el Compresor Actuador a Diafragma para Regulación On-Load/Off-Load Diafragama “On-off” para dos puntos de Regulación Para aire y gases no peligrosos, sin venteo intermedio

EX

T

L

Diafragma Housing Resorte Gasket

Pérdida

Guia O-ring

Valve cover Cámara de succión Gas

Eje actuador Descargad.

Training 3.6.10


Conección para señal desde el regulador

Componentes de Regulación para el Compresor Actuador a Diafragma para Regulación On-Load/Off-Load

No actuado posición on-load

Tapa Válvula

Cuando actúa la señal del Regulador posición off-load

T

L

Training

Tapa Válvula

3.6.11

Cámara de Succión

Descargad.

Cámara de Succión Descargad.


Diafragma “On-off” para 2 puntos de Regulación

EX

Componentes de Regulación del Compresor Actuador a Diafragma MZ 200

Regulación On-Off EX

Señal actuante desde el regulador

T

L Diafragma

Monitoreo de Purga intermedia

Purga Intermedia con gas inerte

Fuelle Metalico absolutamente hermético Training 3.6.12

Montaje con Pernos Tapa de Válvula Empujador Abreválv.


Monitoreo del diafragma

Resorte de Retorno

Equipo Periférico Válvulas de Seguridad ( Relief Valves) Las válvulas de seguridad, abren si la presión en su interior es mayor a la presión de seteo de la misma.

EX

T

L

Tamaño:

La cantidad de flujo que deja pasar debe ser calculada en base a la capacidad del compresor.

Seteado:

Normalmente se las setea a un 10% adicional a la presión de trabajo. La presión de trabajo debe estar estampada en la válvula Training

Testeo:

Deben verificarse periódicamente de acuerdo a regulaciones internacionales con presiones patrones.

3.7.1


El disco de cierre está soportado por un resorte. Cuando la presión del gas supera la presión del resorte, el disco sube dejando la válvula libre de pasaje.

Equipo Periférico Válvulas de Seguridad (Relief Valves, tipo“EV”) EX

T

Válvula EV o Antiexplosiva Llamada arresta llamas: Prevención de mezclas explosivas En compresores se utilizan para gases peligrosos y se colocan en el carter

Demandas de válvula EV 1. Apertura rápida, gran pasaje de área. 2. Rápida actuación para apagar la llama. Training 3.7.2


• •

L

Equipo Periférico Válvula de Seguridad (“Válvula EV”) EX

T

Normas:

• • •

API 618 ISO 5388: 700cm2 sección de apertura por m3 de volumen Pneurop Code 5611-2 para compresores de gas de proceso

Training 3.7.3


L

Equipo Periférico Botellones Antipulsación (Bottles) Llamados Pulsation dampers (“buffers”), forman parte de la línea de gas. Normalmente son depósitos cilíndricos, con o sin partición interna. Se instalan inmediatamente antes y después de los cilindros para evitar y reducir pulsaciones del gas en las líneas.

EX

T

L

Con simulación de computadoras se puede estimar las fluctuaciones y calcular y diseñar las medidas y morfología interna de los botellones. Damper de Succión

Training 3.7.4

Botellón de baja Presión con partición interna para amortiguar fuertemente las pulsaciones Damper de Escape


La amplitud máxima de las pulsaciones de gas, están limitadas por varias Normas (ejemplo API 618, etc.).

Equipo Periférico Válvulas Check • Las válv. check (o de no retorno) se instalan en la línea

EX

T

de presión de salida del compresor.

• Previene el retorno de la presión cuando el compresor se

L

Cuando el compresor está teniendo pulsaciones de gas, estas causan que la válvula tenga cierres y aperturas continuas.

Training 3.7.5

Las válvulas check a plato son las más aptas para operar después de los compresores reciprocante. Tienen rápida respuesta ante el diferencial de presión y una larga vida útil.


detiene o bien cuando esta operando en condición fuera de carga para ahorrar energía.

Equipo Periférico Base y Fundación Los compresores alternativos deben ser instalados en una fundación estable y sujetados convenientemente para poder soportar las cargas de las vibraciones que genera.

EX

T

L

La fundac. se calcula dependiendo del tipo de suelo y del tamaño del compresor, seleccionando cantidad y tamaños de hierros y pernos. Training 3.8.1

Base Frame


La fundación debe formar una fuerte estructura para soportar el paquetizado. completo (formado por el compresor, el motor, los equipos auxiliares, y la línea de entrada y salida)

Motores Tipos de Motor EX

Motores Eléctricos

desde 0.5 a 7000 KW

Motores a Gasolina y Diesel

Hasta

Motores a gas

Desde 400 a 2500 KW.

T

L

Motor a gas

Training 3.9.1


500 KW. (pequeñas unidades)

Motores Coeficiente de Variación Cíclica y Masa de Volante EX

Las fluctuaciones en la velocidad de rotación se consiguen a través del volante.

T

L

Cálculo del Coeficiente de la Variación Cíclica:

δ = (ωmax - ωmin)/ ωm

Cilindro Volante Acople

Valores permisibles :

Training

1/75 a 1/100

Cigueñal

Motor

3.9.2


El volante soporta un 90-95% del momento de inercia total de las masas rotantes.

Diseño - Tipos - Operación de Compresores Reciprocantes EX

T

Training 4.0

Diseños

Tipos

Operación


L

Diseño de Compresores Reciprocantes Contenidos del Capítulo EX

T

• • • • •

Clasificación Parámetros Demandas Características Eficiencia

Training 4.1.0


L

Diseño de Compresores Reciprocantes Clasificación EX

Por Rangos de Presión

– – – –

•

7 a 10 bar 10 - 50 bar Desde 50 a 500 bar Más de 500 bar

Baja presión. Aire Industrial Presión Media Alta Presión Hiperbáricos o de Ultra Alta Presión

L

Por Rangos de Caudal

– – –

0.1 a 10 m3/min 10 a 100 m3/min Más de 100 m3/min

Pequeños Medianos Grandes

•

Por Potencia de Motor

•

De acuerdo a la lubricación

– – –

Libre de Aceite Lubricados Minilubricados

Desde 0.15 KW hasta 8000 KW

Training 4.1.1


•

T

Diseño de Compresores Reciprocantes Parámetros EX

T

L

Parametros: Tipo de Gas Capacidad (condición en succión) medido de acuerdo a ISO 1217 Número de etapas Presión de succión y descarga de cada una de las etapas Consumo de Potencia Velocidad de Rotación Cilindro Lubricado o no Enfriador Regulaciones específicas (ej.API 618, especificaciones del cliente...)

Training 4.1.2


• • • • • • • • •

Diseño de Compresores Reciprocantes Demandas EX

Ventas / Proyecto de Ingeniería

L

buen precio / cumplir especificaciones Alta eficiencia Alta confiabilidad Larga vida

Demandas en Diseño:

• • • • •

Baja fuerza inercial y bajo coeficiente de variación cíclica Cumplir con fuerzas recomendadas sobre vástago Baja pérdida de presión en válvulas, interenfriadores, separadores, etc Sellado sencillo en vástagos y pistones Baja fricción de las partes en movimiento

Training 4.1.3


• • • •

T

Diseño de Compresores Reciprocantes Características EX

T

Cilindros Número de cilindros

Motor

L

Diámetro Lubricación Enfriamiento

Transmisión

• • • •

Carrera Números de Muñones Disposición de Cilindros Lubricación Training

Enfriamiento

• •

Intercoolers Aftercoolers

4.1.4


• • • •

Diseño de Compresores Reciprocantes Eficiencia Eficiencia Mecánica

η m= Pi / Pe

Toma en consideración las pérdidas de fricción en el cigueñal ηm= 85 a 95 % dependiendo del tipo y del tamaño

EX

T

L

Pi Potencia Indicada Pe Potencia efectiva Desde al motor a la cupla del compresor

Eficiencia Isotérmica Indicada

η is ind = Pis / Pi

Considera calor, caudal y pérdidas en el medio ambiente

Pis Potencia Isotermica = rendimiento ideal El calor generado se disipa a través del enfriador o cooler

Eficiencia isotérmica Efectiva

η is eff = Pis / Pe

Incluye todas las pérdidas mencionadas

η is eff = ηm x ηis ind

ηis eff = 40% para compresores de aire, 70% para máquinas grandes

Training 4.1.5


en el cilindro, transmitida desde el pistón al medio ambiente

Tipos de Compresores Reciprocantes Contenidos del Capítulo EX

T

L

Training 4.2.0 Compressor Package, Pignone for British Petroleum

• •

Compresores de Aires Compresores de Gas

•

Compresores de Refrigeración


Compresor de Aire Compair

Compresores de Aires Tipos de Compresores de Aire EX

Peq.

Med.

D [mm] <120 (1ra Etapa) n [rpm]

< 300

<1750 <1750

pe[bar]

<8

<8

2 etapas

<25

<25

>2 etapas Cilindro

Alta Presión

Gdes. >300 >1000

Med <150 <750

Gdes. <150 <750

<12 < 25

Lubricados o libres de aceite

Aplicaciones Especiales Comp. de Frenos Comp. Camion Tren Arranque 60120 5004000

<16 <400

<160

>120

>2000 <1750

<12

<400

Lubricados o libres de aceite

L

<35 Lubricados

Training 4.2.1


Baja Presión

T

Compresores de Aire Ejemplo: Compresor de Aire Pequeño EX Intercooler

Válvula de Seguridad

T

L

Filtro de Aire

Válvula concéntrica

1ra Etapa

2da Etapa Training

Aftercooler

Ejemplo: Compresor pequeño de dos etapas Compair-Mahle (Alemania)

4.2.2


Válvula Concéntrica

Compresor de Aires Ejemplo: Compresor de Aire Pequeño EX

T

Training 4.2.3

Compresor de Alta Presión Compair-Ipswich (Inglaterra)


L

Compresores de Aire Ejemplo: Compresor de aire de Tamaño Medio EX

T

Training 4.2.4

Compresor de arranque - Tanabe (Japón)


L

Compresores de Aire Ejemplo: Compresor de Aire Grande EX

T

Training 4.2.5

Bellis & Morcom Ltd. (Inglaterra)


L

Compresores de Gas Distintos tipos EX

(Estación)

D [mm]

p2/p1<1.5

<200

<1200

<250

n [rpm]

<1750

<1000

<750

P [bar]

<250

<400

<400

(1ra Etapa)

Cilindro

Lubricado

L

Lubricado o Libre de Aceite

Training 4.2.6

Otros tipos de compresores reciprocantes, por ejemplo:

Compresor a diafragma (libre de aceite) D = >700mm, n <500 rpm, P <400 bar


Dimensión

Compresor Compresor Compresor de Llenado de gas (proceso) de Reciclo

T

Compresores de Gas Ejemplo: Compresor de Gas Paquetizado EX

T

Training 4.2.7

LMF (Austria), paquteizado para SHELL


L

Compresores de Gas Ejemplo: Compresor de Oxígeno EX

T

Training 4.2.8

Compresor Vertical de Oxígeno Linde (Alemania)


L

Compresor de Gas Ejemplo: Compresor con Pistón Laberíntico EX

T

Training

Compresor Laberíntico para gases limpios Sulzer-Burckhardt (Suiza)

4.2.9


L

Compresor de Gas Ejemplo: Compresor de Gas de Proceso EX

T

Training 4.2.10

Compresor Integral (motor y compresión sobre el mismo cigueñal), con regulación de capacidad por pocket manual (USA)


L

Compresor de Gas Ejemplo: Compresor de Gas de Proceso EX

T

Training 4.2.11

Compresor combinado Hidrógeno y Gas Sulfídrico: Thomassen (Holanda) 4-etapa P e 63 bar) con válvulas tipo 225H, 197G3D, 126CFD, y 106CFD


L

Compresores de Gas Fabricantes de Compresores de Gas de Proceso Bélgica Alemania Inglaterra

Francia

Holanda Italia Suiza USA

Fabricantes de Compresores Ateliers Francois NEA-Europa Hamworthy -Bellis/Allen Peter Brotherhood Dresser Rand Burton-Corblin Thermodyn (formado de Creuzot Loire) Thome - Crepelle Thomassen Nuovo Pignone Sulzer-Burckhardt Ariel Cooper Energy Services (Cooper Bessemer, Ajax, White Superior, Penn Pumps) Dresser Rand Weatherford Compress. (Energy Ind., Gemini)

Partes Hoerb 60% 90% 90% 100% 20% 80% 90% 90% 80% 30% 20 % 100%

EX

T

L

Training 4.2.12

80% 20% 80%


País

Compresores de Refrigeración Distintos Tipos EX

T

L

D [mm]

Pequeños

Grandes

(1st stage)

<80

80 - 200

n [rpm]

<1750

<1750

P [bar]

<22

<22

Lubricado

Lubricado

Cilindro Diseño más Frecuente

Herméticamente Sellado

Herméticos, Semihermétocos

Training 4.2.13


Dimensión

Compresores de Refrigeración Proceso de Reciclo EX

Ciclo de refrigeración: Vaporización - Compresión - Condensación- Recipiente - Válvula Regulación Presión de Succión P1

Motor

T

L

P2 Presión de Descarga

Absorción de Calor en el vaporizador

Enfriamiento en el condensador Extracción de calor

p Válvula de Regulación1 (válv. Expansión) p

Recipiente

2

Gases típicos para refrigeración Otros para proceso:

Training 4.2.14

NH3, R22, R134A, R407C n-butano, ether, propano, propileno.


Compresor

Compresores de Refrigeración Compresores Herméticos EX Danfoss Maneurop

T

L

Training 4.2.15

Diámetro de Cilindro: más de 40 mm Aplicación: heladeras, freezers.


Motor y compresor están dentro de un recipiente soldado y hermeticamente sellado.

Compresores de Refrigeración Ejemplos de Compresores Herméticos EX

T

Blue Star Aggregats Danfoss Maneurop

Training

Cámaras y Góndolas Frigoríficas Refrigerante

Tamaño

R134a, R22 A

0,8 to 46 kW

R404A, R507

0,7 to 41 kW

4.2.16


L

Compresores de Refrigeración Compresores Semiherméticos

Compresores refrigerados por Aire

Refrigerados por Gas

Usados en temperaturas normales y bajas

Usados para muy bajas temperaturas

Góndolas frigoríficas en supermercados

T

L

gas cooled

air cooled

Ejemplo

EX

Training


Motor montado junto al compresor en una sola unidad Diámetros de cilindros de 30 a 80 mm

Compresores de Refrigeración Compresores Semiherméticos Refrigerados por Aire Bock (Alemania)

EX

T

Training

Díametro de cilindro de 30 a 80 mm. Temperatura del evaporador: -35°C to -20°C. Enfriamiento exterior por ventilador y aire conducido, que enfrían el motor y los cilindros. El gas a la succión no está siendo sobrecalentado, por lo tanto es posible una sola etapa de compresión a una baja temperatura del evaporador.

4.2.18


L

Compresores de Refrigeración Compresores Semiherméticos Refrigerados a Gas Bock (Alemania)

EX

T

Training 4.2.19

Diámetro de cilindro de 30 a 80 mm. Temperatura de Evaporador -20°C a -5°C (refrigeradores) o -5°C a 12°C (aire acondicionado). El gas desde el evaporador es llevado al compresor a través del motor, refrigerando a ambos.


L

Compresores de Refrigeración Compresores Abiertos - Tamaño Pequeño EX

T

L

Bock (Alemania)

Training 4.2.20

Diámetro de cilindro: 50 a 80 mm Aplicación: Aire acondicionado de buses y camiones


El motor está separado del compresor, haciendo girar al mismo a través del acople electro magnético o de la correa.

Compresores de Refrigeración Compresores Abiertos - Tamaño Grande Compresor separado del motor y acoplado electromagnéticamente o a través de correas

EX

T

Training 4.2.21

Diámetro de Cilindro: 90 a 160 mm Aplicación: Sistemas de Aire Acondicionado


L

Compresores de Refrigeración Compresores Abiertos - Grandes Unidades de Refrig. compresores:

– Confiabilidad si uno de los compresores se descompone. – Control de capacidad para regular distintas temperaturas

T

L

Training 4.2.22

Unidad de Refrigeración: Un único circuito de refrigeración con 3 compresores


Tamaños medios y grandes de refrigeración frecuentemente llevan varios

EX

Operación de Compresores Reciprocantes Contenidos del Capítulo EX

T

Confiabilidad Training

Monitoreo

4.3.0

Mantenimiento Predictivo


L

Operación de Compresores Reciprocantes Confiabilidad Resultados de un estudio de confiabilidad sobre un compresor de Hidrógeno 0 10 20 30 40 Porcentajes [%] Válvulas de Compresor Packing de gas Problemas de Proceso Anillos Pistón Bandas Guías Descargadores Sistema Lubric. Instrumentación Otros Cañería Base Fundación Sistema de Enfriam Packing Intermedios

EX

T

L

Training 4.3.1


Causas de paradas de compresores

Operación de Compresores Reciprocantes Monitoreo Monitoreo de Plantas

• •

Debe prevenir al personal de posibles accidentes Prevenir reparaciones costosas y caída de producción.

EX

T

L

Equipo de Monitoreo Tradicional: Condición: Hay un monitoreo contínuo de parámetros importantes. También tienen la posibilidad que en el caso que una señal difiera en cierto valor con las referenciales, se dispare una alarma que puede parar al compresor si así se lo programa.

Parámetros

• • • • • •

Temperatura de cilindros de descarga, en el agua de enfriamiento y aceite Presión: Presión de salida, interetapa, presión de aceite Vibraciones Caudal de refrigerantes, caudal del gas de línea. Caída de pistón causada por desgaste en los piston rings. NH 3, CO, H2S, CH4...... “ppm”-sensor por contaminación de gases,

Training 4.3.2


On line con presiones, temperatuas, mediciones en discos gráficos

Operación de Compresores Reciprocantes Métodos de Control Periódicos EX

Controlar a intervalos regulares:

• •

para prevenir daños detectando el problema temprano

T

L

para idenficar el desgaste.

Analizar la Condición Mecánica: Observación Archivar datos Evaluación de las características y parámetros.

Los datos se toman en :

• • •

Indicador de presión en determinados puntos y en la línea

Training

Señales de vibraciones y ultrasonidos en tapas de válvulas Temperaturas en cilindros, interetapas y tapas de válvulas

Lecturas de instrumentos en el compresor son también tomadas en cuenta

4.3.3


• • •

Operación de Compresores Reciprocantes Mantenimiento Predictivo - Beta Recip Trap EX

T

70 0

B A R

L 0 2.0

G -2.0 70 0

B A R

0

-2.0

R E C IP -TR A P 9240

ESC TR AP

K 101A 1H PT 5 GROUP

623 A VE

P O IN T

33 DEV

STA R T

672 M AX

S C ALE

587 M IN ZO O M

331 RPM PO W E R

10 PRDS

20 S TA T

M EN U TR A P

Beta Recip Trap

Training 4.3.4

Control Periódico de las condiciones del compresor (Snapshots) Analisis de las condiciones mecánicas del compresor, con la ayuda de instrumentos de medición y evaluación por computadora


2.0

G

Operación de Compresores Reciprocantes Mantenimiento Predictivo - Hardware El Recip-Trap es un analizador compacto, portátil y simple de operar en conjunción con sensores calibrados. Las siguientes mediciones pueden efectuarse:

EX

T

L

700

B A R

Presión

0 2.0

G -2.0

0

Vibración

2.0

G -2.0

RECIP-TRAP 9240

ESC

K101A 1H PT5

623 AVE

TRAP GROUP POINT

33 672 587 331 10 20 DEV MAX MIN RPM PRDS STAT

START SCALE

ZOOM

POWER

Ultrasonido

MENU TRAP

Temperatura Training Option

PC con Software RTwin

Caída de Vástago

4.3.5


700

B A R

Operación de Comnpresores Reciprocantes Mantenimiento Predictivo - Cálculos y Análisis Parametros que pueden ser calculados:

• • • • •

Relación de compresión Caudal Consumisión de Potencia Pérdida de Potencia Eficiencia Volumétrica

EX

T

L

• • • •

Pérdidas en válvulas, piston rings y packing rings Pulsaciones de gas en las cámaras de succión y descarga Defectos o mal estado de guías de crucetas Desgaste excesivo en los cojinetes de cruceta, etc.

Beneficios para el :

• • • • • • •

Prevenir fallas castastróficas Reducir el tiempo de parada de equipos Poder planear mantenimiento y reemplazo de piezas Reducir reparaciones de emergencia y costos por horas extras Prevenir y detectar problemas de pulsaciones La eficiencia puede ser aumentada Los costos de energía pueden ser reducidos

Training 4.3.6


Detección de Anomalías:

Operación de Compresores Reciprocantes Mantenimiento Predictivo EX

Diagrama PT:

Si comparamos las curvas PT con las vibraciones medidas en las tapas de las válvulas

T

L

MONITOREO: Diagramas PT Vibraciones en válvulas

Isentropic coefficient

1,2

KS-DV

Clearance volume [%]

20

KS-SV

Suction pressure abs. [bar]

10

DS-DV

Delivery pressure abs. [bar]

30

DS-SV

Suction Valve: q-value [%] Flow ref. no.

Presiones en tiempo 20 0,5

35,00

p-DS

p-KS

Delivery valve: q-value [%] Flow ref. no. Problems: Suction valve leaking Delivery valve leaking Piston rings leaking Packing leaking

10 1

0 0 0 0

Pressure abs. [bar]

30,00 25,00

Training

20,00 15,00

4.3.7

10,00 5,00 0,00 0

30

60

90

120

150

180

210

Crank angle [°]

240

270

300

330

360


Input Data:

Operación de Compresores Reciprocantes Mantenimiento Predictivo - Análisis de Curvas PV EX Si comparamos los diagramas de dos cilindros iguales el diagrama PV, vemos como una pérdida en la válvula de succión del ciL lindro 2,produce un corrimiento de curva (mostrado en color rojo). H e ade nd Cyl 1 C ranke nd Cyl 1

35

T

H e ade nd Cyl 2 C ranke nd Cyl 2

Presión [bara]

25 20 15 10

Training

5

4.3.8

0 0,0

0,2

0,4

0,6

Volumen desplazado

0,8

1,0


30

EX

Training End


Compresores Reciprocantes T

L

Curso De Compresores 6n4c32

Overview 26281t

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