QUE ES UN COMPRESOR RECIPROCANTE?

Es un compresor de desplazamiento positivo, en el que la compresión se obtiene por desplazamiento de un pistón moviéndose lineal y secuencialmente de atrás hacia adelante dentro de un cilindro; reduciendo de esta forma, el volumen de la cámara (cilindro) donde se deposita el gas; este efecto, origina el incremento en la presión hasta alcanzar la presión de descarga, desplazando el fluido a través de la válvula de salida del cilindro. 

COMPRESOR RECIPROCANTE

TIPOS DE COMPRESORES

         SIMPLE ETAPA:        •Son compresores con una sola relación de compresión, que

incrementan la presión una vez; solo poseen un depurador interetapa, un cilindro y un enfriador interetapa (equipos que conforman una etapa de compresión) generalmente se utilizan como booster en un sistema de tuberías.

MÚLTIPLES ETAPAS:•Son compresores que poseen varias etapas de compresión, en los que cada

etapa incrementa progresivamente la presión hasta alcanzar el nivel requerido. El número máximo de etapas, puede ser 6 y depende del número de cilindros.

BALANCEADO – OPUESTO

•Son compresores separables, en los cuales los cilindros están ubicados a 180º a cada lado del frame.

INTEGRALES•Estos compresores utilizan motores de combustión interna para trasmitirle

la potencia al compresor; los cilindros del motor y del compresor están montados en una sola montura (frame) y acoplados al mismo cigüeñal.

•CARACTERISTICAS TECNICAS

•POTENCIA: en caballos de fuerza (Hp) o Kilowatios hora (Kw/h). Determina la cantidad de trabajo por unidad de tiempo que puede

desarrollar el compresor.

•TENSIÓN: Es la diferencia de potencial de corriente alterna medida en voltios (VAC) cuando el compresor funciona movido por una motor eléctrico, y puede ser desde monofásico a 110V o 220 V hasta trifásico a 360V, 400V, 460V o 575V cuando el compresor funciona movido por una motor eléctrico, y puede ser desde monofásico a 110V o 220 V hasta trifásico a 360V, 400V, 460V o 575V.

•FRECUENCIA: es la variación por segundo de la polaridad de la corriente estandarizada en 50 Hz para Europa y otras zonas industrializadas y 60 Hz para gran parte de Latinoamérica incluida Colombia. y otras zonas industrializadas y 60 Hz para gran parte de Latinamérica incluida Colombia.

•INTENSIDAD DE CORRIENTE: el consumo de energía eléctrica medida en Amperios (A) el cual se encuentra en proporción directa con la capacidad de trabajo eléctrico del motor.

•• COEFICIENTE DE OPERACIÓN: corresponde a la

relación entre el efecto refrigerante neto o calor que absorbe el refrigerante del producto y el proceso de compresión o calor que absorbe el refrigerante en el compresor.

• RENDIMIENTO ENERGÉTICO: es la relación entre la Potencia mecánica del compresor y la potencia eléctrica dada en Btu/Wattios hora, indica la cantidad de calor transformado por energía eléctrica consumida.

PARTES DE UN COMPRESOR RECIPROCANTE

COMPRESOR RECIPROCANTE SEPARABLEFUNCIONAMIENTO DE UN COMPRESOR

El funcionamiento de los compresores reciprocantes se basa en un movimiento alternativo realizado por el conjunto biela-cruceta-pistón. Existen cuatro etapas durante el proceso que se dan en una vuelta del cigüeñal es decir en 360 grados.

1. Compresión, durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto inferior, comprimiendo el gas hasta que la presión reinante dentro del cilindro sea superior a la presión de la línea de descarga (Pd). Las válvulas succión y descarga permanecen cerrada.

2. Descarga, luego de que la presión reinante dentro del

cilindro sea superior a la presión de la línea de descarga (Pd) que es antes de que llegue al punto murto superior, la válvula de escape se abre y el gas es descargado, mientras que la de succión permanece cerrada.

3. Expansión, durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto muerto superior hasta que la válvula de succión se abra durante la carrera de retroceso o expansión, que será cuando la presión reinante en el interior del cilindro sea inferior a la presión del vapor de succión (Ps).

4. Succión, luego de que la válvula de succión se abrió,

que es un poco después del punto muerto superior, ingresa el fluido, y el pistón se desplaza hasta el punto muerto inferior, al final de la carrera de succión, la velocidad del pistón disminuye hasta cero, igualándose las presiones del exterior y del interior del cilindro (aunque por la velocidad del pistón no exista tiempo material a que éste equilibrio se establezca); la válvula de succión se cierra, la válvula de descarga permanece cerrada.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS COMPRESORES RECIPROCANTES

VENTAJAS DESVENTAJAS

Mayor flexibilidad en capacidad de flujo y rango de presiones.Más alta eficiencia y costo de potencia más bajo.Capacidad de manejar pequeños volúmenes de gas.Son menos sensitivos a la composición delos gases y las propiedades cambiantes.Presentan menores temperaturas de descarga por su enfriamiento encamisadoPueden alcanzar las presiones más altas.

Fundaciones más grandes para eliminarlas altas vibraciones por el flujo pulsante.En servicios continuos se requieren unidades de reserva, para impedir paradas de planta debido al mantenimiento.Los costos de mantenimiento son 2 a 3 veces más altos que los compresores centrífugos.El funcionamiento continuo es más corto que para los centrífugosRequieren inspección más continua.Cambios en la presión de succión pueden ocasionar grandes cargas en las barras del pistón

APLICACIONES INDUSTRIALES

Servicios Comunes de Compresores Reciprocantes

Refinerías y Petroquímica

Amoniaco, Urea, Metanol, Etileno, Óxido de Etileno, Polipropileno, Gas de Alimentación, Separación de Componentes de Gas Natura, Almacenamiento de GNL, Craqueo Catalítico• Destilación

Petróleo y Gas

Levantamiento artificial, reinyección, tratamiento de gas, almacenamiento de gas, transmisión, gas combustible, booster, distribución de gas.

FALLAS COMUNES EN LOS COMPRESORES RECIPROCANTES

1.- BAJA PRESIÓN DE DESCARGA.- Mayor demanda que la capacidad del compresor. Anillos del pistón desgastados. Empaques defectuosos. Baja velocidad. Fugas excesivas.

2.- INSUFICIENTE CAPACIDAD.- Fugas excesivas. Alta presión de descarga. Velocidad incorrecta. Filtros de aire obstruidos. Anillos y pistones. Deslizamiento de bandas. Falla en el regulador de aire.

3.- ALTA PRESIÓN EN EL ENFRIADOR INTERMEDIO. Rotura o fugas por la válvula de alta presión. Fugas o defectos en los empaques del asiento de las válvulas. Manómetro defectuoso.

4.- GOLPETEOS.- Excesivo depósito de carbono. Rayados los pistones o cilindros. Defectos en el lubricador. Materia extraña en el cilindro. Golpeteo del pistón en la cabeza del cilindro. Desprendimiento del pistón o del perno del pistón. Desgaste de las chumaceras de los vástagos. Separación de las chumaceras principales. Ralladuras de la cruceta o de las guías de la cruceta.

Qué son los compresores?

Un compresor es aquella máquina dinámica que se encarga de elevar la presión de un fluido compresible (gas, vapor o mezclas a gases) a otra presión más alta utilizando para ello la energía cinética de un rotor, la cual acciona un pistón o unas hélices helicoidales. Básicamente el compresor funciona por energía eléctrica suministrada al motor.

COMPRESOR DE AIRE

¿PARA QUE SE UTILIZAN LOS COMPRESORES?

Se suelen utilizar para: Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero, y en infinidad de sistemas de aire acondicionado. Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton . Se encuentran en el interior muchos "motores de avión", como lo son los turborreactores y hacen posible su funcionamiento. se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos , los cuales mueven fábricas completas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El compresor basa su principio de funcionamiento en la transformación de la energía generada por motor eléctrico  o de combustión, en energía mecánica y esta a su vez en energía neumática al comprimir el aire hasta una presión de  trabajo preestablecida.

CLASIFICACION DE LOS COMPRESORES

PARTES DE UN COMPRESOR

  ¿Cómo elijo un compresor?

No todos los tipos de compresores se fabrican en todas las gamas de presión y volumen. En la siguiente figura se indican, en una forma muy general, las capacidades de los compresores reciprocantes, centrífugos, de espiral rotatoria y de flujo axial disponibles. La aplicación más común se indica con la zona de sombreado más oscuro.

¿Cuáles son las causas principales de falla en un

compresor?

Por calor excesivo

El calor excesivo provoca quemaduras del compresor.·         Sobrecalentamiento: Se produce cuando la temperatura

del gas de succión al compresor es muy elevada.·            Bajo Voltaje: Al trabajar el compresor con bajo voltaje se

traduce en un aumento de corriente eléctrica (Amperaje) provocando calentamiento en los devanados y daño del aislamiento.

·          Falta de refrigerante: El embobinado se sobrecalentará si no

lo baña suficiente vapor de refrigerante para eliminar el calor que desprende.

·    Obstrucciones en el evaporador y falta de ventilación: Bajo

estas condiciones el sistema tendrá muy alta presión en la cabeza del compresor y/o baja presión de succión, haciéndose excesiva la temperatura de descarga del compresor.

¿Cómo determinar un calor excesivo en el sistema? La temperatura máxima de descarga permisible en un compresor se mide @ 6” de la válvula de descarga y es 107°C. Esta temperatura debe ser medida con un termopar de contacto en la tubería de descarga.

Por contaminantes

En un sistema de refrigeración solo debe circular aceite y refrigerante, cualquier otra sustancia es un contaminante.

·   Aire y humedad: Son los más dañinos ya que pueden reaccionar con el aceite y el refrigerante provocando enlodadura y formación de ácidos dentro del sistema. Se forman por un vacío ineficiente. La humedad forma congelación y taponamiento de la válvula de expansión o el tubo capilar.

·  Ceras, resinas: Obstruyen válvula de expansión y tubo capilar, ocasionan perdida de compresión, tapan orificios de aceite.

·         Suciedad y brisas de metal: Se depositan en las válvulas de expansión obstruyendo la circulación del refrigerante, dañan el material aislante del embobinado, se depositan en éste y provocan corto circuito.

·   Fundentes de soldadura: Son compuestos químicos muy activos y su uso debe ser limitado. Al realizar soldaduras es recomendable pasar una corriente de Nitrógeno de 2 a 5 PSIG por la parte interna de la tubería con esto evitaremos que ingrese escoria al sistema.

Cómo determinar si existen contaminantes dentro del sistema:

Para determinar si existen contaminantes dentro del sistema se pueden utilizar las siguientes herramientas:

·  Humedad. Para determinar humedad en el sistema la Mirilla (también llamada Visor), es un dispositivo auxiliar en los sistemas de Aire Acondicionado y Refrigeración que nos permite observar la condición del refrigerante en el lugar de su ubicación. Es un indicador de la condición del refrigerante cuyas funciones son, determinar su estado líquido y su contenido de humedad.

·         Ácidos. Para determinar si existen ácidos dentro del sistema

se puede utilizar un Kit para prueba de acidez. La muestra puede ser tomada en el cárter del compresor es importante que la presión del cárter se encuentre a presión atmosférica. Los sistemas con refrigerantes HFC y con aceite POE son mucho más propensos a captar humedad rápidamente y generar acidez que los sistemas que usan refrigerantes y aceites tradicionales, por lo que requieren más cuidados.

·        

  Sólidos. Para determinar si la falla del sistema es por la obstrucción de sólidos se puede verificar una caída de presión y temperatura en el filtro deshidratador de la línea de líquido.

1. DIFINICION

Es un compresor de desplazamiento positivo, en el que la compresión se obtiene por desplazamiento de un pistón moviéndose lineal y secuencialmente de atrás hacia adelante dentro de un cilindro; reduciendo de esta forma, el volumen de la cámara (cilindro) donde se deposita el gas; este efecto, origina el incremento en la presión hasta alcanzar la presión de descarga, desplazando el fluido a través de la válvula de salida del cilindro.

TIPOS DE COMPRESORES RECIPROCANTES

simple etapa:

Son compresor con una sola relación de compresión, que incrementan la presión una vez; solo poseen un depurador ínter etapa, un cilindro y un enfriador ínter etapa (equipos que conforman una etapa de compresión) generalmente se utilizan como booster en un sistema de tuberías.

  múltiple   etapa:

Son compresores que poseen varias etapas de compresión, en los que cada etapa incrementa progresivamente la presión hasta alcanzar el nivel requerido. El número máximo de etapas, puede ser 6 y depende del número de cilindros

BALANCEADO OPUESTO

Son compresores separables, en los cuales los cilindros están ubicados a 180º a cada lado del frame.

INTEGRALES

Estos compresores utilizan motores de combustión interna para trasmitirle la potencia al compresor; los cilindros del motor y del compresor están montados en una sola montura (frame) y acoplados al mismo cigüeñal.

SEPARABLES

En este equipo, el compresor y el motor poseen cigüeñales y monturas diferentes acoplados directamente. Generalmente, vienen montados sobre un skid y pueden ser de simple o múltiples etapas. 

CARACTERÍSTICAS   TÉCNICAS

POTENCIA:en caballos de fuerza (Hp) o Kilowatt hora (Kw/h). Determina la cantidad de trabajo por unidad de tiempo que puede desarrollar el compresor

TENSIÓN:  Es la diferencia de potencial de corriente alterna medida en voltios (VAC) cuando el compresor funciona movido por una motor eléctrico, y puede ser desde monofásico a 110V o 220 V  hasta trifásico a 360V, 400V, 460V o 575V

FRECUENCIA: es la variación por segundo de la polaridad de la corriente estandarizada en 50 Hz para Europa

y otras zonas industrializadas y 60 Hz para gran parte de Latinoamérica incluida Colombia.

INTENSIDAD DE CORRIENTE: el consumo de energía eléctrica medida en Amperios (A) el cual se encuentra en proporción directa con la capacidad de trabajo eléctrico del motor.

COEFICIENTE DE OPERACIÓN: corresponde a la relación entre el efecto refrigerante neto o calor que absorbe

el refrigerante del producto y el proceso de compresión o calor que absorbe el refrigerante en el compresor.

RENDIMIENTO ENERGÉTICO: es la relación entre la Potencia mecánica del compresor y la potencia eléctrica dada en Btu/Wattios hora, indica la cantidad de calor transformado por energía eléctrica consumida.

FUNCIONAMIENTO DEL COMPRESOR

POSICIÓN 1:

RENDIMIENTO ENERGÉTICO: es la relación entre la Potencia mecánica del compresor y la potencia eléctrica

dada en Btu/Wattios hora, indica la cantidad de calor transformado por energía eléctrica consumida.

POSICIÓN 2

En éste punto la presión del cilindro supera en un diferencial a la presión existente en la tubería de descarga. Este diferencial origina la apertura de la válvula de la descarga. La descarga o transferencia de gas continúa hacia la tubería . Esta acción está representada por el tramo 2-3 en el diagrama y por el cambio de posición del pistón desde la posición 2 a la posición 3. 

POSICIÓN   3 En ésta posición, el pistón completó toda la descarga o transferencia del gas desde el cilindro de compresión hasta la tubería ó línea de descarga. En éste instante termina el stroke o carrera de descarga. Al empezar el retorno del pistón, la presión dentro del cilindro será mayor que la presión de succión, porque el volumen muerto o volumen clearance está a la presión de descarga, y se irá expandiendo con la consecuente disminución de presión a lo largo de la curva 3-4, hasta llegar a la presión de succión en el punto 4. 

POSICIÓN 4

En éste punto, al estar la presión del cilindro igualizada con la presión de succión o de carga al compresor, y empezar el stroke o carrera de succión, se produce la apertura de la válvula de succión permitiendo el ingreso del gas al cilindro. Esta acción está representada por el tramo 4-1. La compresión del gas natural origina también incremento de temperatura, éste incremento de temperatura hace necesario enfriar el gas para que pase a la siguiente etapa de compresión a la temperatura adecuada. 

APLICACIONES

La aplicación de un compresor corresponde al uso o trabajo para el cual se requiere

SE UTILIZA COMPRESORES RECIPROCANTES:

Cuando se requiere de altas presiones de descarga. Cuando se tiene bajos flujos de gas. Porque es menos sensible a la composición del gas y a propiedades

cambiantes. Porque posee mayor flexibilidad operacional. Refrigeración doméstica, comercial, transportada, o aire acondicionado e

industrial también se determinan las temperaturas de evaporación de congelación, conservación o acondicionamiento ambiental.

COMPRESORES RECIPROCANTE DE AIRE

*Plantas separadoras de aire, aromáticos.*Plantas de embotellado para cilindros de gas*La industria química*Instalaciones criogénica*Protección del medio ambiente*óxido de etileno / glycol*Producción de fertilizantes*La industria de alimentos y bebidas*La inyección de gas combustible para el sistema de propulsión de combustible doble de ME-

GI MAN diesel*La hidrodesulfuración (HDS)*Manejo de gases industriales*Manejo de gas natural, su almacenamientoLa industria de petróleo y gas, Industria

petroquímica, Refinación de petróleo, plantas de polietileno, producción de polietileno, baja densidad, producciones de polímero, Plantas de polipropileno, Producción de polipropileno.

*Tuberías de productos, Industria de acero, unidades de oxidación húmeda y otros.

SERVICIOS COMUNES DE COMPRESORES RECIPROCANTES

MANTENIMIENTO DE UN COMPRESOR RECIPROCANTE

Algunos operadores sienten la tentación de acelerar el trabajo y abreviar los procedimientos y precauciones, aparentemente tediosos, que siempre recomiendan los

fabricantes para dar servicio.

Los compresores reciprocantes deben ser alimentados con gas limpio.Los compresores están diseñados y construidos dentro de los más altos estándares de

ingeniería debido aque generan fuerzas considerables y altas temperaturas. Su operación segura y confiable

demanda quesean correctamente lubricados.

El lubricante en los compresores reciprocantes cumple varias funciones:

LubricaciónReducir la fricción entre las partes móviles y cualquier tipo de desgaste.

RefrigeraciónEl calor es retirado de las superficies de los cojinetes por el aceite lubricante.

ProtecciónLos compresores  tienden a producir calor y condiciones de humedad que promueven la corrosión.

SelladoEl lubricante debe producir una película suficientemente fuerte para evitar la fuga de aire entre los anillos del pistón y las paredes del cilindro.