Operación de Compresores
EMPRESA COLOMBIANA DE PETROLEOS
ECOPETROL
GERENCIA DE SERVICIOS INDUSTRIALES
DEPARTAMENTO DE VAPOR Y ENERGÍA
MANUAL DE
OPERACIÓN DE COMPRESORES
Preparado por: Jorge Montaño A.
4º EDICIÓN JUNIO 1997
BARRANCABERMEJA JUNIO 1997
29 Jorge Montaño A.
Operación de Compresores
ÍNDICE
CAPITULO I
EL AIRE COMPRIMIDO
Pág.
1. Conceptos Generales. 8
1. 1. Compresión Adiabatica. 8
1. 2. Condensación de la Humedad. 9
1. 3. Humedad Relativa. 9
1. 4. Control de Temperatura y Humedad. 10
2. Otras Definiciones. 10
2. 1. Presión de Succión. 10
2. 2. Presión de Descarga. 10
2. 3. Presión Atmosférica. 11
2. 4. Presión Manométrica. 11
2. 5. Presión Absoluta. 11
2. 6. Relación de Presión. 11
2. 7. Condiciones estándar. 11
2. 8. Capacidad de una Unidad Compresora. 11
2. 9. Eficiencia Volumétrica. 11
2. 10. Desplazamiento. 11
3. Distribución del Aire en Refinería. 11
3. 1. Importancia del Sistema de Aire. 11
3. 2. Descripción del Flujo. 12
3. 3. Capacidad del Sistema. 12
3. 4. Control de Presión en Cabezales. 13
3. 4. 1. Depresionamiento del Aire de Instos. 14
2
2
Operación de Compresores
3. 4. 2. Escape en Cabezal de Aire. 14
3. 4. 3. Daño en Compresores con Retorno de Aire.
14
CAPITULO II
COMPRESORES
1. Definición. 16
Pág.
1. 1. Clasificación. 16
1. 2. De Desplazamiento Positivo. 16
1. 2. 1. De Movimiento Alternativo. 16
1. 2. 2. Tipo Rotativo. 18
1. 2. 3. Tipo Tornillo. 19
1. 2. 4. Tipo Lóbulo. 20
1. 3. Compresores Cinéticos o Dinámicos. 20
1. 3. 1. Tipo Centrífugo. 20
1. 3. 2. Tipo Flujo Axial. 21
2. Compresores de Aire en Refinería. 21
2. 1. Protecciones de los Compresores. 21
CAPITULO III
COMPRESORES INGERSOLL RAND
1. Generalidades. 24
1. 1. Datos Operacionales. 24
3
3
Operación de Compresores
2. Partes Principales del Compresor. 25
2. 1. Bloque o Bastidor. 25
2. 2. Cigüeñal y Bielas. 26
2. 3. Pistón y Anillos. 27
2. 4. Cilindros. 27
2. 5. Válvulas de succión y Descarga. 28
2. 5. 1. Descripción. 28
3. Sistemas de Lubricación. 30
3. 1. Bomba de Lubricación. 30
3. 2. Lubricación de Cigüeñal, Bielas, etc. 30
3. 3. Cuidados con la Bomba de Lubricación. 31
3. 4. Presión de la Bomba de Aceite. 32
3. 5. Válvula Relevadora de presión 32
3. 6. Lubricador. 32
3. 6. 1. Arranque del Lubricador. 32
3. 6. 2. Unidad Visual de Alimentación. 33
Pág.
3. 7. Lubricación de pistones,anillos. 33
4. Sistema de Enfriamiento. 35
4. 1. Objetivo. 35
4. 2. Ínter enfriador 36
4. 2. 1. Presión del Ínter enfriador. 37
4. 2. 2. Limpieza del Interenfriador. 37
4. 3. Limpieza de Camisas de los Cilindros. 38
4. 4. Lavado en Contraflujo. 38
5. Regulación. 39
5. 1. Sistemas de Regulación. 39
5. 1. 1. Regulación con Descargadores de Aire. 39
5. 1. 2. Regulación con espacios Muertos. 40
4
4
Operación de Compresores
5. 2. Válvula de Bolsillo. 40
5. 2. 1. Funcionamiento. 40
5. 3. Regulador de Capacidad. 41
5. 3. 1. Funcionamiento Interno.
41
5. 3. 2. Ajuste de Presión. 42
5. 3. 3. Rango. 42
5. 3. 4. Indicador de Carga. 43
5. 4. Cuidados con el sistema de Regulación. 43
6. Válvula de By Pass o Reciclo. 43
7. Válvulas Relevadoras en el Cilindro. 44
7. 1. Operación. 44
8. Válvulas de Tres Vías e Interruptores. 45
8. 1. Válvula de Tres Vías con Solenoide. 45
8. 2. Interruptor de Permiso de Arranque. 45
8. 3. Válvula de Tres Vías sin Solenoide. 45
9. Paso del Regulador de Auto a Manual. 45
10. Arranque del Compresor.
46
10. 1. Procedimiento. 46
10. 2. Arranque de un Compresor Disponible. 50
10. 3. Parada del Compresor. 50
Pág.
10. 4. Cuando el Equipo queda Disponible.
51
10. 5. Para entregarlo a Mantenimiento. 51
5
5
Operación de Compresores
11. Equipos auxiliares. 51
12. Mantenimiento de Equipos. 52
13. Sistema de Control Tendamatic. 53
CAPITULO IV
COMPRESORES THOMASSEN
1. Generalidades. 55
2. Camisas, Pistones y Anillos. 55
2. 1. Revisión del Desgaste. 56
2. 2. Programa de Inspección. 57
3. Válvulas. 57
4. Lubricación. 57
4. 1. Descripción. 57
4. 2. Procedimiento para Cambio de Filtro. 58
5. Sistema de Enfriamiento. 59
5. 1. Lavados en Contraflujo. 59
6. Regulación de Carga. 60
6. 1. Funcionamiento. 60
6. 2. Descargador. 60
6. 3. Control de Capacidad. 62
7. Procedimiento de Arranque del C 2402. 63
6
6
Operación de Compresores
8. Procedimiento de Parada del C 2402.
64
CAPITULO V
MOTORES DIESEL
Pág.
1. Generalidades. 65
2. Partes Principales de un Motor Diesel. 65
2. 1. Bloque. 65
2. 2. Cilindro. 65
2. 3. Camisa. 66
2. 4. Cigüeñal. 66
2. 5. Biela. 66
2. 6. Pistón. 66
2. 7. Válvulas. 66
2. 8. Árbol de levas. 66
2. 9. Volante. 67
3. Funcionamiento. 67
3. 1. Admisión. 67
3. 2. Compresión. 67
3. 3. Potencia. 67
3. 4. Escape. 68
4. Equipos Accesorios. 68
4. 1. Sistema de Arranque. 68
4. 2. Sistema de Combustible. 68
7
7
Operación de Compresores
4. 2. 1. Bomba de Alimentación.
68
4. 2. 2. Bomba de Inyección. 68
4. 2. 3. Inyector. 69
4. 3. Sistema de Enfriamiento. 69
4. 4. Sistema de Lubricación. 70
4. 5. Sistema de Admisión. 70
4. 6. Sistema de Escape. 71
5. Dispositivos Especiales. 71
5. 1. Sistema de Enfriamiento. 71
5. 2. Sistema de Lubricación. 71
5. 3. Sistema de Combustible. 71
6. Factores que Influyen en la Combustión. 72
Pág.
7. Problemas Operacionales del Motor.
72
8. Protecciones. 73
8
8
Operación de Compresores
CAPITULO I
EL AIRE COMPRIMIDO
1. CONCEPTOS GENERALES
El aire es una mezcla gaseosa compuesta de Nitrógeno, 78.06%,
Oxigeno, 21%, y otros como Anhídrido carbónico, vapor de agua, ozono,
hidrógeno y gases inertes.
Se entiende por aire comprimido aquel que se halla a una presión
superior a la presión atmosférica. Para una cantidad determinada de
aire, el volumen será menor cuando está comprimido manteniendo el
mismo nivel de temperatura.
1. 1. COMPRESIÓN ADIABÁTICA.
Al comprimir un gas, su temperatura tiende a aumentar y la mayoría de
los compresores está equipada con algún tipo de dispositivo de
enfriamiento para moderar el aumento de temperatura, pero, la acción
del compresor sobre el gas es tan breve, que se considera que durante
la compresión se elimina poco calor. Idealmente se puede considerar
que un proceso tal es adiabático. - sin adición ó sustracción de calor.
Las altas temperaturas que acompañan la compresión son factores que
hay que tener en cuenta. Cuando se comprime aire estas temperaturas
representan energía utilizable. Sin embargo, en la práctica el aire
comprimido es enfriado, ya sea por necesidades de los procesos ó
porque las aplicaciones así lo requieren, representando esto la pérdida
de parte de la energía aplicada en el compresor. Como esta pérdida es
inevitable, se puede obtener ventajas al introducir el enfriamiento
durante el proceso de compresión en vez de hacerlo al final. esto se
9
9
Operación de Compresores
consigue dividiendo el proceso en etapas y enfriando el aire en los
intervalos.
El proceso de etapas múltiple no solo disminuye la temperatura máxima
de compresión, sino, que reduce el trabajo necesario para efectuarla.
1. 2. CONDENSACIÓN DE LA HUMEDAD.
Si bien el enfriamiento intermedio y el enfriamiento posterior mejoran la
eficiencia y disminuyen la temperatura de compresión, también son
responsables de la precipitación del agua dentro del sistema. La fuente
del agua es el vapor que en mayor ó menor cantidad se encuentra en el
aire atmosférico.
Cuanto mayor sea la temperatura y menor la presión, mayor será el
porcentaje de vapor de agua que el aire puede retener. Se dice que el
aire está saturado - que contiene el porcentaje máximo posible de
retener en sus condiciones de temperatura y presión - tiene una
humedad relativa del 100%. Humedades relativas de 80% son muy
comunes.
1. 3. HUMEDAD RELATIVA
Cuando el aire es comprimido adiabáticamente, el aumento de presión
disminuye la capacidad de retención de humedad del aire por lo que se
dice que la humedad relativa aumenta.
Este efecto sin embargo es compensado ampliamente por el aumento
de temperatura que le da mayor capacidad al aire para retener
humedad. El resultado final es que la humedad relativa del aire
disminuye.
10
10
Operación de Compresores
Tomemos como ejemplo un volumen de aire con humedad relativa del
100% a 60º F. Si este aire se comprime a 51.5 psig su temperatura
aumenta a 340º F y su humedad relativa desciende al 1%. La tendencia
a condensarse del agua contenida en el aire se reduce notoriamente por
efecto de la compresión adiabática.
El enfriamiento del aire después de la compresión tiene, sin embargo, un
efecto totalmente opuesto. Siguiendo con nuestro ejemplo, cuando la
temperatura del aire desciende a 106º F a una presión constante de
51.5 psig, la capacidad de retener humedad disminuye y su humedad
relativa entonces aumenta a 100%. Como a menor temperatura menor
capacidad para retener la humedad, tenemos entonces que cualquier
descenso posterior de temperatura traerá como consecuencia la
condensación de la humedad.
1. 4. CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDAD
A menos que se efectúe un control apropiado, el calor y la condensación
pueden ser muy perjudiciales para la lubricación y por lo tanto para el
rendimiento del compresor. Temperaturas excesivamente altas,
especialmente en presencia de aire en movimiento, conducen a la
formación de depósitos duros en el área de las válvulas y a la oxidación
del lubricante. Estas altas temperaturas pueden ser causadas por sobre
carga del compresor ó por inadecuado enfriamiento.
Un enfriamiento excesivo ó un inadecuado desalojo de condensado del
sistema pueden ser igualmente perjudiciales. Ello podrá dar lugar a una
condensación en la cámara de compresión ó un arrastre de condensado
de una etapa a la siguiente lo que interfiere con la lubricación y acelera
el deterioro del lubricante, además, esta humedad puede afectar los
procesos ó equipos donde el aire sea utilizado. Por estas razones
comúnmente el enfriamiento en las cámaras se limita a niveles
11
11
Operación de Compresores
moderados, manteniendo las temperaturas lo suficientemente bajas
para una buena lubricación y un buen funcionamiento mecánico, pero.
no tan bajas como para que causen condensación.
El empleo del aire comprimido es muy común y se puede utilizar como
fuente de potencia en accionamiento de equipos y maquinarias
neumáticos, sistemas de control, y limpieza de equipos y como parte
integral de un proceso con el objeto de inducir reacciones conducentes a
la elaboración de un producto, como aireación de líquidos, atomización
de combustibles, etc.
2. OTRAS DEFINICIONES
2. 1. PRESIÓN DE SUCCIÓN
Es la presión existente a la entrada del compresor. Puede ser una
presión menor, mayor ó igual a la presión atmosférica.
2. 2. PRESIÓN DE DESCARGA
Es la presión existente a la salida o descarga del compresor.
2. 3. PRESIÓN ATMOSFÉRICA
Es la presión del aire y del medio atmosférico que nos rodea y depende
del lugar geográfico. Es indicada por el barómetro.
2. 4. PRESIÓN MANOMÉTRICA
Es la indicada por un instrumento de medida y es superior a la
atmosférica.
2. 5. PRESIÓN ABSOLUTA
Es la suma de la presión atmosférica y la presión registrada en un
manómetro, o sea, es la medida de presión con respecto al vacío
absoluto.
12
12
Operación de Compresores
2. 6. RELACIÓN DE PRESIÓN
Es la relación existente entre la presión absoluta de descarga y la
presión absoluta de succión.
2. 7. CONDICIONES ESTÁNDAR
Son valores arbitrarios de presión y temperatura que se toman para
comparar las propiedades volumétricas de los gases.
2. 8. CAPACIDAD DE UNA UNIDAD COMPRESORA:
Volumen de aire entregado por la unidad expresado en término de las
condiciones existentes a la entrada del compresor.
2. 9. EFICIENCIA VOLUMÉTRICA Es la relación en porcentaje de la
capacidad real entregada y el desplazamiento del pistón.
2. 10. DESPLAZAMIENTO
Aplicado solamente a los compresores de desplazamiento positivo. Es el
volumen neto barrido por el elemento compresor en la unidad de
tiempo, generalmente, un minuto.
3. DISTRIBUCIÓN DEL AIRE EN REFINERÍA
3. 1. IMPORTANCIA DEL SISTEMA DE AIRE.
El compresor de aire es un equipo indispensable para la operación de
una planta, pues suministra el aire para procesos, limpieza y controles.
El aire utilizado en los procesos y limpieza de equipos en que la
humedad no interfiere se llama aire de planta ó aire industrial y el
requerido para los sistemas de control se llama aire de instrumentos.
Una falla en el suministro de aire a una planta con controles neumáticos
origina una crisis total que puede ocasionar la parada de la unidad. Las
válvulas de control pasan a su condición de totalmente abiertas ó
13
13
Operación de Compresores
totalmente cerradas, de acuerdo a como estén diseñadas para proteger
el equipo.
3. 2. DESCRIPCIÓN DEL FLUJO
Para la generación y distribución de este servicio existen dos centrales
en la Refinería, una en el área sur en la Planta Eléctrica y la otra en el
área norte U 2400. Estos centros forman cabezales que está unidos
formando un solo sistema tanto de aire industrial como de instrumentos.
El circuito se inicia cuando el aire ambiente es filtrado, después
comprimido en la primera etapa y luego pasa al interenfriador. El
condensado que se forma debido a este enfriamiento es recogido en
separador de donde por medio de una trampa es descargado a la
alcantarilla mientras que el aire prosigue a la segunda etapa del
compresor.
En la descarga del compresor el aire alcanza una temperatura de ± 310
º F la cual es disminuida en el postenfriador a ± 100º F, el condensado
es drenado a la alcantarilla y el aire continúa hacia un tambor
amortiguador de pulsaciones.
De la salida de todos los tambores acumuladores se forman dos
cabezales. Uno es el aire que va a tratamiento para convertirse en aire
de instrumentos y el otro va a las redes de distribución como aire
industrial.
Las plantas de Polietileno I y Orthoflow tienen secadores propios para
suministrar el aire de instrumentos para su consumo propio. Estos
secadores son alimentados por la red de aire industrial.
3. 3. CAPACIDAD DEL SISTEMA
14
14
Operación de Compresores
CENTRAL DEL NORTE
C 2401 1800 SCFM
C 2402 2200 SCFM
C 2403 2200 SCFM
C 2404 2700 SCFM
TOTAL U 2400 8900 SCFM
U 900
C 904 1600 SCFM
C 906 1800 SCFM
C 907 2700 SCFM
C 908 2700 SCFM
C 909 2700 SCFM
TOTAL U 900 11500 SCFM
CAPACIDAD DE SECADORES
U 2400
AD 2401 AB / CD 3000 SCFM
PTA DE POLIETILENO I 1000 SCFM
U 900
AD 901 AB / CD 3000 SCFM
PTA ORTHOFLOW 1500 SCFM
TOTAL 8500 SCFM
PRODUCCIÓN DE AIRE DE INSTRUMENTOS
U 900
U 2400
POLI I
ORTHOFLOW
TOTAL
DISPONIBILIDAD
15
15
Operación de Compresores
3. 4.CONTROL DE PRESIÓN EN CABEZALES
Teniendo en cuenta la disponibilidad instalada en cada una de las áreas,
teóricamente, una podría reemplazar la otra, pero, debido a las
distancias y diámetro de los cabezales se presenta una caída de presión
en los extremos la cual se remedia con el excedente rodante existente
en los centros de producción. El cabezal de aire industrial se controla en
± 75 psig y el de aire de instrumentos en ± 55 psig.
La caída de presión en estos cabezales puede darse en cualquiera de los
siguientes casos:
1. Depresionamiento en cabezal de aire de instrumentos.
2. Escape en cabezal de aire.
3. Daño en compresores con retorno de aire.
3. 4. 1. DEPRESIONAMIENTO DEL SISTEMA DE AIRE DE
INSTRUMENTOS
Esta situación se puede dar por:
1. Falla en compresores de tal manera que la producción de aire sea
cercana al consumo de aire de instrumentos.
2. Falla eléctrica total. (Emergencia general). La energía es insuficiente
y solo se puede poner en servicio el C 2403.
1. En el área de la Central del Norte existe una válvula automática -
PICAL - que está ubicada sobre el cabezal de aire industrial y cierra la
salida de este cabezal cuando hay caída en el sistema de instrumentos.
Se debe tener en cuenta que si en esta área se presenta una falla total
de compresores, la válvula automática debe ser abierta en forma
manual para permitir la entrada de aire industrial a los secadores AD
16
16
Operación de Compresores
2401 AB / CD. También se debe tener presente que al cerrar esta válvula
se le está cortando el aire industrial que alimenta los secadores de la
Planta de Polietileno I, lo que puede llegar a causar la salida de esta
planta y de Polietileno II. En el área sur no existe este sistema. En
casos severos de caída de presión en el sistema de aire de instrumentos
se debe cerrar la válvula de bloque de salida del sistema de aire
industrial.
2. En caso de una falla total, antes de cualquier acción se debe conocer
la disponibilidad de servicios que se utilizan para esta operación. Los
requeridos regularmente son: Electricidad, agua de enfriamiento, ACPM,
y aire de control. En el área de Central del Norte se tiene el C 2403
movido por un motor Diesel que arranca por acción de un banco de
baterías. Este compresor necesita electricidad para sus bombas de
lubricación y no necesita aire de control para la operación de sus
válvulas. El orden más conveniente para arrancar compresores después
de una apagada general es el siguiente: C 2402 y C 2403. Las demás
unidades se arrancarán de acuerdo a la disponibilidad de servicios.
3. 4. 2. ESCAPE EN CABEZAL DE AIRE
Como la red de aire está conformada de manera que asegure el recibo
de este servicio por parte de cada uno de los usuarios, cuando se
presenta un escape considerable en el interior de una planta, la unidad
afectada coordinará el cierre de la válvula de bloque en su entrada para
evitar el depresionamiento del sistema.
Si el escape es en los cabezales generales, los correctivos a tomar
deben ser coordinados con el recorredor del Grupo de Aguas quien es el
encargado de las redes de distribución. En todo caso, en los centros de
compresión se debe poner en servicio las unidades necesarias para
mantener la presión del sistema.
17
17
Operación de Compresores
3. 4. 3. DAÑO EN COMPRESORES CON RETORNO DE AIRE
Cuando una válvula de descarga de la cámara de alta de un compresor
se daña y no cierra, y el compresor es puesto fuera de servicio, el aire
del sistema se regresa por allí y escapa por los venteos de los bolsillos
de esta cámara.
En los C 907 / 08 / 09 / 2404 además de escapar por ahí, el aire pasa a
través de las válvulas de succión de la segunda etapa hasta la válvula
de reciclo y de allí a la atmósfera. Para evitar este retorno de aire, se
debe cerrar la válvula de bloque en la descarga del compresor y tener
presente abrirla antes de ponerle carga en una posterior arrancada.
CAPITULO II
COMPRESORES
1. DEFINICIÓN
Un compresor es un mecanismo accionado por una fuerza motriz para
elevar la presión de un gas sobre el cual actúa realizando un trabajo.
Los compresores se fabrican en diversos tamaños y diseños para
satisfacer las variadas exigencias de aplicaciones industriales,
comerciales y domesticas.
1. 1.CLASIFICACIÓN
Las máquinas compresoras se pueden clasificar en varios grupos según
sus características:
18
18
Operación de Compresores
1. 2.DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Aumentan la presión directamente por reducción del volumen de la
cámara que encierra el gas. Según esta consideración los compresores
pueden ser:
1. 2. 1. DE MOVIMIENTO ALTERNATIVO Ó RECIPROCANTES
Llamados de pistón ó recíprocos es uno de los tipos de compresores más
comunes. Las unidades más pequeñas son en su mayoría de efecto
simple, es decir, el pistón efectúa solamente una carrera de aspiración y
una de compresión por cada revolución del cigüeñal. La disposición del
pistón, biela, cigüeñal y cárter es similar a la de un motor de gasolina.
Las unidades mayores son generalmente de doble acción. Dado que el
pistón posee dos caras, realiza dos veces más trabajo por revolución del
cigüeñal, ejecutando dos carreras de aspiración y dos de compresión.
Cada cilindro del compresor tiene por lo menos una válvula de admisión
y una de descarga para controlar la entrada y la salida del gas. Estas
válvulas son del tipo automático que se abren y se cierran a modo de
cheque al producirse inversiones de presión a través de ellas.
Según la posición de los cilindros los compresores de pistón se clasifican
a su vez así:
1. HORIZONTALES. Los cilindros están en un plano horizontal.
2. VERTICALES. Los cilindros están en un plano vertical.
3. OPUESTOS. Los cilindros están colocados en relación de 180º.
4. ANGULARES. Los cilindros van en ángulo con respecto al eje de la
unidad.
19
19
Operación de Compresores
Las unidades horizontales a su vez pueden ser:
1. DÚPLEX. Los circuitos se hallan en marcas paralelas accionados
por un solo eje.
2. TAMDEM. Cuando los cilindros van uno a continuación de otro.
3. DÚPLEX TAMDEM. Cuando se mezclan los dos anteriores.
Según su diseño operacional los compresores pueden ser:
1. DE ACCIÓN SENCILLA. La compresión se realiza en un solo
extremo del cilindro.
2. DE ACCIÓN DOBLE. La compresión se realiza en ambos extremos
del cilindro.
3. DE UNA ETAPA. Cuando la presión de descarga se alcanza en una
sola etapa.
4. DE DOS Ó MÁS ETAPAS. Cuando la presión de descarga se logra
en dos ó más etapas de compresión.
El enfriamiento de estas máquinas puede ser por medio de agua , de
aceite ó de aire. Los compresores también pueden ser lubricados,
cuando una fuente externa suministra la lubricación a anillos, pistones,
cilindros. Son no lubricados cuando estos elementos no requieren
lubricación. Este tipo de compresores utiliza anillos y empaquetaduras
de un material especial. ( carbón, teflon. )
20
20
Operación de Compresores
Fig. Nº 1. Compresor Reciprocante de dos Etapas
1. 2. 2. TIPO ROTATIVO
Este tipo de compresores no tiene válvulas. Un ejemplo muy utilizado es
el de paleta deslizante.
Fig. Nº 2. Rotor de un Compresor de Paletas Deslizantes
La parte principal es un rotor ranurado montado en una posición
excéntrica dentro de una carcasa cilíndrica. La fuerza centrífuga
resultante de la rotación mantiene las paletas contra la superficie de la
carcasa y la posición excéntrica del rotor hace que las paletas se
extiendan y se contraigan alternadamente en las ranuras. A causa de
los cambios consecuentes de volumen entre cada par de paletas, el aire
es aspirado por una lumbrera de aspiración en uno de los costados de la
21
21
Operación de Compresores
carcasa y luego comprimido y expulsado por otra lumbrera en el otro
costado.SUCCIÓN
CO
MPR
ESIÓ
N
DESCARGA
Fig. Nº 3. Proceso de Compresión en Compresor de Paletas Deslizantes
1. 2. 3. TIPO TORNILLO
En estos compresores la parte principal de la unidad está constituida por
un par de elementos de contra rotación con acanaladuras helicoidales
que engranan entre sí y que está encerrados en una cubierta ajustada.
El aire es aspirado por un extremo por entre las acanaladuras abiertas,
queda atrapado cuando la rotación engrana las acanaladuras de tras de
él, aislando el espacio ocupado por el aire. La rotación posterior obliga
al aire a avanzar por delante de las acanaladuras que se van
engranando progresivamente, impulsando el aire hacia la sección de
descarga de alta presión ubicada en el otro extremo.
Fig. Nº 4. Compresor de Tornillo
1. 2. 4. TIPO LÓBULO
Se limitan a bajas relaciones de presión y por lo tanto son más
conocidos como sopladores. Están conformados por un par de rotores
22
22
Operación de Compresores
de lóbulos rectos alojados en una cubierta envolvente y que se engranan
en contra rotación. Los cambios de volumen que se producen entre los
lóbulos mueven el aire a través de los ejes.
SUCCION
DESCARGA
SUCCION
DESCARGA
SUCCION
DESCARGA
SUCCION
DESCARGA
B
B
B
B
A A
A
A
Fig. Nº 5. Compresor de Lóbulos Rectos y Proceso de Compresión.
1. 3.COMPRESORES CINÉTICOS Ó DINÁMICOS
Están diseñados para imprimir velocidad al gas y luego convertir esa
velocidad en presión. Aunque algunos de estos compresores están
diseñados para relaciones de presión muy elevadas, se usan
generalmente para servicios de baja presión y grandes caudales. Un
compresor cinético se compone esencialmente de una sola pieza móvil,
un rotor de aspas, que gira en una cubierta envolvente bien ajustada. El
aire entrante choca contra las aspas que giran con gran rapidez siendo
acelerado a una alta velocidad. Al disminuir la velocidad del flujo por su
encuentro con la presión creciente, aumenta la presión estática.
1. 3. 1. TIPO CENTRIFUGO
Llamado también de flujo radial porque el gas es acelerado hacia afuera
a partir del centro de rotación hacia la periferia. Cuando varias etapas
están incorporadas en una sola carcasa el gas es desacelerado y
devuelto hacia el eje entre cada etapa por medio de aspas directrices
fijas. Es característica de estos compresores que mantengan una
presión constante con gastos variables de caudal.
23
23
Operación de Compresores
Fig. Nº 6. Compresor Centrifugo Radial.
1. 3. 2. TIPO FLUJO AXIAL
En ellos el aire es acelerado a lo largo del eje por una serie de aspas en
forma de abanico. Entre cada conjunto de aspas del rotor hay un
conjunto de aspas estatóricas que corrigen el remolino, reencausando la
corriente hacia la etapa subsiguiente. Al mismo tiempo se efectúa una
conversión parcial de velocidad a presión. Los compresores de flujo
axial tienden a entregar un caudal constante a relaciones de presión
variables.
2. COMPRESORES DE AIRE EN REFINERÍA.
En los siguientes cuadros se dan los compresores con sus respectivas
características con los cuales se sostienen los cabezales de aire de
instrumentos y aire industrial en Refinería.
COMPRESOR TAMAÑO CAPACIDAD DESCARGA. VELOCIDAD AMPERAJE
C 904 22 x 13.5 x 10 1600 scfm 110 psig 450 r. p. m. 55
C 906 24.5 x 14 x 5 1400 scfm 110 psig 514 89.2 / 25
C 907 28 x 16 x 10 2700 scfm 110 psig 514 45.2 / 37.8
C 908 28 x 16 x 10 2700 scfm 110 psig 514 45.2 / 37.8
C 909 28 x 16 x 10 2700 scfm 110 psig 514 117 / 48
C 2401 24.5 x 14.5 1800 scfm 110 psig 514 34
C 2402 770 x 460 mm 2290 scfm 114 psig 514 35
C 2403 770 x 460 mm 2290 scfm 114 psig 514
C 2404 28x16x10 " 2700 scfm 110 psig 514 45.2 / 25
3. 1. PROTECCIONES DE LOS COMPRESORES
24
24
Operación de Compresores
Todas las alarmas y cortes de los compresores Ingersoll Rand están
calibradas a un mismo valor para todos los compresores. Los únicos
compresores que tienen alarma preventiva son los C 906 / 2401.
25
25
Operación de Compresores
PROTECCIONES ALARMA CORTE
BAJA PRESIÓN ACEITE DE LUBRICACIÓN 20 PSIG 12 PSIG
BAJA PRESIÓN DEL LUBRICADOR 8 PSIG
ALTA PRESIÓN DE DESCARGA 120 PSIG 130 PSIG
ALTA TEMPERATURA ACEITE LUBRICACIÓN 180º F 190º F
ALTA TEMPERATURA EN EL INTERENFRIADOR 150º F 160º F
ALTA TEMPERATURA AIRE EN LA DESCARGA 330º F 350º F
ALTA VIBRACIÓN
ALTO NIVEL TRAMPA DEL INTERENFRIADOR
BAJO FLUJO AGUA DE ENFRIAMIENTO
BAJO NIVEL EN EL CÁRTER
Las anteriores protecciones están instaladas de la siguiente manera:
C 904.
Baja presión de aceite de lubricación
C 906 / 2401
Baja presión de lubricación
Baja presión del lubricador
Alta temperatura de aceite de lubricación
Alta presión en la descarga
Alta temperatura en la descarga
Alta temperatura en el interenfriador
Alto nivel en la trampa del interenfriador
Alta vibración
C 907 / 08 / 09 / 2404
Baja presión de aceite de lubricación
Baja presión del lubricador
Alta temperatura de aceite de lubricación
Alta temperatura de aire en el interenfriador
Alta temperatura en la descarga
Alta presión en la descarga
Vibración
26
26
Operación de Compresores
C 24020 / 03
Baja presión de aceite de lubricación. Alarma 26 psig. Corte 20 psig.
Alta temperatura de aceite. Alarma 130º F.
Alta temperatura de aire en primera etapa. Alarma 330º F. Corte 338ºF.
Alta temperatura de aire en segunda etapa. Alarma 320º F. Corte 330º
F.
Alto nivel de condensado succión segunda etapa. Alarma.
Alto nivel de condensado salida del postenfriador. Alarma.
NOTA. El compresor C 909 no tiene corte por alta temperatura en la
descarga.
El C 908 tiene corte por bajo nivel en el cárter.
El compresor C 2404 no tiene corte por baja presión del lubricador.
27
27
Operación de Compresores
CAPITULO III
COMPRESORES INGERSOLL RAND
1. GENERALIDADES
1. 1.DATOS OPERACIONALES
LADO AIRE
TEMPERATURAS.
Temperatura de entrada primera etapa: 80º F 100º F.
Temperatura salida primera etapa: 280º F 300º F.
Temperatura salida del interenfriador: 140º F 160º F.
Temperatura salida segunda etapa: 330º F 350º F.
Temperatura salida del postenfriador 100º F 120º F.
28
28
Operación de Compresores
PRESIONES
Presión salida primera etapa: 30 psig 35 psig.
Presión salida segunda etapa: 110 psig máx.
29
29
Operación de Compresores
LADO AGUA
TEMPERATURAS
Temperatura de entrada al sistema: 88º F. 90º F.
Temperatura saliendo del interenfriador: 115º F. 125º F.
Temperatura saliendo de la cámara baja: 110º F. 130ºF.
Temperatura saliendo de la cámara alta: 125º F. 135º F.
PRESIÓN
Entrada: ± 50 psig.
Salida: ± 45 psig.
LADO ACEITE
TEMPERATURAS
Hacia el sistema: 130º F.
Retornando al cárter: 140º F. 160º F.
Rango de la válvula termodinámica: 130º F 150º F.
Son los compresores más utilizados en el sistema de aire de Refinería,
aunque son de diferentes capacidades son de características muy
similares. Son en su totalidad de 10” de carrera y la diferencia de
capacidad está dada por el diámetro de los cilindros. Son todos de doble
acción, de dos etapas y la posición de los cilindros es angular.
2. PARTES PRINCIPALES DE UN COMPRESOR
2. 1.BLOQUE
El bloque ó frame es la estructura ó sostén del compresor. Su principal
función es soportar el cigüeñal por medio de las chumaceras o cojinetes
y suministrar un medio rígido para sostener las guías de las crucetas.
30
30
Operación de Compresores
Fig. Nº 1 . Bloque o Bastidor
2. 2.CIGÜEÑAL Y BIELAS
Los compresores Ingersoll son movidos por motores eléctricos que
producen un movimiento circular. Al motor va conectado el cigüeñal
que por su forma y complementado con las crucetas, convierte este
movimiento en movimiento rectilíneo en los pistones. Las bielas van
conectadas en un extremo al cigüeñal y en el otro al vástago del pistón.
Esta última conexión se hace por medio de la cruceta que es una
especie de cabezote que a cada lado lleva un patín o zapata. Estos
patines se deslizan sobre unas canales o guías que impiden el
desplazamiento hacia los lados ó cabeceo del vástago del pistón.
PATIN
PATIN
SHIM O CALZAS
CONDUCTO DE LUBRICACIÓN
CASQUETE
CRUCETA
31
31
Operación de Compresores
Fig. Nº 2. Cigüeñal, Bielas y Crucetas.
Los patines son removibles y una excesiva tolerancia entre ellos y las
guías por donde se deslizan se corrigen colocando calzas sobre el cuerpo
de la cruceta. Los patines tienen superficie de babbit y son lubricados
desde el sistema principal de lubricación.
2. 3.PISTÓN Y ANILLOS
El pistón es el elemento compresor de cada unidad. Cada pistón tiene
dos anillos de compresión que deslizándose sobre una película de aceite
mantienen un sello hermético entre el pistón y las paredes del cilindro
durante largos periodos de servicio continuo. El desplazamiento del
pistón de un extremo a otro del cilindro es lo que se llama carrera del
compresor.
Si después de un periodo de servicio relativamente largo, se nota una
pérdida de capacidad de la unidad, se recomienda chequear los anillos.
2. 4.CILINDROS.
Los cilindros son las cámaras donde los pistones realizan la compresión.
El cilindro de la primera etapa ó cámara de baja es de mayor diámetro
que el de la segunda etapa por que el volumen a manejar es mayor. El
cilindro de baja tiene tres válvulas de succión y tres de descarga en
cada extremo. El cilindro de baja tiene dos válvulas de succión y dos de
descarga en cada extremo.
32
32
Operación de Compresores
Fig. Nº 3. Cilindro de Baja y Alta Presión
Las uniones del cárter al cilindro y de las tapas exteriores a los cilindros
llevan un empaque especial que no debe ser menor de 1/32 después de
ajustado. No se recomienda el uso de empaques de caucho porque el
calor los ablanda en muy corto tiempo.
2. 5.VÁLVULAS DE SUCCIÓN Y DESCARGA
Todas las válvulas de estos compresores son de tipo automático, abren
ó cierran por diferencia de presión a través de ellas y no por acción
mecánica.
MUELLE CHANNEL
ASIENTO
PLATO DE PARE
EMPAQUE
PLATO DE PARE
CHANNEL SPRING
ASIENTO EMPAQUE
PLATO DE ASIENTO
Fig. Nº 4. Válvulas de Succión y Descarga.
Para obtener la máxima eficiencia en un cilindro, las válvulas de succión
y descarga deben estar limpias y su sello debe ser hermético. Las
válvulas deben ser inspeccionadas periódicamente y para su limpieza
deben ser desmontadas. Todas las partes metálicas pueden ser
33
33
Operación de Compresores
cepilladas con un cepillo blando de alambre y la suciedad desprendida
puede ser soplada con aire. Sus partes deben ser enjuagadas
completamente y se deben dejar secar antes de ser instaladas
nuevamente.
2. 5. 1. DESCRIPCIÓN
Las válvulas usadas por estos compresores son válvulas channel
lubricadas, tipo A y cada una de ellas consta de: Un asiento, guías,
channels, los cuales van apoyados contra el plato de asiento cerrando
una cantidad de puertas ó espacios que hay en el asiento de la válvula.
Por cada channel, hay una hoja arqueada ó muelle y además un plato de
pare que limita la elevación del channel. La válvula tiene también un
empaque o sello que evita fugas ó escapes de aire a través de ella.
ASIENTO DE LA VÁLVULA
PLATO DE ASIENTO
GUÍAS
CHANNELS
MUELLES
PLATO DE PARE
EMPAQUE
ASIENTO DE LA VÁLVULA
EMPAQUE
CHANNELS
GUÍAS
MUELLES
PLATO DE ASIENTO
PLATO DE PARE
Fig. Nº 5. Partes de Válvulas de Succión y Descarga
Cada hoja arqueada ó muelle tiene dos funciones: La primera es
regresar el channel al plato del asiento una vez el aire ha sido
descargado a través de la válvula. La segunda función se cumple así:
El muelle encaja en la parte posterior del channel correspondiente y
cuando la válvula abre, una bolsa de aire es atrapada entre el channel y
el muelle. Esto amortigua la abertura del channel y evita el impacto
34
34
Operación de Compresores
contra el borde del plato de pare. Puesto que dicha bolsa amortiguadora
no se forma hasta que el channel esté en movimiento, la acción de
amortiguación se demora para que solo se requiera una pequeña
diferencial de presión y así la válvula abra. De este modo, el channel se
eleva rápidamente sin impactar ó golpear durante su recorrido. Este
detalle de amortiguación entre el channel y el muelle ayuda a hacer la
válvula silenciosa y durable durante largos periodos de servicio. El plato
del asiento va encajado entre el asiento y las guías. Cuando el plato se
ha desgastado por un lado, puede ser invertido y reinstalado en la
válvula.
Fig. Nº 6. Funcionamiento de los Channels.
Cuando se hace esto, se deben instalar channels y muelles nuevos.
Cuando ambos lados del plato se han gastado, debe cambiarse por uno
nuevo. No es recomendable repulir los channels ó el plato.
3. SISTEMAS DE LUBRICACIÓN
3. 1.BOMBA DE LUBRICACIÓN
La presión del sistema de aceite es suministrada por una bomba tipo
rotativo de engranaje movida por un eje que va acoplado ó conectado al
cigüeñal. El aceite es succionado desde el sumidero del cárter por la
bomba y pasado por un filtro. El eje de la bomba tiene n conducto
interno por donde el aceite después de pasar por el filtro, llega hasta el
cigüeñal.
35
35
Operación de Compresores
RESORTEDE AJUSTE
DESCARGA
PASAJE DE RETORNO
TAPÓN
TORNILLO DE AJUSTE
SUCCIÓN
PIÑÓN IMPULSOR PERFORADO
Fig. Nº 7. Bomba de Lubricación
3. 2.LUBRICACIÓN DEL CIGÜEÑAL, BIELAS, CASQUETES, ETC.
Tanto el cigüeñal como las bielas poseen también conductos internos
por los cuales el aceite circula hasta llegar a los cojinetes ó chumaceras
del cigüeñal y de la cruceta, proporcionándoles adecuada lubricación.
De aquí el aceite cae al cárter nuevamente.
La lubricación de los cojinetes, casquetes, pernos ó pasadores de las
crucetas, es uno de los puntos más importantes en el cuidado y
operación de un compresor. La capacidad del cárter de los compresores
de 10” de carrera es de 14.5 galones, 54.8 litros. Esta cantidad es
aproximada para llenar el cárter hasta la marca de High Level ó alto
nivel en la bayoneta de medición.
Cojinete
Aceite
Eje
Alojamiento
Fig. Nº8 Lubricación de Casquetes.
36
36
Operación de Compresores
3. 3.CUIDADOS CON LA BOMBA DE LUBRICACIÓN
Si al arrancar el compresor la presión de aceite no sube de 20 psig, se
debe parar la máquina inmediatamente. Una falla en la bomba puede
ser a causa de una entrada de aire en la línea de succión ó por pérdida
de cebado. En este caso se retira el tapón en la línea de descarga y se
agrega cerca de ¼ de galón de aceite. Se debe revisar que todas las
conexiones estén bien apretadas ó selladas. Una vez la unidad ha sido
arrancada, la bomba no necesita volver a ser cebada excepto después
de largos periodos de pare.
LUBRICADOR
ACEITE A CILINDROS
ENFRIADOR
BOMBA DE LUBRICACIÓN
VÁLVULA TERMOSTATICAFILTRO
Fig. Nº9 Sistema de Lubricación.
3. 4.PRESIÓN DE LA BOMBA DE ACEITE
La presión normal del sistema de lubricación es aproximadamente de 30
psig, dependiendo de la temperatura y de la viscosidad del aceite. Al
arrancar el compresor, la presión del aceite permanece más alta de lo
normal hasta que la máquina adquiera la temperatura de
funcionamiento o marcha y el aceite se haga más delgado.
37
37
Operación de Compresores
3. 5.VÁLVULA RELEVADORA DE PRESIÓN DE LA BOMBA DE
ACEITE
El propósito de esta válvula es aliviar la presión en la bomba y descargar
el aceite de la línea cuando la cantidad de aceite que está siendo
bombeada es mayor que la que puede pasar a través de los cojinetes.
La válvula viene ajustada de fábrica, pero, puede necesitar un nuevo
ajuste debido a diferencias de viscosidad en el aceite.
3. 6.LUBRICADOR
El lubricador es una unidad de bombeo provisto de un émbolo, el cual
fuerza el aceite verticalmente hacia arriba a través de un vaso visor que
está lleno con un líquido transparente. El aceite es cargado al final de la
carrera del émbolo, aunque se requiere un número de carreras para
elevar la gota de aceite a través del vaso visor. La máxima descarga
por unidad es de 0.15" cúbicas / segundo ó 0.249 c.c. por revolución ó
por impulso.
Fig. Nº 10. Lubricador Tipo Mansell
3. 6. 1. ARRANQUE DEL LUBRICADOR
Para arrancar el lubricador ó para cebarlo si se paró por falta de aceite
en la reserva, cárter, afloje el tornillo hexagonal en el cuerpo del vaso
visor y gire manualmente la manivela hasta que el aceite sea
descargado, después apriete nuevamente el tornillo.
38
38
Operación de Compresores
Para ajustar el lubricador, gire el botón de ajuste a la izquierda para
incrementar ó a la a la derecha para disminuir la descarga de aceite.
3. 6. 2. UNIDAD VISUAL DE ALIMENTACIÓN Ó VASO VISOR
La unidad visual ó vaso visor debe mantenerse lleno de líquido. Se
recomienda una mezcla de mitad agua mitad glicerina, aunque si se
desea se puede usar solamente agua ó solamente glicerina. Para llenar
el vaso se retira la tuerca de acople en la parte superior del vaso y se
desconecta la línea del lubricador. Con una pequeña aceitera que
contenga la glicerina, se inserta el caño de la aceitera hasta el fondo del
vaso visor y se vierte la glicerina.
Si los vidrios del vaso se han cubierto de aceite, se retira la tuerca de
acople inferior para desconectar la unidad, la cual puede lavarse y los
vidrios también pueden ser sacados para su limpieza. Es buena medida
retirar solo una unidad de bombeo para limpieza, ya que el émbolo está
individualmente ajustado al cuerpo y cada unidad debe ser colocada en
el puesto de donde fue retirada.
Las válvulas de las unidades son de tipo balín y es muy importante que
sean mantenidas limpias. Es bueno que periódicamente se lave el
tanque del lubricador y a la primera muestra de pérdida de uniformidad
de la descarga de aceite la unidad debe ser retirada para su limpieza.
3. 7.LUBRICACIÓN DE PISTONES, ANILLOS, PAREDES DE
CILINDROS
Todas las superficies maquinadas presentan asperezas que semejan
riscos y valles. La altura de los riscos y profundidad de los valles es una
función de muchos factores ó variables tales como: Estructura del
metal, tipo de maquinado final, experiencia del operador, etc.
39
39
Operación de Compresores
Durante el "Break In" ó despegue de un compresor es necesario que el
pistón, anillos, paredes del cilindro y todas las partes relacionadas
establezcan satisfactoria tolerancia entre si. Para lograr esto debe
haber cierto desgaste de las curvas y recodos de as asperezas de las
partes relacionadas. Este es, probablemente, el periodo más crítico en
la vida de estas partes y los cuidados con el lubricante deben ser
extremos.
Durante el periodo de despegue el cilindro también está expuesto a
suciedad, gotas ó esquirlas de soldadura, granos de arena y otros
residuos ó desechos. Donde sea posible, el periodo de despegue se
debe extender hasta que el cilindro tome una apariencia barnizada. Es
necesario reponer varias veces la cantidad usual de lubricante para
ayudar a sacar partículas y residuos de material.
Si la máquina está siendo despegada bajo temperaturas ambiente muy
frías, se deben tomar precauciones para asegurar que el lubricante esté
lo suficientemente caliente para que fluya apropiadamente después del
despegue. Una vez el cilindro ha tomado su apariencia barnizada, se
debe cambiar el lubricante.
Es impráctico recomendar la cantidad exacta de aceite para alimentar
cada cilindro porque esto varía considerablemente con el diámetro del
cilindro, la calidad del aceite usado y otras variables. Debe usarse solo
la cantidad suficiente para mantener las paredes del cilindro y las
válvulas cubiertas con una película delgada de aceite.
En un compresor nuevo se arranca con una rata alta - 10 a 12 gotas por
minuto por alimentador - y después de unos pocos días que los cilindros
hayan despegado se reduce la alimentación gradualmente hasta
alcanzar el mínimo. Para determinar la cantidad requerida se debe
40
40
Operación de Compresores
inspeccionar con frecuencia las paredes internas del cilindro retirando
una válvula de cada extremo de este y observando que todas las
superficies estén cubiertas con la película de aceite.
Depósitos de carbón en las válvulas de descarga denotan demasiado
aceite. Excesos de aceite también se depositarán en los pasos del
interenfriador, en los bolsillos y en los pasos de ambos cilindros.
Una de las causas más comunes de problemas de lubricación es la
suciedad en la entrada de aire evidenciada por la presencia de suciedad
adherida a las paredes, bolsillos y paseos de aire. Esto interferirá
seriamente en una adecuada lubricación y causará innecesario desgaste
de los cilindros, pistones, anillos y válvulas. Para evitarlo se debe
instalar un filtro adecuado de aire.
Cuando se limpien ó se laven los pasos de aire de los cilindros debe
usarse un solvente seguro no explosivo. Nunca debe usarse queroseno,
petróleo ó gasolina porque se evaporan fácilmente y pueden tornarse
explosivos.
4. SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
4. 1.OBJETIVO Y CUIDADOS
El enfriamiento de todos los compresores es realizado por medio de
circulación de agua a través del interenfridor y de las camisas de los
cilindros. El objetivo es retirar el calor generado por la compresión en
los cilindros. Es importante mantener las paredes de los cilindros a una
temperatura uniforme para prevenir su distorsión, lo contrario puede
resultar en serios problemas. Si se mantiene agua limpia y blanda
circulando en las cantidades apropiadas no debe presentarse ningún
problema.
41
41
Operación de Compresores
Si las camisas se cubren de lodos ó escamas, las temperaturas se
incrementarán rápidamente y pueden resultar en daños a cilindros y
pistones. El único seguro contra esto es el uso de agua limpia y blanda,
sin embargo, si esto no es posible, se debe realizar una limpieza
periódica. La cantidad de agua saliendo del cilindro de alta presión debe
ser regulada para mantener una temperatura de 110º F a 130º F en la
salida del agua. Si la salida del agua es demasiado fría, puede causar
condensación en las paredes del cilindro.
Si se llegase a arrancar el compresor sin haber puesto en servicio el
agua de enfriamiento, se debe parar la máquina inmediatamente y no se
debe poner agua hasta que el calor se haya disipado. El hacer lo
contrario puede causar distorsión ó agrietamiento de las paredes del
cilindro. No se debe dejar circulando agua de enfriamiento a través d un
compresor que está fuera de servicio porque causará condensación en
las paredes del cilindro, lo cual resultará en la formación de herrumbre y
óxido destruyendo el pulimento ó barnizado de las paredes del cilindro.
Si la temperatura del aire ambiente es demasiado fría, se recomienda
dejar una circulación de agua caliente ó con una temperatura superior a
la del aire para evitar condensación en el cilindro.
ENTRADA
RETORNO
DE
SVÍO
MOTOR
TAPAS DE LAS CAMISAS
TAPAS DE LAS CAMISAS
42
42
Operación de Compresores
Fig. Nº11. Sistema Típico de Enfriamiento.
4. 2.INTERENFRIADOR
El aire siempre contiene algo de vapor de agua, que puede ir desde una
pequeña cantidad hasta el punto de saturación al cual tiene lugar la
condensación. Cuando el aire es enfriado después de la compresión
esta humedad se condensa y cae al fondo del interenfriador. La
cantidad varía según la localidad y las condiciones atmosféricas. A
veces la condensación alcanza un promedio de 3 galones por hora en un
compresor de 1000 ft3 / minuto. Para evitar que esta agua vaya al
cilindro de alta presión se instala una trampa sobre la parte baja del
interenfriador. El condensado cae dentro de la trampa done se va
acumulando hasta elevar un flotador. lo que abre la válvula por allí
descarga el condensado antes de que se acumule demasiado. El único
cuidado que requiere esta trampa es una limpieza periódica para
remover los sedimentos.
ENTRADA DE AGUA
SALIDA DE AGUA
Fig. Nº12 Interenfriador.
Si se permite la entrada de agua al cilindro de alta presión ocurrirán
daños en las paredes finales del cilindro. Se debe chequear
ocasionalmente el nivel en el indicador de vidrio de la trampa para
verificar su funcionamiento. Nunca se debe permitir que el nivel suba
más de la mitad del indicador.
43
43
Operación de Compresores
4. 2. 1. PRESIÓN DEL INTERENFRIADOR
Cuando el compresor está en operación la presión en el ínter debe
permanecer prácticamente estable, amplias variaciones indican que
algo esta mal. Se debe tomar nota de la presión del ínter al arrancar el
compresor. Si la presión en este punto aumenta, indica escape en el
cilindro de alta. Una presión demasiado baja indica escape en la cámara
de baja. Cualquier desviación marcada debe ser investigada
examinando grietas y fisuras ó válvulas ó anillos de pistón partidos.
4. 2. 2. LIMPIEZA DEL INTERENFRIADOR
La causa más común de pérdida de eficiencia de un compresor es el uso
de agua de enfriamiento sucia ó dura ó que forme escamas. Cualquier
deposito ó capa sobre los tubos disminuye grandemente la transferencia
de calor entre el aire y el agua. El interenfriador debe ser inspeccionado
a intervalos regulares y si se hallan depósitos deben ser removidos. El
incremento obtenido en la eficiencia del compresor es suficiente
garantía del tiempo invertido en la limpieza del interenfriador.
Con un cepillo duro se podrá removerla mayor parte de la suciedad
acumulada en la parte externa y un fuerte chorro de vapor ó de aire se
puede usar para limpiar los tubos por dentro. En casos obstinados de
suciedad la unidad puede ser hervida durante media ó una hora en una
solución limpiadora formada por cuatro onzas de fosfato trisódico por
cada galón de agua. A continuación la unidad debe ser enjuagada
completamente con agua limpia. Los métodos de remoción de escamas
varían de acuerdo a la cantidad y al tipo de escamas.
Algunos tipos de depósitos son blandos cuando se humedecen y pueden
ser fácilmente removidos mecánicamente si no se les permite que se
sequen y se endurezcan. Existe una variedad de limpiadores mecánicos
en forma de cepillos ó raedores movidos por motor eléctrico ó aire y que
44
44
Operación de Compresores
se pueden usar para limpiar los tubos. Si las escamas no responden a la
limpieza mecánica se recomienda un tratamiento químico. Un
procedimiento común es el siguiente: En un tanque que contenga una
solución formada por cuatro onzas de ácido oxálico por galón de agua a
temperatura de ebullición se coloca el interenfriador. Se debe disolver
completamente el ácido antes de sumergir el enfriador y también agitar
la solución durante el periodo de limpieza. Cuando los tubos estén
limpios, se retiran de la solución y se lavan completamente con agua.
Cuando se prueban los tubos no debe usarse más de 80 psig. de presión
para la prueba.
4. 3.LIMPIEZA DE LAS CAMISAS DE LOS CILINDROS
Si el agua circulante es sucia ó fangosa, esto se depositará en las
camisas de los cilindros y pasos del interenfriador lo que obstruirá el
paso del agua. Los pasos obstruidos interferirán el enfriamiento
adecuado que puede resultar en daños a pistones y cilindros.
Ocasionalmente se deben retirar las tapas de los cilindros para
inspeccionar pasos y camisas. Si se encuentran depósitos de lodos ó
escamas ó el interenfriador se tapa continuamente, se debe elevar la
velocidad del agua a través de las camisas y hacer un buen tratamiento
al agua e instalar mallas ó filtros. La mejor manera de limpiar los pasos
de aire es retirando las válvulas y removiendo la suciedad y las trazas
de carbón.
4. 4.LAVADO EN CONTRAFLUJO
El lavado en contraflujo se debe efectuar periódicamente de tal manera
que asegure un correcto enfriamiento en cada una de las partes del
compresor. Lavar en contraflujo consiste en circular agua fresca ó
caliente en sentido contrario al flujo normal. Para efectuar esta limpieza
en un compresor Ingersoll Rand tenga en cuenta las siguientes
recomendaciones.
45
45
Operación de Compresores
* En los compresores C 904 / 06 / y 2401 efectúe el lavado a cada una
de las partes - interenfriador, camisas, postenfriador y enfriador de
aceite - independientemente.
* Efectúe soplados con aire, si no existe facilidad permanente, instale
una línea para este propósito.
* Aísle ó bloquee la parte que ya se encuentra limpia con el fin de evitar
que el sucio de las restantes dañe el trabajo ya realizado.
* Ventee y lave en contraflujo el equipo hasta que asegure un desalojo
total del aire
* En los compresores C 907 / 08 / 09 y 2404 el lavado se realiza a todo
el tren ó circuito de enfriamiento a la vez. El soplado con aire se puede
hacer conectando una manguera en cada una de las tomas de TI que
existen a la salida del interenfriador, camisas, y postenfriador.
* Preferiblemente, para este lavado pare la unidad.
NOTA. Cuando el lavado en contra flujo se efectúa porque las
temperaturas están altas, hágalo con agua caliente - retorno - . Si es a
manera de prevención, se puede efectuar con agua fresca donde exista
la facilidad.
Cuando se vaya a efectuar el lavado y las temperaturas del equipo están
extremadamente altas, es necesario esperar a que se enfríe un poco
para evitar daños mecánicos. esta última condición se puede presentar
por severo ensuciamiento y falla en las protecciones por alta
temperatura.
46
46
Operación de Compresores
5. REGULACIÓN
El objetivo de la regulación es controlar la salida del aire del compresor
en varios pasos que van desde carga total hasta cero carga de acuerdo
a la demanda de aire.
5. 1.SISTEMAS DE REGULACIÓN
La regulación en los compresores Ingersoll se puede lograr de dos
maneras diferentes, dependiendo de la carrera del compresor.
5. 1. 1. REGULACIÓN CON DESCARGADORES DE AIRE LIBRE
Este sistema es utilizado en los compresores de 7" de carrera. El
descargador de aire libre está montado sobre las válvulas de succión y
consta de un pistón que al recibir por su parte superior una señal del
regulador, empuja hacia abajo una araña que tiene sus patas apoyadas
sobre los channels de la válvula obligándola a permanecer abierta
evitando la compresión.
47
47
Operación de Compresores
5. 1. 2. REGULACIÓN CON ESPACIOS MUERTOS Ó BOLSILLOS
Los compresores de 8 ½ " y 10" de carrera poseen en los cilindros unos
espacios muertos ó bolsillos donde el aire es "comprimido" cuando el
compresor se halla sin carga. El acceso del aire a estos espacios es
controlado por unas válvulas colocadas a la entrada de cada bolsillo y
son actuadas directamente por el regulador de capacidad.
5. 2.VÁLVULA DE BOLSILLO
El propósito de las válvulas de bolsillo es permitir el paso del aire del
cilindro hacia el bolsillo para descargar parcial ó totalmente el
compresor. Las válvulas son operadas por el regulador y se cierran con
el aire que este les deja pasar y se abren cuando el regulador exhosta
este aire a la atmósfera.
5. 2. 1. FUNCIONAMIENTO
La válvula está siempre en una condición balanceada y no es afectada
cuando abre ó cierra por las variaciones de presión en el bolsillo ó en el
cilindro del compresor, por tanto, la válvula opera libremente y no hay
tendencia a moverse , sacudirse ó cerrarse de golpe. La guía de la
válvula está apoyada en una posición fija contra la tapa por una contra
tuerca. La válvula cierra contra el asiento en la pared del cilindro y abre
contra el asiento en la tapa.
Cuando la presión del sistema ha caído a un mínimo predeterminado, el
regulador deja pasar una señal al área C de la válvula. Esto cierra la
válvula contra la pared del cilindro, siendo amortiguado este cierre por
la presión del aire en el interior del bolsillo. Unos anillos previenen
escapes de aire desde el regulador hacia dentro del bolsillo.
48
48
Operación de Compresores
TAPA
ANILLOS DEL PISTÓN
C
B
GUÍA DE LA VÁLVULA
CILINDRO
BO
LSIL
LO
CONTRATUERCA
Fig. Nº 13. Válvula de Bolsillo.
Cuando la presión del sistema sube a un máximo predeterminado, la
presión en el área C es exhostada por el regulador y la válvula abre
contra el asiento en B. ( la tapa ), descargando el compresor. Para
retirar la válvula solo hay que quitar la contratuerca y los tornillos de la
tapa.
Fig. Nº 14. Despiece de Válvula de bolsillo
5. 3.REGULADOR DE CAPACIDAD
Los compresores Ingersoll de 10" de carrera usan un regulador de
capacidad tipo UCDA 5. Las líneas de suministro de aire al regulador
deben ser tomadas desde el acumulador. Solo se deben tomar
directamente de la descarga en casos absolutamente necesarios porque
las pulsaciones de la línea de descarga pueden causar operación
errónea del regulador.
5. 3. 1. FUNCIONAMIENTO INTERNO
49
49
Operación de Compresores
En un compresor que está funcionando a carga total, su regulador recibe
una señal del sistema que entra a su cámara de presión A. Cuando sube
la presión del sistema, sube también en la cámara de presión A y esta
señal vence entonces la resistencia del resorte de ajuste de presión
comprimiéndolo. Esta acción eleva la válvula piloto de control
admitiendo presión en la cámara de control de presión.
PRESIÓN DE DESCARGA
CÁMARA DECONTROL DE PRESIÓN
ORIFICIO FIJO D
CONTRATUERCA
VÁLVULA DE OPERACIÓN
DIAFRAGMA INFERIOR
VÁLVULA PILOTO
EXHOSTO
BALÍN
RESORTE DE AJUSTE
PRESIÓN EXHOSTO PISTÓN
DE CONTROL A INDICADOR DE CARGA
VÁLVULA RELEVADORA
RESORTE
Fig. Nº 15. Regulador de Capacidad.
La presión en esta cámara entonces sube más rápido de lo que puede
ser exhostada por el orificio fijo D. Cuando la presión ha subido
suficientemente, actúa sobre el pistón de control más largo haciéndolo
bajar a su asiento inferior, con lo que baja también a su asiento la
válvula de operación cortando el suministro de aire de operación a la
válvula relevadora correspondiente. Sin presión en la cima de la válvula
relevadora, el balín que es empujado por ella, es entonces empujado
contra el asiento superior por un resorte ubicado debajo de él, cortando
con esta acción el aire que iba a la válvula de bolsillo. La presión que
queda en la línea que va a la válvula de bolsillo es exhostada por el
regulador descargando de esa manera el compresor.
Cuando la presión del sistema desciende a un valor predeterminado, la
presión de suministro de aire de operación vence la presión en la
cámara de control de presión cerrando de golpe la válvula de operación
contra su asiento superior. Esto permite el paso de aire a la cima de la
50
50
Operación de Compresores
válvula relevadora obligándola a bajar y a empujar el balín, venciendo la
resistencia del resorte, lo que permite el paso de aire hacia la válvula de
bolsillo cargando el compresor.
5. 3. 2. AJUSTE DE PRESIÓN
Para ajustar el punto de control de presión se gira el tornillo ubicado
sobre la parte superior del regulador. Un ligero giro hará un apreciable
cambio en la presión de ajuste.
5. 3. 3. RANGO
El rango del compresor es la diferencia de presión entre los puntos de
cargue y descargue. Está determinado por el orificio D y para 100 psig a
condiciones estándares. El rango total no debe ser menor de 8 a 10 psig
para evitar que el cargue y descargue de etapas sea demasiado
frecuente. El rango viene determinado de fábrica.
Es recomendable descargar el compresor completamente mínimo una
vez al día para mantener los dispositivos de regulación, descargadores ó
válvulas de bolsillo en condiciones de operación en los puntos menos
usados. El descargue es solo momentáneo y debe ser parte regular de
la rutina diaria del operador.
51
51
Operación de Compresores
5. 3. 4. INDICADOR DE CARGA
Es un sencillo manómetro de cinco pasos el cual indica la carga a la que
está operando el compresor, ( 0, ¼ , ½ , ¾ y carga total ). Si el
indicador no esta indicando apropiadamente, se puede ajustar de la
siguiente manera:
En un extremo del manifold ó múltiple de la parte posterior del regulador
hay un pequeño tornillo hexagonal de ajuste. Con el compresor a media
carga se ajusta el tornillo hasta que la flecha esté en el medio del sector
de ½ carga. A ¼ y ¾ de carga la flecha debe indicar correctamente,
sino se puede esto, se debe retirar el múltiple y limpiar los tres orificios
en el lado del regulador y el orificio ajustable en el múltiple. Al volver a
colocar el múltiple se debe revisar que no hayan grietas alrededor del
sello ó por las arandelas de los tornillos.
5. 4.CUIDADOS CON EL SISTEMA DE REGULACIÓN
Se deben instalar filtros de aire en las líneas desde el acumulador hasta
las válvulas de operación del regulador para asegurar que solo aire
limpio llegue a estas válvulas. Al regulador no debe entrar suciedad por
ningún punto porque puede causar operación inapropiada del mismo.
Igualmente se debe instalar un filtro en la línea de aire a la válvula
piloto.
6. VÁLVULA DE BY PASS O RECICLO
Su objetivo es descargar el compresor completamente para un nuevo
arranque. Está montada sobre la parte superior del cilindro de baja y
permite el venteo del cilindro y del interenfriador pues comunica la
descarga de este cilindro con la succión. La válvula es cerrada al recibir
la señal del 25% del regulador de capacidad y cuando esta abierta no es
posible la compresión.
52
52
Operación de Compresores
A SUCCIÓN DEL COMPRESOR
A INTERENFRIADOR
VÁLVULA
GUÍA DE LA VÁLVULA
ANILLOS DEL PISTÓN
A SUCCIÓN
DEL COMPRESOR
A INTERENFRIADOR
Fig. Nº 16. Válvula de By pass o Reciclo.
7. VÁLVULAS RELEVADORAS EN EL CILINDRO DE ALTA
En algunos compresores de 8" y 10" de carrera, los cilindros de alta
presión tienen dos válvulas relevadoras ubicadas una en cada extremo
del cilindro. Estas válvulas están conectadas en posición vertical con la
brida final hacia abajo.
DEL CILINDRO DE ALTA
DEL INTER ENFRIADOR
EXHOSTO
E
A
F
B
C
D
Fig. Nº 17. Válvula Relevadora en Cilindro de Alta.
La abertura pequeña superior debe ser conectada al cilindro, la abertura
inferior es conectada al interenfriador y la abertura en el lado de la
válvula es el exhosto. Si la conexión de exhosto es común para las dos
válvulas, es importante que la línea no sea menor de 1.25". Una línea
más pequeña puede causar retropresión y hacer fallar la válvula.
Las válvulas relevadoras abren después de que todas las válvulas de
bolsillo han abierto y después de que el interenfriador ha sido venteado
a la atmósfera. Su función es relevar cualquier presión que haya
quedado atrapada en el cilindro de alta.
53
53
Operación de Compresores
7. 1.OPERACIÓN
El cuerpo de la válvula contiene el pistón B y el resorte F, la tapa C está
atornillada contra el cuerpo de la válvula. Entre el cuerpo y la tapa está
el diafragma E que recibe la presión del interenfriador. Cuando hay
presión del interenfriador sobre la parte superior del diafragma, fuerza el
pistón contra el asiento cerrando la conexión entre el cilindro de alta y
el venteo ó exhosto. Cuando el interenfriador es descargado por la
válvula de reciclo, la presión es relevada del diafragma E y el resorte F
abre la conexión entre el cilindro de alta y el exhosto de la válvula
desalojando cualquier presión que haya quedado atrapada.
8. VÁLVULAS DE TRES VÍAS E INTERRUPTORES DE PRESIÓN
Los reguladores de capacidad de los compresores Ingersoll Rand tienen
anexos algunos interruptores de presión y válvulas de tres vías que nos
permiten asegurar la correcta aplicación de carga al compresor.
8. 1.VÁLVULA DE TRES VÍAS OPERADA POR SOLENOIDE ( VS 1 )
Esta válvula se usa en unidades de total arranque automático para
asegurar que el compresor ha alcanzado su velocidad normal ó de
sincronismo antes de aplicarle carga. La solenoide está conectada al
panel de arranque de tal manera que el compresor permanece
descargado hasta que el último contacto de aceleración ó el contacto del
relé de sincronismo del motor cierre y energize la solenoide para
permitir cargar el compresor.
Cuando la solenoide está desenergizada permite el paso de aire sobre el
diafragma de la válvula de tres vías bloqueando el aire al regulador de
capacidad. Cuando se energiza bloquea este aire venteándolo a la
atmósfera y permitiendo el paso de aire al regulador.
8. 2.INTERRUPTOR DE PERMISO DE ARRANQUE ( PS 1 )
54
54
Operación de Compresores
Este interruptor está montado sobre la señal que sale del regulador
hacia las válvulas de bolsillo del 25% y su función es impedir el arranque
del compresor cuando por cualquier razón haya presión en esta línea.
Esto nos evita que el compresor arranque con carga.
8. 3.VÁLVULA DE TRES VÍAS SIN SOLENOIDE
Los compresores que no tienen válvula relevadora en el cilindro de alta
presión tienen montados descargadores sobre las válvulas de succión de
la segunda etapa. Cuando el compresor está parado ó al vacío, la
válvula de tres vías permite el paso de aire hacia los descargadores que
mantienen las válvulas de succión abiertas descargando cualquier
presión que haya en el cilindro. Esta señal es bloqueada cuando la
válvula de tres vías recibe la señal que sale del regulador hacia las
válvulas de bolsillo del 25 %.
9. PASO DEL REGULADOR DE AUTOMÁTICO A MANUAL
Para efectuar el paso de automático a manual y viceversa es necesario
que el compresor esté operando con el 100% de carga. Comprobado lo
anterior, efectúe los siguientes pasos:
AUTO A MANUAL
1. Cierre la válvula F
2. Abra la válvula E.
3. Gire las válvulas de tres vías G1, G2; G3; G4 a posición manual.
4. Cierre las válvulas B, C, D.
MANUAL A AUTOMÁTICO
1. Abra las válvulas B, C, D.
55
55
Operación de Compresores
2. Gire las válvulas G1, G2; G3; G4, a posición auto.
3. Cierre la válvula E.
4. Abra la válvula F.
10. ARRANQUE DEL COMPRESOR
La vida de un compresor depende en mucho de la correcta puesta en
marcha por primera vez, ó después de una reparación, por eso es
necesario cumplir algunos pasos que aunque elementales son de vital
importancia.
10. 1. PROCEDIMIENTO.
1. Revise nivelación del compresor.
2. Haga limpiar antes de instalar la línea de succión entre filtro y
compresor.
3. Revise que las líneas de agua de enfriamiento estén conectadas.
4. Haga revisar en el taller la calibración de los suiches de corte y
protecciones eléctricas. Ver cuadro de calibración en el Capitulo I de
este manual.
5. Instale una bomba manual Graco en el tapón localizado a la salida
del filtro de aceite, bombee y compruebe que llega aceite a los
cojinetes, bujes, cruceta, etc.
56
56
Operación de Compresores
6. Retire el aceite usado para prelubricar y limpie cuidadosamente el
cárter. Debe estar libre de suciedad, elementos extraños, etc. Si hay
suciedad se debe limpiar con trapo limpio. No debe usarse retazo de
algodón.
Llene el cárter hasta la marca de alto nivel en la bayoneta de medición.
No debe sobre llenarse. La capacidad del cárter es de 14.5 galones ó
54.88 litros.
7. Haga meggear el cableado de alta y de control del motor.
8. Revise casilla y breaker del motor.
9. Instale ciego con varilla, lave y sople las líneas de descarga del
aire y de agua de enfriamiento.
10. Retire los ciegos
11. Haga revisar tolerancias de cojinetes, bujes, bomba de aceite,
lubricador, pistones, cilindros, anillos, válvulas de admisión y descarga y
bolsillos.
12. Llene el lubricador con el aceite indicado. Se debe desconectar
cada línea a la entrada del cilindro y girar manualmente el lubricador
para desalojar el aire. Conecte las líneas nuevamente, gire el lubricador
para que el cilindro se halle lubricado en el momento del arranque.
En los C 904 / 06 / 2401 se usa el mismo tipo de aceite en cárter y
lubricador, Turbina 100.
En los C 907 / 08 / 09 / 2404 se usa Turbina 320 en el lubricador.
57
57
Operación de Compresores
13. Abra un poco la válvula de descarga, mantenga abiertos los
drenajes. Después de que el aire salga seco cierre la válvula de la
descarga y revise una válvula de descarga del cilindro de alta para
comprobar si hubo arrastre de agua ó suciedad desde la línea de
descarga.
14. Con el breaker en posición test compruebe:
Que la alimentación eléctrica a los tendamatic está en servicio.
Accione y verifique manualmente todas las protecciones.
15. Gire el motor con la mano para comprobar que gire libremente. La
dirección correcta de giro es en sentido de las manecillas del reloj
parándose de frente al motor.
16. Compruebe la calibración del suiche de cortepor baja presión de
aceite de lubricación. Debe abrir a 12 psig y cerrar a 15 psig.
Para probarlo presione el sistema con la bomba Graco y permita
que la presión caiga lentamente. Si el suiche no abre el circuito de
arranque al caer la presión a 12 psig debe ser revisado.
17. Coloque las tapas del cárter.
18. Haga lavados en contraflujo al sistema de enfriamiento para
desalojar el aire.
19. Drene las líneas al regulador de capacidad y mantenga abiertos los
drenajes de los foltros.
20. Verifique que a los actuadores de las válvulas de admisión de la
segunda etapa les está llegando aire para que estas permanezcan
abiertas. ( C 907 / 08 / 09 / 2404 ).
58
58
Operación de Compresores
21. Abra la válvula de descarga del compresor.
22. Ponga el breaker en posición de operación, cierre la cuchilla y el
permisible.
23. Ponga agua de enfriamiento.
24. Informe de la prueba al personal involucrado. Arranque y pare el
compresor para constatar el sentido de giro. Debe ser en sentido de las
manecillas del reloj parandose de frente al motor. Si es contrario, cierre
el agua de enfriamiento, abra el breaker, cambie la polaridad.
25. Normalice el breaker del motor, coloque agua de enfriamiento y
proceda a dar un nuevo arranque.
Si hay problemas porque no entra la excitación en el arranque, revise
ajustes en el módulo que controla la velocidad y eltiempo de
sincronismo.
El sistema de protección por baja presión de aceite de lubricacióndebe
permanecer inactivo durante el arranque del compresor para que
permita que la presión de aceite suba y cierre el suiche. Esto se logra
derivando el suiche hasta que el compresor alcance su velocidad
normal. Si la presión no sube pocos segundos después de que el motor
alcance su velocidad, se debe parar la unidad.
Si después de un segundo o tercer intento la falla persiste, se debe
revisar el sistema de lubricación. La respuesta puede ser tan simple
como un bajo nivel en el cárter o que los engranajes de la bomba
59
59
Operación de Compresores
perdieron cebado despues de un largo periodo de pare. En cualquier
caso una investigación y corrección evitarán daños al compresor.
26. Si la presión de aceite es normal, deje el compresore trabajando
durante tres minutos, párelo y tómele la inercia. En prubas del C 2404
fue de ± 10 segundos. Saque el breaker, inspeccione bielas, patines,
tape.
27. Meta el breaker, arranque el compresor y déjelo trabajar una hora.
Ajuste el lubricador de 10 a 12 gotas por minuto por vaso. Después
párelo y revise bielas, patines y cilindros.
28. Arranque nuevamente el compresor, déjelo trabajar por cuatro
horas al vacio. Inspeccione nuevamente.
29. Después de estas pruebas y habiendo constatado que no hubo
problemas eléctricos ni mecánicos proceda a ponerle carga al
compresor.
60
60
Operación de Compresores
10. 1. PROCEDIMIENTO DE ARRANQUE DE UN COMPRESOR
INGERSOLL RAND QUE ESTÁ DISPONIBLE
1. Coordine la operación con el supervisor de el área, informe al
operador de los generadores relacionados, al tablerista de Calderas
Foster, al compresorista de la otra área.
2. Revise sistemas de lubricación, nivel en cárter del cigüeñal y del
lubricador.
3. Coloque agua enfriante a todo el conjunto incluyendo el
postenfriador.
4. Drene las líneas al regulador de capacidad. Si va a trabajar el
regulador de capacidad en automático, ponga las “válvulas de
mariposa”, ( G1, G2, G3, G4.), en posición manual.
5. Asegúrese de que la válvula de descarga del compresor esté
abierta.
6. Constate que el breaker del motor está en posición de arranque, el
permisible cerrado, y que están cerrados los interruptores de
alimentación al tendamatic y a la excitación.
7. Accione manualmente el lubricador para prelubricar pistones y
anillos.
8. Efectúe el arranque del compresor. Recuerde las observaciones
sobre la presión de aceite.
9. Si todo está normal ponga carga al compresor de acuerdo a las
necesidades.
61
61
Operación de Compresores
NOTA: Al poner carga al compresor, hágalo en el orden indicado,
25, 50, 75 y 100%, para evitar descompesación y posibles daños al
compresor.
10. 2. PARADA DEL COMPRESOR.
La parada de un compresor puede ocurrir.
1. Para dejarlo disponible.
2. Para entregarlo a mantenimiento.
10. 3. PROCEDIMIENTO CUANDO EL EQUIPO QUEDA
DISPONIBLE.
1. Coordine la operación con los supervisores de la áreas, e informe
al compresorista de la otra área y al tablerista de los turbogeneradores
relacionados.
2. Quite carga paso a paso, ésta debe ser restituida con otro
compresor previamente acordado.
3. Pare la máquina cuando esté al vacío.
4. Suspenda circulación de agua cerrando las válvulas de bloque
excepto en los compresores C-906/2401 que tienen válvulas solenoides.
5. Programe el compresor para arranque automático según la
necesidad.
10. 4. PARA ENTREGARLO A MANTENIMIENTO.
62
62
Operación de Compresores
Cumpla los puntos 1, 2, 3, del procedimiento anterior, después:
1. Cierre totalmente entrada y salida de agua de enfriamiento.
2. Abra la alimentación eléctrica al motor, excitación y tendamatic.
Retire el breaker y pase el permisible a posición abierto, (Banderola
indicando verde).
3. Coloque aviso de advertencia en el breaker.
4. Cierre válvula de bloque de la descarga y depresione la línea.
5. Cierre las líneas de aire al regulador de carga.
6. Elabore permiso para trabajo de mantenimiento.
11. EQUIPOS AUXILIARES.
1. Enfriador de aceite. Ver sistema de lubricación.
2. Postenfriador: Es un enfriador localizado en la descarga del
compresor, cuya finalidad es disminuir la temperatura que el aire ha
alcanzado en la segunda etapa de compresión; cuenta en su salida con
un separador y una trampa para el retiro de condensado.
3. Tambor amortiguador de pulsaciones: Está situado después del
postenfriador y es el encargado de eliminar las pulsaciones producidas
por el compresor en sus ciclos de carrera del pistón; así mismo favorece
la separación de condensado y tiene una trampa para su desalojo.
4. Filtro en la succión: Es un equipo instalado en la succión del
cilindro de la primera etapa, que evita que el sucio y partículas sólidas
63
63
Operación de Compresores
penetren al compresor; debe tener capacidad para retener partículas
pequeñas, (polvo).
Existen dos clases de filtros: El seco y con baño de aceite, ambos con un
buen mantenimiento cumplen con su función de filtrado. Los filtros con
baño de aceite tienen el inconveniente de que por arrastre de aceite
puede contaminar el aire. El aceite usado en este tipo de filtros es aceite
SAE 40 y se debe adicionar hasta su indicación de nivel, no se debe
sobrepasar.
12. MANTENIMIENTO DE EQUIPOS
Para un correcto funcionamiento de estos equipos, se debe efectuar un
adecuado mantenimiento preventivo. Es necesario para esto tener en
cuenta dos principios que son muy importantes:
1. Ciertas partes vitales duran más y trabajan mejor si no se
desarman frecuentemente.
2. Si no se efectúa periódicamente el mantenimiento requerido, es
posible la destrucción de la máquina, resultando una operación
demasiado costosa.
La mayoría de las fallas de una máquina son precedidas por ciertas
señales de que determinadas piezas iban a fallar. Sería ideal usar esas
indicaciones, para determinar exactamente cuando debe ser reparada la
máquina, con el fin de evitar ciertos accidentes imprevistos.
El programa de mantenimiento debe estar ajustado por la experiencias
anteriores.
64
64
Operación de Compresores
Periódicamente se debe efectuar una revisión del aceite del cárter, filtro
de succión, válvulas de succión y descarga, etc.
Operaciones debe realizar revisiones frecuentes para detectar
anormalidades por escapes, temperaturas, flujos, vibraciones, etc. El
mantenimiento correctivo por experiencia en el grupo se presenta en
estos equipos regularmente por daños en válvulas de succión, descarga
de ambos cilindros. En esta parte operaciones puede prestar una
acertada colaboración, teniendo en cuenta los diferentes aspectos que
originan sus fallas.
Normalmente una válvula de succión o descarga puede fallar por:
- Excesiva lubricación.
- Utilizar lubricante incorrecto.
- Presencia de partículas sólidas, (filtro de succión en mal estado).
- Mantenimiento incorrecto.
13. SISTEMA DE CONTROL TENDAMATIC
El tendamatic esta diseñado para centralizar el monitoreo y estación de
control de un compresor Ingersoll.
En los compresores C-906/2401, este sistema tiene las siguientes
funciones:
1. Alarmas sonoras y visuales por:
* Alta temperatura de aceite de lubricación.
65
65
Operación de Compresores
* Alta temperatura de aire del interenfriador.
* Alta temperatura de aire en la descarga.
* Alta presión en la descarga.
* Alto nivel en la trampas del interenfriador.
2. Alarmas sonoras y visuales por disparo originado por:
* Alta temperatura de aceite de lubricación.
* Alta temperatura de aire del interenfriador.
* Alta temperatura de aire de la descarga.
* Alta presión en la descarga.
* Excesiva vibración.
* Baja presión de aceite de lubricación.
* Falla del lubricador.
3. Para volver a poner en servicio la unidad después de haber
ocurrido una fallas se debe operar el botón de reset que normaliza su
indicación. Si lo anterior no ocurre es necesario revisar el compresor.
4. Tiene un suiche selector de automático/manual. En Posición auto,
el equipo entra en servicio por caída de presión del sistema.
66
66
Operación de Compresores
El tendamatic de los compresores C-907/08/09/2404 difiere de los
anteriores en:
1. No tienen alarmas preventivas.
2. Posee un interruptor de parada por emergencia, para sacar de
servicio la unidad en manual o automático.
Normalmente el compresor se debe para en manual.
NOTA: Hay diferencia en la cantidad de protecciones entre un
compresor y otro. Ver cuadro de protecciones.
CAPITULO III
COMPRESORES THOMASSEN
1. GENERALIDADES
Estos compresores son de tipo recíproco, de cilindros horizontales
opuestos, de doble acción, pistones, anillos y cilindros no lubricados, con
67
67
Operación de Compresores
camisas para enfriamiento con agua. El elemento de succión es filtro y
silenciador a la vez. El aire cuando sale de la primera etapa pasa a un
amortiguador de pulsaciones antes de entrar al interenfriador. A la
salida de este se encuentra un separador donde se recoge el
condensado producido por el enfriamiento. Este separador tiene alarma
por alto nivel.
En la descarga de la segunda etapa está un amortiguador de
pulsaciones, un postenfriador, un separador de condensado con alarma
por alto nivel y un acumulador.
2. CAMISAS PISTONES Y ANILLOS
Según su diámetro los pistones son construidos de hierro ó acero y
pueden ser huecos ó sólidos, su superficie es altamente pulida y van
conectados a la biela por medio de una cruceta. Los pistones tienen
instalados cinco anillos, tres son llamados de sello y los otros dos son
llamados anillos de desgaste. Tanto en los servicios lubricados como en
los no lubricados, los anillos de sello y los anillos de desgaste pueden ser
de teflon. ( PTFE ).
Los anillos son abiertos y pueden ser montados abriéndolos solo lo
suficiente para hacerlos pasar por el diámetro exterior del pistón.
Solamente para diámetros muy pequeños ( 80 mm ó menos ) esto
puede causar un sobre esfuerzo de los anillos. Para diámetros de 460
mm y más se usa expander para su instalación. Los anillos permiten un
desgaste de hasta un 70% de su espesor radial original. Cuando se
alcanza este valor se deben cambiar porque se presenta escape de aire
y disminuye la eficiencia de la máquina.
La tolerancia axial permisible entre el anillo y la ranura o caja donde va
puede tener un valor máximo de dos veces S2. ( Ver dibujo ). Los
68
68
Operación de Compresores
anillos de desgaste determinan la tolerancia entre las paredes del
cilindro y el pistón. La tolerancia mínima permisible entre el pistón y las
paredes es de 0.3 mm. Los anillos de desgaste ó "Rider Rings" se
gastan gradualmente hasta que esta tolerancia es alcanzada.
T2
S4 H3 S1
H1
S2
H2
S1
Fig. Nº 1. Pistón, Cilindro y sus Tolerancias.
Cuando se llega a esta situación y los anillos usados son del tipo
cerrado, el pistón puede ser girado 180º llevando la parte no gastada
hacia la parte más baja del cilindro extendiendo la vida de los anillos.
Antes de hacer este giro se debe comprobar que los anillos fueron
montados fijos y no se han girado por si solos. Si los anillos son abiertos
se giran estos para obtener los mismos resultados del caso anterior.
2. 1.REVISIÓN DEL DESGASTE
Durante el "break in" ó despegue, los anillos presentan una acelerada
rata de desgaste, especialmente los tipo no lubricados. Este fenómeno
es debido a la deposición de teflon sobre las paredes del cilindro, la cual
disminuye considerablemente una vez se ha formado una película de
teflon sobre las paredes.
2. 2.PROGRAMA DE INSPECCIÓN
Cuando un compresor es nuevo se puede establecer el siguiente
programa de inspección:
69
69
Operación de Compresores
1. Mida el desgaste después de 500 horas de trabajo.
2. Mida el desgaste después de 1000 horas de trabajo.
3. Mida el desgaste después de 2000 horas de trabajo.
Habiendo obtenido estas medidas se puede predecir cuando es
necesario realizar la inspección.
3. VÁLVULAS
Las válvulas son de tipo cheque y están ensambladas así: Un asiento de
la válvula y una guarda de la válvula sostenidos juntos por un tornillo
central con su respectiva tuerca. Entre la guarda y el asiento,
empezando por el asiento, se encuentran un plato y uno ó más dampers
además de los resortes de cierre y los resortes de los dampers. Unas
guías aseguran el plato y los dampers contra rotación.
Fig. Nº 2. Válvula Hoerbiger
4. LUBRICACIÓN
4. 1. DESCRIPCIÓN
El sistema de lubricación está dirigido a proteger y lubricar el cigüeñal,
bielas, casquetes, chumaceras, etc. El sistema está conformado por dos
bombas. La primera de ellas es eléctrica y se utiliza antes de arrancar el
70
70
Operación de Compresores
compresor para prelubricar a las partes mencionadas. La segunda
bomba es de tornillo y está acoplada al cigüeñal y queda en servicio tan
pronto arranca el compresor. Ambas bombas tienen una presión de
descarga de 50 a 55 psig y una capacidad de 66 lts / min. Las líneas de
succión y descarga son comunes.
Fig. Nº 3. Sistema de Lubricación.
El aceite es succionado desde el cárter que tiene una capacidad de 115
litros y es pasado por un enfriador para retirarle el calor adquirido
durante su recorrido y trabajo. Entre la descarga de la bomba y la salida
del enfriador hay una línea sobre la cual está montada la válvula
termostática que controla la temperatura del aceite en 130º F a la salida
del enfriador con el fin de mantenerlo en óptimas condiciones. Una vez
el aceite ha sido enfriado, es filtrado existiendo para ello una pareja de
filtros permaneciendo uno siempre disponible. Una caída de presión
mayor de 5 psig a través del filtro que está en servicio indica que este
está sucio y se debe cambiar. Después de pasar el aceite por el filtro
pasa a realizar su trabajo. Sobre la línea de aceite están instaladas dos
válvulas, una actúa como válvula de seguridad y la otra se utiliza para
regular la presión del sistema.
4. 2. PROCEDIMIENTO PARA CAMBIO DE FILTROS
71
71
Operación de Compresores
En la operación de cambio se debe tener en cuenta los siguientes pasos:
1. Abra el venteo del filtro que está fuera de servicio.
2. Llene el filtro.
3. Después de desalojar el aire cierre el venteo.
4. Ponga en servicio el filtro girando la palanca que se halla en la parte
superior de los filtros.
5. Destape el filtro que sacó de servicio y lávelo.
6. Coloque el filtro nuevamente, llénelo con aceite y coloque la tapa.
5. SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
Todas las observaciones y procedimientos vistos sobre este tema en el
capitulo de los compresores Ingersoll Rand son aplicables a los
compresores Thomassen.
Enfriador de Aceite
Postenfriador
Suiche de no Flujo
Entrada de Agua de Enfriamiento
Retorno de agua de enfriamiento
Fig. Nº 4. Sistema de Enfriamiento.
5. 1. LAVADOS EN CONTRAFLUJO
72
72
Operación de Compresores
Para realizar lavados en contra flujo en estos compresores tenga en
cuenta las siguientes recomendaciones:
1. Sobre la línea de retorno está instalado un suiche de NO FLUJO el cual
dispara la máquina cuando se da esta condición.
2. Para efectuar el lavado pare la máquina de lo contrario esta se
disparará cuando se invierta el sentido de flujo del agua.
3. Una mayor efectividad se consigue haciendo soplados con aire y
lavando las partes independientemente y aislando la parte ya lavada de
las otras.
6. REGULACIÓN DE CARGA
La regulación de carga se efectúa por medio de espacios muertos ó
bolsillos y por descargadores sobre las válvulas de succión de ambas
etapas.
Fig. Nº 5. Bolsillo de la Cámara de Alta
6. 1. FUNCIONAMIENTO
Las válvulas de succión de ambas etapas son de tipo cheque. Sobre
cada una de ellas se halla un dispositivo en forma de araña que tiene
sus patas apoyadas sobre la válvula de manera que cuando la araña
está actuada obliga a la válvula a permanecer abierta, y cuando no, sus
73
73
Operación de Compresores
patas dejan de ejercer presión sobre la válvula dejándola libre para que
actúe como cheque. En la parte exterior de cada válvula de succión
existe un actuador que es el que ejerce acción sobre la araña.
6. 2. DESCARGADOR
El descargador es un cilindro alargado cuyo interior está dividido en dos
secciones por un diafragma. En la parte superior del diafragma esta
ubicado un resorte que ejerce una determinada presión sobre el
diafragma. Esta presión puede ser variada con una contra tuerca que
está en la parte exterior del cilindro.
Fig. Nº 6. Corte de un Actuador Manual
La presión del resorte es transmitida por el diafragma a el vástago que
se halla en la parte inferior del cilindro y cuyo extremo está apoyado
sobre la araña que actúa sobre la válvula de succión. El cilindro tiene
una entrada de aire de 60 psig por su parte inferior que es controlada
por el control de capacidad. Cuando esta señal es aplicada, entra al
cilindro ejerciendo presión de abajo hacia arriba sobre el diafragma,
venciendo la presión del resorte y levantando el vástago lo que deja
libre la válvula para que actúe como cheque y permita la compresión en
esa parte del cilindro.
El descargador puede ser operado también manualmente por un volante
que al ser llevado a su posición inferior, contra el cilindro, contrae el
resorte realizando la misma función que la señal de aire cuando es
74
74
Operación de Compresores
aplicada. Esta acción permite que en caso de falla de aire ó falla del
control de capacidad, el compresor pueda ser operado teniendo en
cuenta para ello la siguiente secuencia:
% DE CARGA CILINDRO DE BAJA CILINDRO DE ALTA
25 HE HE
50 HE + CP HE + CP
75 HE + CE - CP HE + CE - CP
100 HE + CE + CP HE + CE + CP
NOTA . HE. Válvulas lado cabezal.
CE. Válvulas lado cigüeñal.
CP. Válvulas de bolsillos.
75
75
Operación de Compresores
6. 2. CONTROL DE CAPACIDAD
Existe un controlador de presión que actúa en un rango de 3 a 15 psig
con estación automático manual que suministra el aire de control a los
elementos del controlador de capacidad que son cuatro y actúan así:
Todos reciben una señal de aire de instrumentos de 60 psig por su parte
inferior. Cuando la salida del controlador es de 3 psig el compresor está
sin carga y sus válvulas de succión están abiertas. Cuando el
controlador da una salida de 6 psig, esta señal actúa sobre el primer
elemento de control haciendo que este permita el paso de la señal de 60
psig que va a actuar sobre la válvula HE de cada cilindro quedando el
compresor con el 25% de carga. Aunque la salida del controlador es
común a todos los elementos de control, solo actúa sobre el primero
porque están calibrados para trabajar así.
Al subir la salida del controlador a 9 psig, actúa sobre el segundo
elemento de control el cual deja pasar la señal de 60 psig. Esta señal
pasa por un cambia vías y va a las válvulas CP de los bolsillos de cada
cilindro quedando el compresor con el 50%.
Cuando la salida del controlador llega a 12 psig, actúa sobre el tercer
elemento de control el cual deja pasar su señal de 60 psig. Esta señal se
divide en dos, una va hacia el cambia vías donde bloquea la señal que
va hacia las válvulas de bolsillo para que estos se abran. La otra señal
va hacia las válvulas CE de los cilindros quedando el compresor con el
75% de carga.
Al dar el controlador su máxima salida de 15 psig, el cuarto elemento de
control deja pasar su respectiva señal la cual va al cambia vías
bloqueando la señal del 75 % y permitiendo con esto el paso de la señal
76
76
Operación de Compresores
hacia las válvulas CP ó de bolsillo quedando el compresor con el 100 %
de carga.
Sobre la línea de aire de control está instalado un suiche electro
neumático que ha medida que va subiendo la salida del controlador va
cerrando sus contactos para que se enciendan los bombillos indicadores
de carga.
Aire de Suministro A 60 PSIG
Suiche de Indicadores de Carga
Señal desde el Control de Capacidad de 3 a 15 psig.
Cambia Vías
A Válvulas HE A Válvulas CP A Válvulas CE
25 %50 % 75 % 100 %
Fig. Nº 7. Diagrama de Control de Capacidad
7. PROCEDIMIENTO DE ARRANQUE DEL C 2402
1. Verifique que el filtro de aceite está limpio.
2. Revise el nivel de aceite en cárter del compresor y en chumaceras
del motor.
3. Arranque la bomba auxiliar de lubricación pasando el suiche de
arranque a posición manual. Compruebe caída de presión a través del
filtro.
77
77
Operación de Compresores
3. Después de una reparación gire el cigüeñal manualmente algunas
revoluciones para asegurar que exista el movimiento libre del ensamble
compresor motor.
4. Coloque el breaker del compresor en posición de arranque y energice
los circuitos de control; alimentación de D. C en la ET 007 y casilla del
breaker.
5. Abra válvulas en el circuito de enfriamiento, verifique el flujo por las
mirillas. ( Ojo de Buey ).
6. Drene las botellas de succión y descarga, las líneas de aire, los
separadores de humedad, los enfriadores de aire.
7. Coloque el control de capacidad en 0 %. Asegúrese que los volantes
de los actuadores se hallan libres.
8. Informe al tablerista de los TG 2400 para que observe la correcta
operación de la casilla de excitación y ajuste el factor de potencia si es
necesario.
8. Arranque el compresor y observe que no exista ruido, calentamiento
excesivo y vibraciones anormales.
9. Pase el suiche la bomba de lubricación a posición Automático.
10. Revise el comportamiento de presiones, temperaturas, etc.
11. Ponga carga gradualmente al compresor y según las necesidades
del sistema.
12. Verifique los parámetros normales de operación del compresor.
78
78
Operación de Compresores
8. PROCEDIMIENTO DE PARADA DEL COMPRESOR C 2402
1. Descargue el compresor gradualmente con el control de capacidad.
Si este se halla fuera de servicio hágalo retirando los volantes siguiendo
la tabla de aplicación de carga.
2. Opere el interruptor de parada del motor.
3. Verifique el arranque automático de la bomba auxiliar de lubricación.
4. Cierre la válvula del circuito de agua de enfriamiento.
NOTA: Si se va a entregar a mantenimiento no olvide aislar las
alimentaciones eléctricas del motor y cerrar la válvula de descarga.
79
79
Operación de Compresores
CAPITULO V
MOTORES DIESEL
1. GENERALIDADES
Un motor Diesel es una máquina de combustión interna que no necesita
chispa para su ignición y usa un combustible relativamente pesado si se
le compara con la gasolina u otros combustibles más livianos.
En el motor diesel la ignición se produce cuando el aire que se ha
calentado por efecto de la compresión en el cilindro entra en contacto
con una cantidad determinada de combustible finamente atomizado.
2. PARTES PRINCIPALES DE UN MOTOR DIESEL.
2. 1. BLOQUE
El elemento más característico del motor es precisamente el bloque ó
bastidor que en definitiva le da el aspecto y la forma. Generalmente se
divide en dos partes. La parte de encima se llama caja superior del
80
80
Operación de Compresores
cigüeñal y la inferior base de sustentación ó caja inferior. En el bastidor
es donde van apoyados los cojinetes de línea del cigüeñal.
2. 2. CILINDRO
Es una de las piezas fundamentales del motor y en su interior tiene
efecto la combustión; además se mueve el pistón, así pues, su misión es
doble, porque actúa como cámara de expansión de los gases y como
guía del pistón en su movimiento de vaivén.
El cilindro se cierra por su parte superior por la culata a fin de construir
la cámara de combustión. Por su parte inferior en motores de simple
efecto está abierto al cárter ó bancada.
2. 3. CAMISA
Es un tubo de hierro fundido torneado, interiormente cilíndrico y
exteriormente con una ligera conicidad. Su función es servir de forro a
los cilindros ordinarios fundidos de una pieza con el bloque a fin de
conseguir un servicio más duradero siendo más aprovechados los
pistones puesto que las camisas gastadas pueden sustituirse.
2. 4. CIGÜEÑAL
Pieza generalmente construida con unas dimensiones y unos grosores
relativamente grandes, de manera que ofrezcan una seguridad máxima
en comparación con otras piezas del motor. Es un eje acodado que
recibe a través de la biela la fuerza que obra sobre el pistón. El cigüeñal
es el encargado de transmitir la energía producida.
2. 5. BIELA
Es el elemento encargado de transmitir los esfuerzos que obran sobre el
pistón desde su gorrón hasta el cigüeñal. La biela va conectada al
pistón por medio de un pasador ó eje con un buje y al cigüeñal por
81
81
Operación de Compresores
medio de su cabeza que es partida en dos y lleva casquetes para su
protección y mejor lubricación.
2. 6. PISTÓN
El pistón transmite la presión ejercida por los gases sobre su superficie a
través de su pasador ó eje de biela.
2. 7. VÁLVULAS
Los motores de combustión tienen dos tipos de válvulas. Las válvulas
de admisión permiten la entrada de aire al cilindro y las válvulas de
escape permiten la salida de los gases después de la combustión.
2. 8. ÁRBOL DE LEVAS
Este elemento proporciona la matemática precisión necesaria para la
oportuna apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape. Las
levas son discos generalmente de acero que presentan un saliente y van
montados sobre el eje.
2. 9. VOLANTE
Es una rueda grande y pesada acoplada en la parte trasera al cigüeñal.
Su principal función es reducir las vibraciones del motor porque suaviza
los impulsos de potencia de los pistones. El volante absorbe energía
durante la carrera de potencia y cede esa energía durante las otras
carreras. El volante lleva una cremallera para engranar al motor de
arranque.
3. FUNCIONAMIENTO
Los motores Diesel pueden ser de dos ó cuatro tiempos, siendo un
tiempo el trabajo efectuado durante una carrera del pistón. Cuando el
pistón se encuentra en el punto más bajo de su recorrido se dice que se
halla en su punto mínimo inferior ó P. M. I, cuando se halla en su punto
82
82
Operación de Compresores
más alto se dice entonces que está en su punto muerto superior ó P. M.
S. El desplazamiento entre un punto y otro es lo que se denomina
carrera del pistón. En un motor de cuatro tiempos, cada paso, desde la
admisión hasta el escape de los gases se efectúa en una carrera. El
proceso ocurrido en el interior del motor se puede escribir de la
siguiente manera:
3. 1. ADMISIÓN
El pistón se halla en su punto muerto superior y empezará su carrera
descendente. En este momento la válvula de admisión se abre y el
cilindro empieza a llenarse de aire.
3. 2. COMPRESIÓN
El pistón ha llegado a su punto mínimo inferior y la cámara ó cilindro se
ha llenado de aire. El pistón inicia su carrera ascendente y el aire
empieza a ser comprimido hasta que el pistón llega a su punto muerto
superior. En este punto el volumen inicial del aire puede haber sido
reducido hasta a 1/16 de su volumen original dependiendo del tamaño y
la potencia del motor.
83
83
Operación de Compresores
3. 3. POTENCIA
Justo antes de que el pistón llegue a su punto muerto superior, el
inyector respectivo introduce el combustible atomizado finamente y se
produce la ignición debido a la alta temperatura que tiene el aire por
efecto de la compresión.
El efecto de la combustión se traduce en potencia que impulsa el pistón
hacia abajo en una nueva carrera descendente de este. Esta potencia
es transmitida al cigüeñal.
3. 4. ESCAPE
Al iniciar el pistón una nueva carrera ascendente obliga a salir los gases
de combustión por las válvulas de escape que han abierto justo antes de
llegar el pistón a su punto mínimo inferior. De esta manera se han
completado cuatro carreras del pistón ó lo que llamamos cuatro
tiempos.
En un motor de dos tiempos la admisión y el escape tienen lugar por
lumbreras que tiene el cilindro, en los motores diesel estas lumbreras
son reemplazadas por las válvulas de admisión y escape.
4. EQUIPOS ACCESORIOS
Para su correcto funcionamiento un motor diesel necesita un conjunto
de accesorios que básicamente son:
4. 1. SISTEMA DE ARRANQUE
El sistema de arranque de un motor diesel puede ser hidráulico,
neumático ó eléctrico. Estos términos se refieren a la manera como es
actuado el motor de arranque. De cualquier manera el efecto es que el
motor de arranque engrana en los diente de la cremallera del volante y
84
84
Operación de Compresores
transmite los giros iniciales al motor necesarios para que se produzca el
encendido.
4. 2. SISTEMA DE COMBUSTIBLE
Un sistema de combustible básicamente consta de :
4. 2. 1. BOMBA DE ALIMENTACIÓN
Esta bomba es la encargada de traer el combustible desde el deposito
hasta la bomba de inyección. La alimentación debe ser ininterrumpida.
4. 2. 2. BOMBA DE INYECCIÓN
Es el dispositivo destinado a dar al combustible la presión necesaria
para que penetre en el interior de los cilindros con la atomización
conveniente y en la cantidad exacta.
La cantidad de combustible es pequeña, por lo tanto el ajuste y el
funcionamiento de la bomba han de ser muy precisos. Un ligero defecto
causa grandes inconvenientes en la marcha del motor. Los principales
problemas que puede presentar una bomba de inyección son:
Presencia de aire.
Mala sincronización que hace que no entregue el combustible en el
momento adecuado.
Mal reglaje que ocasiona dosificación anormal de combustible a
diferentes cargas.
Funcionamiento incorrecto de los mecanismos de regulación.
4. 2. 3. INYECTOR
85
85
Operación de Compresores
Es el elemento que introduce en la cámara de compresión el
combustible. Cada inyector tiene una línea de retorno por la cual el
combustible sobrante es regresado al deposito. Un inyector debe
cumplir con las siguientes condiciones:
El combustible debe ser finamente atomizado.
El chorro de combustible debe distribuirse por todo el seno del aire.
La fuerza con que es inyectado el combustible debe ser lo
suficientemente grande para penetrar el aire y mezclarse con él sin
golpear las paredes del cilindro.
El tiempo de inyección debe ser muy exacto y definido.
La atomización debe ser igual durante todo el tiempo de inyección.
No deben producirse fugas cuando el inyector esté sin actuar.
4. 3. SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
Consta de una bomba que succiona el agua de un deposito y la pasa por
un enfriador de aceite, después va a los enfriadores de aire de
combustión , prosigue hacia las camisas del bloque del motor para
enfriar la máquina. Una vez cumplido su trabajo el agua va a un
enfriador de agua que puede ser un intercambiador ó un radiador.
86
86
Operación de Compresores
ENFRIADOR DEACEITE
RESISTENCIABOMBA DE AGUA
TERMOSTATOS REGULADORES
RESISTENCIA DEPRECAL.
BLOQUE
ENFRIADOR DE AIRE
A E
NF
RIA
DO
R
Fig. Nº 1. Sistema de Enfriamiento.
4. 4. SISTEMA DE LUBRICACIÓN
El aceite está contenido en el cárter del motor de donde es tomado por
una bomba de engranaje acoplada al cigüeñal. La bomba lo pasa por un
filtro y lo envía por conductos ó galerías a los diferentes puntos a
lubricar. Cumplido su trabajo el aceite pasa por un enfriador y retorna al
cárter.
BOQUILLA
INYECTOR
BOMBA DE INYECCIÓN
VÁLVULA DE BARRIDO
DEPOSITO DE COMBUSTIBLE
BOMBA DE ALIMENTACIÓN
FILTRO
BOMBA MANUAL DE CEBADO
FILTRO
VÁLVULA REGULADORA
RETORNOS
Fig. Nº 2. Sistema de Combustible.
4. 5. SISTEMA DE ADMISIÓN
El aire necesario para la combustión es tomado de la atmósfera por uno
ó dos sopladores ó supercargadores, dependiendo del tamaño del motor.
Estos dispositivos son accionados por los gases de combustión, ellos
suministran grandes volúmenes a presiones relativamente bajas. El aire
87
87
Operación de Compresores
que se calienta por efecto de la compresión en los sopladores es pasado
por el enfriador y luego entra a los cilindros a través delas válvulas de
admisión. Estas válvulas son actuadas por el árbol de levas.
4. 6. SISTEMA DE ESCAPE
Los gases de combustión que salen de los cilindros por las válvulas de
escape son orientados por el múltiple de escape hacia los sopladores
donde se aprovecha su energía para mover estos compresores y
suministrar el volumen necesario de aire para la combustión.
5. DISPOSITIVOS ESPECIALES
Dependiendo de la aplicación, un motor diesel puede tener instalados
algunos dispositivos destinados a mantener el motor en condiciones
propicias para un arranque inmediato y sin ningún calentamiento previo.
Estos motores son generalmente usados como equipo auxiliar en
algunos sistemas tales como: Accionamiento de bombas, compresores,
generadores de corriente eléctrica, etc. Los principales dispositivos se
instalan en :
5. 1. SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
En él se instalan termostatos ó válvulas termostáticas con el fin de
controlar la temperatura del agua de enfriamiento al motor. Estas
válvulas permiten desviar el agua del enfriador cuando se halla
demasiado fría y la hacen pasar por una resistencia para darle una
determinada temperatura.
5. 2. SISTEMA DE LUBRICACIÓN
Puede tener instaladas resistencias eléctricas para precalentar el aceite
y hacer que mantenga su viscosidad y su fluidez aún cuando el motor
esté parado. Se instalan generalmente en le fondo del cárter. El
sistema de lubricación puede tener también una bomba de lubricación
88
88
Operación de Compresores
manual para prelubricar el motor antes de su puesta en marcha.
Algunos motores tienen una bomba eléctrica con arranque y pare
temporizado con el mismo propósito de la bomba manual.
5. 3. SISTEMA DE COMBUSTIBLE
Normalmente trae una bomba de cebado de acción manual con el fin de
desalojar el aire del sistema de combustible.
6. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMBUSTIÓN
TEMPERATURA. Cuanto mayor sea, mejor es la velocidad de
combustión.
PRESIÓN DE MEZCLA. Cuanto mayor sea, mayor es la dificultad para
iniciar la combustión pero, enseguida es mayor la velocidad de
propagación de la llama.
GRADO DE TURBULENCIA. Si se remueve el aire al entrar en contacto
después con el combustible, la mezcla es más homogénea y explota
mejor.
FORMA DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN.
RIQUEZA CALORÍFICA DEL COMBUSTIBLE.
La atomización del combustible mejora el rendimiento.
7. PROBLEMAS OPERACIONALES DE UN MOTOR DIESEL
1. Aire en el combustible debido a bajo nivel en el deposito, uniones con
fugas en el sistema, aire en la bomba, obstrucción en le filtro.
2. Pérdida de compresión debido al mal cierre de las válvulas, anillos de
pistón gastados ó partidos, boquillas ajustadas incorrectamente,
empaque de la culata agrietado ó partido.
89
89
Operación de Compresores
3. Pérdida de potencia debido a flujo insuficiente de combustible,
bomba de inyección trabajando mal, orden de encendido de los cilindros
ó pistones equivocado, ( tiempos perdidos ), mala calidad del
combustible, excesiva resistencia de la máquina debido a demasiado
ajuste entre sus partes, contrapresión del exhosto.
4. Presencia de humo negro en el exhosto debido a exceso de
combustible por inapropiada operación de la válvula reguladora de
presión, mala operación de las boquillas, poco aire de combustión.
5. Bajo flujo de aire de combustión debido a filtros tapados, escapes de
aire, baja descarga del soplador ó turbo cargador por defecto de la
turbina ó por escape de gases antes de ellos.
6. Humo azul en el exhosto causado por la presencia de aceite.
7. Humo blanco en el exhosto puede ser debido a presencia de agua en
el cilindro por la rotura del empaque de la culata ó de la culata misma.
8. Baja presión en el sistema de lubricación por escapes en el sistema,
taponamiento de las líneas, obstrucción de los filtros, presencia de aire
en el circuito, daño en chumaceras y un mayor desvío de aceite.
9. Excesivo calentamiento causado por un insuficiente flujo ó presión de
agua de enfriamiento, línea ó cámara tapada, bajo flujo de agua de
enfriamiento al enfriador de agua, insuficiente lubricación.
8. PROTECCIONES
Las protecciones de un motor diesel generalmente actúan sobre la
entrada de aire de combustión, pero, pueden también actuar sobre el
90
90
Operación de Compresores
sistema de gobernación. Las variables críticas a controlar son:
Presión de aceite de lubricación. Su valor normal es alrededor de 60
psig.
Temperatura de aceite: Su valor normal está entre 160º y 230º F.
Temperatura de agua: Se controla entre 70º C y 100º C.
Estos valores y los de corte pueden variar según el tamaño del motor y
su aplicación.
91
91