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
2
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.
2. 9.
Eficiencia Volumétrica.
11 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. 2
14
Operación de Compresores
3
3. 4. 2.
Escape en Cabezal de Aire.
3. 4. 3.
Daño en Compresores con Retorno de Aire.
14
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. 1. 1.
Generalidades.
24
Datos Operacionales.
24
3
Operación de Compresores
2.
4
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. 4.
Lubricación de pistones,anillos.
33
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. 5. 1.
Regulación.
39
Sistemas de Regulación.
39
5. 1. 1.
Regulación con Descargadores de Aire.
39
5. 1. 2.
Regulación con espacios Muertos.
40
4
Operación de Compresores
5. 2.
5
Válvula de Bolsillo.
5. 2. 1. 5. 3.
40
Funcionamiento.
40
Regulador de Capacidad.
5. 3. 1.
41
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.
8.
44
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.
9.
Paso del Regulador de Auto a Manual.
10.
Arranque del Compresor.
45 45
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. 5
51
Operación de Compresores
6
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. 5. 1. 6.
Sistema de Enfriamiento.
59
Lavados en Contraflujo.
59
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. 6
63
Operación de Compresores
8.
7
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.
2. 6.
Pistón.
66
2. 7.
Válvulas.
66
2. 8.
Árbol de levas.
66
2. 9.
Volante.
67
3.
66
Funcionamiento.
67
3. 1.
Admisión.
3. 2.
Compresión.
3. 3.
Potencia.
67
3. 4.
Escape.
68
4.
67 67
Equipos Accesorios.
4. 1.
Sistema de Arranque.
4. 2.
Sistema de Combustible.
68 68
7
68
Operación de Compresores
4. 2. 1.
8
Bomba de Alimentación.
68 4. 2. 2.
Bomba de Inyección.
68
4. 2. 3.
Inyector.
69
4. 3.
Sistema de Enfriamiento.
4. 4.
Sistema de Lubricación.
4. 5.
Sistema de Admisión.
70
4. 6.
Sistema de Escape.
71
5.
69 70
Dispositivos Especiales.
71
5. 1.
Sistema de Enfriamiento.
5. 2.
Sistema de Lubricación.
71
5. 3.
Sistema de Combustible.
71
6.
71
Factores que Influyen en la Combustión.
72 Pág.
7.
Problemas Operacionales del Motor. 72
8.
Protecciones.
73
8
Operación de Compresores
9
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
Operación de Compresores
10
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
Operación de Compresores
11
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
Operación de Compresores
12
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
Operación de Compresores
13
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
Operación de Compresores
14
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
Operación de Compresores
15
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
Operación de Compresores
16
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
Operación de Compresores
17
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
Operación de Compresores
3. 4. 3.
18
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 satisfacer
las
fabrican en diversos tamaños y diseños para
variadas
exigencias
de
aplicaciones
industriales,
comerciales y domesticas.
1. 1.CLASIFICACIÓN Las máquinas compresoras se pueden clasificar en varios grupos según sus características:
18
Operación de Compresores
19
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
Operación de Compresores
20
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
Operación de Compresores
21
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
Operación de Compresores
22
carcasa y luego comprimido y expulsado por otra lumbrera en el otro costado.
N Ó I C C U S
C O M P R E S I Ó 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
Operación de Compresores
23
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.
DESCARGA
DESCARGA A
A
B B
SUCCION
SUCCION
DESCARGA A
DESCARGA B
B
A
SUCCION
SUCCION
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
Operación de Compresores
24
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 C 904 C 906 C 907 C 908 C 909 C 2401 C 2402 C 2403 C 2404
TAMAÑO 22 x 13.5 x 10 24.5 x 14 x 5 28 x 16 x 10 28 x 16 x 10 28 x 16 x 10 24.5 x 14.5 770 x 460 mm 770 x 460 mm 28x16x10 "
CAPACIDAD 1600 scfm 1400 scfm 2700 scfm 2700 scfm 2700 scfm 1800 scfm 2290 scfm 2290 scfm 2700 scfm
DESCARGA. 110 psig 110 psig 110 psig 110 psig 110 psig 110 psig 114 psig 114 psig 110 psig
3. 1. PROTECCIONES DE LOS COMPRESORES
24
VELOCIDAD 450 r. p. m. 514 514 514 514 514 514 514 514
AMPERAJE 55 89.2 / 25 45.2 / 37.8 45.2 / 37.8 117 / 48 34 35 45.2 / 25
Operación de Compresores
25
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
Operación de Compresores
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PROTECCIONES BAJA PRESIÓN ACEITE DE LUBRICACIÓN BAJA PRESIÓN DEL LUBRICADOR ALTA PRESIÓN DE DESCARGA ALTA TEMPERATURA ACEITE LUBRICACIÓN ALTA TEMPERATURA EN EL INTERENFRIADOR ALTA TEMPERATURA AIRE EN LA DESCARGA ALTA VIBRACIÓN ALTO NIVEL TRAMPA DEL INTERENFRIADOR BAJO FLUJO AGUA DE ENFRIAMIENTO BAJO NIVEL EN EL CÁRTER
ALARMA 20 PSIG 120 PSIG 180º F 150º F 330º F
CORTE 12 PSIG 8 PSIG 130 PSIG 190º F 160º F 350º F
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 C 24020 / 03 Baja presión de aceite de lubricación. Alarma 26 psig. Corte 20 psig. 26
Operación de Compresores
27
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
Operación de Compresores
28
CAPITULO III COMPRESORES INGERSOLL RAND 1. GENERALIDADES 1. 1.DATOS OPERACIONALES LADO AIRE TEMPERATURAS. Temperatura de entrada primera etapa: 80º F Temperatura salida primera etapa:
280º F
Temperatura salida del interenfriador: Temperatura salida segunda etapa:
140º F 330º F
Temperatura salida del postenfriador
28
100º F
100º F. 300º F. 160º F. 350º F. 120º F.
Operación de Compresores
29
PRESIONES Presión salida primera etapa:
30 psig
Presión salida segunda etapa:
35 psig.
110 psig máx.
29
Operación de Compresores
30
LADO AGUA TEMPERATURAS Temperatura de entrada al sistema:
88º F.
Temperatura saliendo del interenfriador: 115º F. Temperatura saliendo de la cámara baja:
90º F. 125º F.
110º F.
Temperatura saliendo de la cámara alta: 125º F.
130ºF. 135º F.
PRESIÓN Entrada:
± 50 psig.
Salida:
± 45 psig.
LADO ACEITE TEMPERATURAS Hacia el sistema:
130º F.
Retornando al cárter:
140º F.
Rango de la válvula termodinámica:
160º F.
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
Operación de Compresores
31
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.
31
Operación de Compresores
32
PATIN
CRUCETA SHIM O CALZAS
CONDUCTO DE LUBRICACIÓN PATIN CASQUETE
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 32
Operación de Compresores
33
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.
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.
ASIENTO
MUELLE
CHANNEL PLATO DE PARE
CHANNEL
SPRING
PLATO DE ASIENTO
EMPAQUE ASIENTO
PLATO DE PARE
Fig. Nº 4. Válvulas de Succión y Descarga.
33
EMPAQUE
Operación de Compresores
34
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
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 DELA VÁLVULA
PLATODE PARE
MUELLES PLATO DE ASIENTO
CHANNELS
GUÍAS
GUÍAS CHANNELS
PLATO DE ASIENTO MUELLES
ASIENTO DE LA VÁLVULA PLATO DE PARE
EMPAQUE
EMPAQUE
Fig. Nº 5. Partes de Válvulas de Succión y Descarga
34
Operación de Compresores
35
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 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 35
Operación de Compresores
36
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. TAPÓN TORNILLO DE AJUSTE PIÑÓN IMPULSOR PERFORADO
PASAJE DE RETORNO
RESORTE DE AJUSTE
SUCCIÓN
DESCARGA
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.
36
Operación de Compresores
37
Alojamiento
Cojinete
Eje
Aceite
Fig. Nº8 Lubricación de Casquetes.
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.
37
Operación de Compresores
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ACEITE A CILINDROS
LUBRICADOR BOMBA DE LUBRICACIÓN VÁLVULA TERMOSTATICA
FILTRO
ENFRIADOR
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.
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
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Operación de Compresores
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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. 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. 39
Con una pequeña aceitera que
Operación de Compresores
40
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. 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.
40
Operación de Compresores
41
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
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.
41
Operación de Compresores
42
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. 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. 42
Operación de Compresores
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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.
TAPAS DE LAS CAMISAS
O Í V S E D
ENTRADA TAPAS DE LAS CAMISAS
MOTOR RETORNO
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. cantidad varía según la localidad y las condiciones atmosféricas.
La A
veces la condensación alcanza un promedio de 3 galones por hora en un 43
Operación de Compresores
44
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.
SALIDA DE AGUA
ENTRADA 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.
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
44
Operación de Compresores
de baja.
45
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 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 45
Operación de Compresores
46
la solució solución n durant durante e el period periodo o de limpie limpieza. za.
Cuando Cuando los tubos tubos estén 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 3. LIMPIEZA DE LAS LAS CAMISAS CAMISAS DE LOS LOS CILINDROS 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 paso del del agua. agua.
Loss paso Lo pasoss obst obstrui ruido doss inte interf rfer erir irán án el enfr enfria iami mien ento to
adecuado que puede resultar en daños a pistones y cilindros. Ocas Ocasio iona nalm lmen ente te se debe deben n reti retira rarr las las tapa tapass de los los cili cilind ndro ross para para inspeccion inspeccionar ar pasos y camisas. camisas. Si se encuentran encuentran depósitos depósitos de lodos 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 mallas ó filtros. La mejor manera manera de limpiar los los pasos de aire es retirando las válvulas y removiendo la suciedad y las trazas de carbón.
4. 4.LAVADO 4. LAVADO EN CONTRAFLUJO CONTRAFLUJO El lavado en contraflujo se debe efectuar periódicamente de tal manera que asegure un correcto enfriamiento en cada una de las partes del compre compresor. sor.
Lavar Lavar en contraf contrafluj lujo o consis consiste te en circular circular agua fresca fresca ó
caliente en sentido sentido contrario al flujo flujo normal. Para efectuar esta limpieza en un co comp mpre reso sorr Inge Ingers rsol olll Ra Rand nd teng tenga a en cuen cuentta las las sigu siguie ient ntes es recomendaciones. * En los compresore compresoress C 904 / 06 / y 2401 efectúe efectúe el lavado lavado a cada una de las partes partes - intere interenfr nfriad iador, or, camisa camisas, s, posten postenfri friado adorr y enfria enfriador dor de aceite - independientemente. independientemente.
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Operación de Compresores
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* Efectúe Efectúe soplados soplados con aire, si no existe facilidad facilidad permanente permanente,, instale una línea para este propósito. * Aísle ó bloquee la parte que ya se encuentra limpia limpia con el fin de evitar que el sucio de las restantes dañe el trabajo ya realizado. * Ventee y lave en contraflujo contraflujo el equipo hasta que asegure un desalojo desalojo total del aire * En los compresores C 907 907 / 08 / 09 09 y 2404 2404 el lavado se realiza realiza a todo el tren ó circuito de enfriamiento a la 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 NOTA..
Cuan Cuando do el lavad lavado o en contr contra a fluj flujo o se efect efectúa úa porqu porque e las las
temperatura temperaturass están altas, hágalo hágalo con agua caliente caliente - retorno 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 puede presentar por por se sev vero ero ensu ensucciam amiient ento y fal falla en las las pro protec teccion cione es por por alt alta temperatura.
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.
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Operación de Compresores
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5. 1.SISTEMAS 1. SISTEMAS DE REGULACIÓN La regu regula laci ción ón en los los co comp mpre reso sore ress Inge Ingerso rsoll ll se pued puede e logr lograr ar de dos dos maneras diferentes, dependiendo de la carrera del compresor.
5. 1. 1.
REGUL REGULACI ACIÓN ÓN CON DESCA DESCARGA RGADOR DORES ES DE AIRE AIRE LIBRE LIBRE
Este Este sistem sistema a es utili utiliza zado do en los co comp mpre reso sore ress de 7" de carrer carrera. a.
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 so bre los los chan channe nels ls de la válv válvul ula a obli obligá gánd ndol ola a a perm permane anece cerr abie abiert rta a evitando la compresión.
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Operación de Compresores
5. 1. 2.
49
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.
49
Operación de Compresores
50
CONTRATUERCA TAPA
C
ANILLOS DEL PISTÓN
B O L S I L L O
B
GUÍA DE LA VÁLVULA
CILINDRO
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
50
Operación de Compresores
51
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. CONTRATUERCA
CÁMARA DE CONTROL DE PRESIÓN
RESORTE DE AJUSTE
VÁLVULA PILOTO
ORIFICIO FIJO D PRESIÓN DE DESCARGA
DIAFRAGMA INFERIOR PRESIÓN EXHOSTO
VÁLVULA DE OPERACIÓN
PISTÓN DE CONTROL
A INDICADOR DE CARGA
EXHOSTO VÁLVULA RELEVADORA
BALÍN 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
51
Operación de Compresores
52
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.
52
Operación de Compresores
5. 3. 4.
53
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.
53
Operación de Compresores
54
GUÍA DE LA VÁLVULA
ANILLOS DEL PISTÓN VÁLVULA
A INTERENFRIADOR
A SUCCIÓN DEL COMPRESOR
A INTERENFRIADOR
A SUCCIÓN DEL COMPRESOR
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
A F
EXHOSTO
B
D C
E
DEL INTER ENFRIADOR
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. 54
Operación de Compresores
55
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 ) 55
Operación de Compresores
56
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.
56
Operación de Compresores
57
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.
57
Operación de Compresores
6.
58
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.
58
Operación de Compresores
13.
59
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 ). 59
Operación de Compresores
60
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
60
Operación de Compresores
61
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.
61
Operación de Compresores
10. 1.
62
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. 62
Operación de Compresores
NOTA:
63
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. 63
Operación de Compresores
64
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 64
Operación de Compresores
65
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.
65
Operación de Compresores
66
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. 66
Operación de Compresores
67
* 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. 67
Operación de Compresores
68
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 68
Operación de Compresores
69
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 69
Operación de Compresores
70
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
H1 S4
S1
H3
H2 S2
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: 70
Operación de Compresores
71
1. Mida el desgaste después de 500 horas de trabajo. 2. Mida el desgaste después de 1000 1000 horas de trabajo. 3. Mida el desgaste después de 2000 2000 horas de trabajo. Habi Ha bien endo do obte obteni nido do es esta tass me medi dida dass se pued puede e pred predec ecir ir cuan cuando do es necesario realizar la inspección.
3.
VÁLVULAS
Las válvulas son de tipo cheque cheque y están están ensambladas así: Un asiento de la válvula y una guarda de la válvula sostenidos juntos por un tornillo cent ce ntra rall co con n su resp respec ecti tiva va tuer tuerca ca..
Entr Entre e la guar guarda da y el as asie ient nto, o,
empezando por el asiento, se encuentran un plato y uno ó más dampers además además de los resortes resortes de cierre y los los resortes resortes de los dampers. 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 ellas es eléctrica y se utiliza antes de arrancar el 71
Operación de Compresores
72
compre compresor sor para prelubr prelubric icar ar a las partes partes mencio mencionad nadas. as.
La segunda segunda
bomba es de tornillo y está acoplada al cigüeñal y queda en servicio tan pronto pronto arranca arranca el compres compresor. or. Ambas Ambas bombas bombas tienen tienen una presión 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 litr litros os y es pasa pasado do por por un enfr enfria iado dorr para para reti retirar rarle le el ca calo lorr adqu adquir irid ido o durante su recorrido y trabajo. Entre la descarga de la bomba y la salida del del enfr enfria iado dorr hay hay una una líne línea a so sobr bre e la cual cual es está tá mont montad ada a la válv válvul ula a termostática que controla la temperatura del aceite en 130º F a la salida del enfriador con el fin de mantenerlo en óptimas condiciones. condiciones. Una vez el aceite ha sido enfriado, enfriado, es filtrado existiendo existiendo para ello una pareja de filtros filtros permanecie permaneciendo ndo uno siempre siempre disponible disponible..
Una caída caída de presión
mayor de 5 psig a través del filtro que está en servicio indica que este está sucio sucio y se debe cambiar. cambiar. Después Después de pasar el aceite aceite por el filtro filtro pasa a realizar su trabajo. Sobre la línea línea de aceite aceite están instaladas 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 72
Operación de Compresores
73
En la operación de cambio se debe tener en cuenta los siguientes pasos: 1. Abra el venteo del filtro que está está fuera de servicio. servicio. 2. Llene el filtro. 3. Después de desalojar el aire cierre el venteo. 4. Ponga en servicio servicio el filtro filtro girando la palanca que se halla halla en la parte superior de los filtros. 5. Destape el filtro que sacó de servicio servicio y lávelo. lávelo. 6. Coloque el filtro filtro nuevamente, llénelo llénelo con aceite y coloque la tapa. tapa.
5. SISTEMA DE ENFRIAMIENTO Todas las observaciones y procedimientos vistos sobre este tema en el capi ca pitu tulo lo de los los co comp mpre reso sore ress Inge Ingers rsol olll Ra Rand nd so son n apli aplica cabl bles es a los los compresores Thomassen.
Enfriador de Aceite Entrada de Agua de Enfriamiento
Postenfriador
Retorno de agua de enfriamiento
Suiche de no Flujo
Fig. Nº 4. Sistema de Enfriamiento.
5. 1. LAVADOS EN CONTRAFLUJO
73
Operación de Compresores
74
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 74
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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 75
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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
25 50
CILINDRO DE ALTA
HE
HE
HE + CP
HE + CP
75
HE + CE - CP
100
HE + CE + CP
HE + CE - CP HE + CE + CP
NOTA . HE. Válvulas lado cabezal. CE. Válvulas lado cigüeñal. CP. Válvulas de bolsillos.
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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
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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. SuichedeIndicadores deCarga
25%
Señal desdeel Control deCapacidad de3 a15 psig.
50 %
75 %
100 %
Airede Suministro A 60 PSIG
CambiaVías
A VálvulasHE
A VálvulasCP
A VálvulasCE
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.
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3.
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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. 79
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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.
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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
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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 82
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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 83
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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.
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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
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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
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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.
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BOMBA DE AGUA RESISTENCIA ENFRIADOR DE ACEITE
R O D A I R F N E A
TERMOSTATOS REGULADORES
BLOQUE
ENFRIADOR DE AIRE
RESISTENCIA DE PRECAL.
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. RETORNOS INYECTOR
BOQUILLA DEPOSITO DE COMBUSTIBLE
VÁLVULA DE BARRIDO VÁLVULA REGULADORA
BOMBA DE INYECCIÓN
BOMBA DE ALIMENTACIÓN
FILTRO
FILTRO BOMBA MANUAL DE CEBADO
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
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suministran grandes volúmenes a presiones relativamente bajas. El aire 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. 89
El
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sistema de lubricación puede tener también una bomba de lubricación 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.
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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. 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.
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