Cuando los ingenieros diseñan o mantienen un cilindros compresoresA menudo se hacen tres preguntas. En primer lugar¿Cómo interactúan los principales componentes? Segundo¿Qué principios de funcionamiento afectan a la eficiencia? Tercera¿Qué materiales resisten el calor, la presión y el desgaste? Respondemos a las tres preguntas, y lo hacemos paso a paso, para que pueda acortar los tiempos de inactividad y, por tanto, reducir los costes de explotación.

1. Componentes básicos de un cilindro compresor

Un cilindro moderno contiene varias piezas críticas, y cada una de ellas realiza una tarea única; aun así, trabajan juntas a la perfección.

Dado que cada componente desempeña un papel vital, un fallo en una pieza puede, en consecuencia, dañar todo el compresor.

2. Principio de funcionamiento

A cilindro compresor alternativo sigue un sencillo ciclo de cuatro pasos:

1. Succión - Cuando el pistón se desplaza hacia abajo, las válvulas de admisión se abren y el gas entra en el cilindro.

2. Compresión - El pistón se invierte, se mueve hacia arriba y comprime el gas atrapado.

3. Descarga - Cuando la presión del gas supera la presión del lado de descarga, las válvulas de salida se abren, liberando el gas comprimido.

4. Reampliación - Queda un pequeño volumen libre; sin embargo, el gas interno se expande, reduciendo ligeramente la eficiencia volumétrica. Por lo tanto, los diseñadores minimizan la holgura siempre que sea posible.

Dado que el movimiento se repite docenas de veces por segundo, los ingenieros deben equilibrar la velocidad del pistón, la carga del vástago y la temperatura del gas. De lo contrario, la fricción y el calor acortarán la vida útil de los componentes.

3. Selección de los materiales adecuados - Guía práctica

La elección del material determina la seguridad y la vida útil. Por lo tantodebe hacer coincidir las propiedades del metal o del polímero con la presión, la temperatura y la química del gas.

• Bloque de cilindros - La fundición gris ofrece una amortiguación rentable; el acero forjado soporta presiones extremas (superiores a 250 bar).

• Camisa de cilindro - El acero nitrurado resiste las rozaduras; el cromado reduce la fricción; los revestimientos de PTFE son adecuados para el servicio sin aceite.

• Pistón - La aleación de aluminio disipa el calor rápidamente; sin embargo, el acero inoxidable soporta los gases corrosivos o a alta presión.

• Anillos y bandas para jinetes - Las mezclas de PTFE/grafito proporcionan baja fricción en servicio de hidrógeno o nitrógeno sin aceite, mientras que los anillos de fundición prosperan en servicio de aire lubricado.

• Placas de válvula - El Inconel sobrevive a altas temperaturas de CO₂, mientras que las válvulas de titanio resisten la fatiga en unidades móviles ligeras.

Cuando el gas transporta H₂S o CO₂, los diseñadores añaden revestimientos resistentes a la corrosión. Además, especifican elastómeros compatibles con el gas de proceso, para que las fugas nunca pongan en peligro al personal.

4. Cinco puntos débiles comunes y cómo se resuelven con un diseño adecuado del cilindro

5. Consejos prácticos para especificar un cilindro compresor

1. Revestimiento de liner Match a la sequedad y presión del gas.

2. Especifique el material de la válvula por temperatura - Inconel por encima de 180 °C, inoxidable por debajo.

3. Limitar la velocidad del pistón hasta ≤ 4 m/s para servicio petroquímico pesado de carrera larga.

4. Utilice una refrigeración adecuadaPor lo tanto, controle tanto la temperatura de entrada del agua del cilindro como el caudal.

5. Verificar la tolerancia entre el pistón y la camisa, porque el juego cambia con el aumento de temperatura.

Conclusión: Elija bien los materiales y alargue la vida del compresor

Dado que cada componente de un cilindro compresor afecta a la eficiencia, siempre debe tener en cuenta la química del gas, la presión de funcionamiento y la temperatura antes de seleccionar los materiales. En consecuencia, unas camisas, pistones y válvulas bien elegidos mejorarán la fiabilidad y reducirán los costes de mantenimiento. Keepwin ofrece asesoramiento personalizado sobre el diseño de cilindros, actualizaciones de materiales y paquetes completos de compresores, así que póngase en contacto con nuestro equipo de ingeniería ahora y aumente el rendimiento de su sistema.

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