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La planta correcta para cada aplicación

Artículo técnico - Compresión de gas en la industria de refrigeración y de gases de proceso

Compresión de gas en la industria de refrigeración y de gases de proceso

Los diseños personalizados para un transporte y compresión óptimos en la industria de refrigeración y de gases de proceso solo se pueden lograr si las necesidades de cada caso se corresponden al cien por ciento con el diseño de la máquina seleccionada. Por consiguiente, antes de tomar una decisión de compra, es básico considerar detalladamente y en todo momento las circunstancias imperantes en cada caso desde dos perspectivas: Desde la perspectiva del futuro operador de la planta resultan cruciales las necesidades actuales del proceso. Y desde el punto de vista del proveedor de los equipos, que debe satisfacer tales necesidades seleccionando el diseño óptimo de la máquina. Sin embargo, un fabricante solo podrá cumplir estas condiciones si cuenta con los conocimientos especializados necesarios y la gama de maquinaria correspondiente. Aerzen Maschinenfabrik fabrica sopladores de desplazamiento positivo desde 1868 y compresores de tornillo desde 1943. Asimismo, Aerzen suministra sopladores y compresores para la compresión de gas en la industria de refrigeración y de gases de proceso desde hace más de 60 años. Durante este tiempo AERZEN se ha convertido en un proveedor mundial de equipos para este sector especializado de gran reconocimiento en muchas industrias, incluidas la química y petroquímica, siderúrgica y de la sosa cáustica, así como en la producción de gas natural. En AERZEN el enfoque principal es: «Analizar detalladamente la situación actual del cliente antes de cualquier otra consideración. Los criterios esenciales son la composición del gas a comprimir, la presión y temperatura de admisión, la presión y temperatura de salida necesarias, la temperatura ambiente, los caudales esperados y las cantidades de agua de refrigeración disponibles para el enfriamiento. Estos y otros parámetros son condiciones previas esenciales para poder hacer un presupuesto personalizado que también contemple necesidades particulares, por como motores especiales, variadores de frecuencia y medidas de aislamiento acústico, entre otras.» Los equipos para la compresión de gases deben cumplir requisitos muy específicos y exigentes en todas las aplicaciones. A causa de los gases parcialmente inflamables o tóxicos, además de caracterizarse por una muy alta tecnología de hermeticidad al gas ; estos también deben cumplir las normas operativas pertinentes exigidas por el cliente (p. ej. ATEX y los certificados de atmósferas explosivas). Además, los materiales a emplear dependen de la sustancia que se bombee y de los requisitos del proceso que existan en la propia planta. Por consiguiente, en función del tipo de máquina se usarán elementos de hierro fundido nodular, acero colado o acero inoxidable. 

Tres sistemas de compresión para soluciones personalizadas

Si bien la empresa es un importante actor mundial, el tamaño de la empresa y su gran flexibilidad como fabricante ofrecen claras ventajas a la hora de tomar una decisión informada y dirigida. Para una solución de compresión de gas a la medida para la industria de refrigeración y de gases de proceso AERZEN ofrece una amplia gama de sopladores de desplazamiento positivo de aire sin aceite, así como compresores de tornillo con inyección de aceite y compresión sin aceite en los siguientes rangos: 

Sopladores de desplazamiento positivo sin aceite

Serie GR
Presión diferencial de hasta 1,5 bar
Caudal de entrada de 100 a 50 000 m³/h
Serie GQ

Presión diferencial de hasta 1,5 bar
Caudal de entrada de 15.000 a 100.000 m³/h

Compresor de tornillo

Compresión con inyección de aceite
Serie VMY 36 (refrigeración y gas de proceso)
Presión diferencial en una etapa de hasta aprox. 20 bar,
Caudal de aspiración de 500 a 8.900 m³/h
Serie VMY 56 (refrigeración y gas de proceso)
Presión diferencial de hasta 25 bar;
Caudal de aspiración de aprox. 300 a 2.700 m³/h.

Compresión sin aceite
Serie VR
Presión diferencial de hasta 52 bar
Caudal de aspiración de aprox. 650 a 120.000 m³/h

Tras una cuidadosa preparación en las etapaetapas de presupuesto, ingeniería y proyecto, así como en el corto plazo de puesta en funcionamiento –a pesar de su complejidad– el cliente siempre recibe una solución con un alto grado de personalización, sofisticación y robustez. Los compresores de gas AERZEN ofrecen al operador un alto nivel de calidad gracias a su tecnología de vanguardia, alta eficiencia energética y larga vida útil que puede superar los 30 años. 

Sopladores de desplazamiento rotativo de la serie GR

La serie GR de compresión sin aceite y doble hoja incluye compresores de gas de proceso para presiones diferenciales de hasta 1.500 mbar y caudales de aspiración de aire de 100 a 50.000 m³/h. Los sistemas, que funcionan según el principio del desplazamiento positivo, pueden adaptarse automáticamente a los cambios que se produzcan en las condiciones de servicio. Estos se emplean, por ejemplo, como hornos de coque y sopladores de gas para altos hornos en la industria siderúrgica, y para la compresión de gases mezclados con H2, CH, CO, vapor de agua y gases específicos críticos o tóxicos. En función de las necesidades del proceso AERZEN puede usar diferentes materiales como hierro fundido nodular, acero fundido o fundición en acero inoxidable en estos sistemas de compresión sin aceite, incluyendo los rotores y las diferentes variantes de sellado para la cámara de impulsión. En este caso las cámaras de aceite e impulsión se encuentran completamente separadas por cámaras neutras. Gracias a su diseño especialmente robusto los sistemas son resistentes a las impurezas contenidas en el gas, como polvo, partículas de alquitrán y suciedad o fracciones líquidas. Para la limpieza y el enfriamiento se puede inyectar agua o disolventes, así como productos de limpieza o agentes refrigerantes. 

Sopladores de desplazamiento positivo de la serie GQ

Para presiones diferenciales de hasta 1,2 bar (en pedidos especiales como equipo en una etapa hasta 1,5 bar o como equipo en dos etapas hasta 3,0 bar), los sopladores de desplazamiento positivo sin aceite similares de la serie GQ están disponibles para caudales de aspiración de aire de 15.000 a 100.000 m³/h. Para presiones diferenciales de hasta 2,0 bar, por ejemplo con procesos Midrex® en la industria siderúrgica, varios sistemas trabajan en paralelo y como sistemas en dos etapas. Los sistemas de la serie GQ también emplean el principio del desplazamiento positivo. Ellos también se pueden adaptar automáticamente a los cambios que se produzcan en las condiciones de operación. Las máquinas de la serie GQ se emplean principalmente en la industria siderúrgica para la compresión de gas de proceso y refrigeración y para ello están equipadas con un sellado laberíntico especial para la cámara de transporte. Como reto extremo y ejemplo del gran nivel de experiencia de AERZEN la serie GR está homologada según las normas del Comité Técnico de Seguridad Nuclear de Alemania (KTA) como sopladores rotativos de aire sin aceite para la compresión de vapor de agua en circuitos secundarios de centrales nucleares. Estos sopladores representan los más altos estándares de fabricación, procedimientos de inspección y certificado de pruebas. Para estos pedidos solo los trabajos preparatorios, las pruebas previas y la adquisición de materias primas pueden llevar hasta tres años antes de iniciar la producción. Todos los sistemas GQ son relativamente resistentes a las impurezas contenidas en el gas (como polvo, suciedad o fracciones líquidas). La inyección continua de agua se puede usar para enfriar el gas y limpiar la cámara de impulsión. 

Compresor de tornillo de la serie VMY con inyección de aceite para la industria de refrigeración

<font face="Arial, serif">Al principio, durante muchos años y con gran éxito, AERZEN solo desarrollaba y fabricaba las etapas del compresor de tornillo para comprimir con inyección de aceite que más tarde los fabricantes de sistemas incorporaron y distribuyeron en sus soluciones de enfriamiento funcional. Desde 2012 una filial especializada en sistemas de refrigeración se hace cargo de las ventas, la ingeniería de diseño y el embalaje. AERZEN HUNGÁRIA KFT., en Esztergom (Hungría), opera como centro de excelencia y ofrece sistemas con compresores de tornillo de la serie VMY para aplicaciones de refrigeración a nivel mundial. Los sistemas de separación de aceite integrados reducen el contenido residual del aceite entre 1 y 5 mg/m³. La serie VMY de sistemas de refrigeración de AERZEN con inyección de aceite permite ajustar el producto de un 100 a un 20% mediante un control integrado del flujo para una compresión particularmente rentable de gas natural, gases inertes, amoníaco, helio, hidrocarburos, cloruro de hidrógeno, bióxido de carbono, mezclas de gases y gases de proceso. La inyección de aceite hace que el compresor no sea sensible a los cambios de volumen, temperatura y presión. Los compresores de tornillo AERZEN de la serie VMY se emplean en circuitos cerrados de refrigeración (amoníaco, freón, helio).</font>

Compresores de tornillo con inyección de aceite de la serie VMY para la compresión de gases de proceso.

Los compresores de tornillo de la serie VMY de AERZEN con inyección de aceite se adaptan para satisfacer las necesidades de los gases de proceso. Estos se usan para la compresión de gas natural, gases inertes, hidrocarburos y otras mezclas de gases de proceso. Los campos de aplicación son diversos: equipos de generación de energía, de sustancias químicas y petroquímicas, etc. La inyección de aceite hace que el compresor resista las variaciones de volumen, temperatura y presión de gas. Se pueden alcanzar niveles residuales de entre 5 y 1 ppm integrando la separación de aceite dentro del alcance de suministro.

Compresores de tornillo libres aceite de la serie VR para tecnología de gases de proceso

Gracias a la operación sin aceite y la opción de inyectar agua los compresores de tornillo de la serie VR de AERZEN con aspiración de gas superior y salida de gas por la parte inferior pueden usarse para aplicaciones con gases de diferentes pesos moleculares, impurezas o una tendencia a la polimerización y para procesos donde no pueda haber aceite. Los límites operativos del equipamiento están determinados por los rengos de presión y temperatura, y la velocidad admisible del compresor. Los compresores se pueden cargar mecánicamente con presiones diferenciales de hasta 12 bar (rangos de alta presión hasta 25 bar) a una temperatura máxima de descarga de 250°C (160°C con etapas de compresión en acero inoxidable). Los compresores de tornillo en una etapa y multi etapa para gases de proceso están disponibles con enfriamiento intermedio. Las unidades de compresión funcionan con caudales desde 600 m³/h a 120.000 m³/h y velocidades de rotor principal de 2.000 a 20.000 1/min. Los compresores de tornillo AERZEN sin aceite para gases de proceso tienen un perfil de rotor asimétrico 4+6 (rotor macho 4 dientes, rotor hembra 6 dientes). Esta combinación de perfiles hace que el diámetro del núcleo del rotor sea relativamente robusto para soportar las caídas de presión admisibles. En el compresor se pueden tener en cuenta normas legales internacionales como API 619613614671, 613, 614, 671 etc., (NACE) y las especificaciones particulares del cliente. Los compresores de tornillo de la serie VR se emplean en plantas químicas y petroquímicas como refinerías, coquerías, fábricas de cloro y siderúrgicas para transportar gases de combustión, gases de coque, de horno de cal, mixtos y gases con concentraciones de ácido sulfhídrico (gas ácido). La inyección de agua se utiliza para ciertos gases donde se deba reducir su temperatura para su funcionamiento. De este modo se evitan polimerizaciones como la concentración de butadieno, lo cual es necesario para la preparación del caucho de estireno-butadieno. También se puede inyectar disolventes temporalmente para purificar. El efecto limpiador de la inyección de agua y del de agua de sellado se considera una ventaja especial de los compresores sin aceite de la serie VR, ya que las impurezas provenientes de gases como el alquitrán, la naftalina y restos de polímeros polimerizados se acumulan en los rotores y en las paredes de la carcasa.

Conclusión

No existe una solución estándar para la compresión de gases en la industria de refrigeración y de gases de proceso. Casi todas las aplicaciones necesitan una solución específica que se debe identificar mediante una estrecha cooperación entre el proveedor y el operador durante la etapa de planificación. Gracias a su amplia y variada gama de productos, AERZEN es capaz de ofrecer las condiciones óptimas para soluciones a la medida en compresión de gases para la industria de refrigeración y de gases de proceso. Pero dada su vasta experiencia y sus seis décadas trabajando a nivel mundial en diversas áreas, AERZEN también puede proporcionar soluciones específicas para cada cliente que sean económicamente viables, con un diseño resistente y optimizado para ahorrar energía durante la compresión.

Autor: Norbert Barlmeyer, redactor técnico de Druckluft-Technik, Bielefeld (Alemania).