Descripción
Compresor de nitrógeno LW-18/12: compresor de nitrógeno de alta presión y caudal medio, sin aceite, para aplicaciones industriales exigentes.
Diseñado para ofrecer 18 m³/min a una presión de descarga de 1,20 MPa, el LW-18/12 es un compresor de nitrógeno de pistón de dos etapas y dos filas, libre de aceite, específicamente diseñado para la inyección de nitrógeno a alta presión, la síntesis química y la distribución de gases industriales especializados donde convergen la alta presión y la pureza absoluta. Sin contaminación por lubricante, con capacidad para funcionamiento continuo y optimizado para operar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en los entornos más exigentes.
Descripción general del producto
El Compresor de nitrógeno LW-18/12 Ocupa un nicho especializado dentro de nuestra cartera de compresores de pistón sin aceite, diseñado para aplicaciones donde la presión de descarga elevada tiene prioridad sobre el volumen de flujo absoluto. Con una capacidad nominal de 18 m³/min y una excepcional Presión de descarga de 1,20 MPaEsta unidad cierra la brecha entre los compresores de nitrógeno estándar de presión media y el ámbito de ultra alta presión de los compresores de gases especiales multietapa.
Lo que distingue al LW-18/12 de las alternativas convencionales de alta presión es su mecanismo de compresión totalmente libre de aceite Utiliza aros de pistón y bandas de deslizamiento de compuesto de PTFE autolubricantes. Esta filosofía de diseño elimina cualquier posibilidad de contaminación por hidrocarburos en el flujo de nitrógeno, lo que hace que la unidad sea inmediatamente apta para la síntesis química de alta pureza, la inyección de nitrógeno de grado farmacéutico y el suministro de gas de proceso de grado electrónico sin necesidad de etapas de purificación adicionales posteriores. La certificación libre de aceite es particularmente crítica a 1,20 MPa, ya que la contaminación por aceite a alta presión se vuelve exponencialmente más difícil y costosa de eliminar.
Es dos etapas, dos filas (二列二级) La configuración está optimizada termodinámicamente para la alta relación de presión requerida por la descarga de 1,20 MPa. La compresión por etapas con enfriamiento entre etapas limita la temperatura de descarga de cada cilindro a rangos operativos seguros, preservando la integridad de los elementos de sellado de PTFE y extendiendo la vida útil de la válvula. La construcción robusta—2632 × 1550 × 2332 mm y 3,00 toneladas—refleja la ingeniería de alta resistencia necesaria para soportar un funcionamiento a alta presión, manteniendo al mismo tiempo el tamaño compacto característico de la serie LW.
Especificaciones técnicas – LW-18/12
| Parámetro | Valor | Unidad |
|---|---|---|
| Modelo | LW-18/12 | – |
| Patrón | Dos etapas, dos filas (二列二级) | – |
| Capacidad | 18 | m³/min |
| Presión de descarga | 1.20 | MPa |
| Dimensiones del compresor (largo × ancho × alto) | 2632 × 1550 × 2332 | mm |
| Peso | 3.00 | t |
| Fuerza | 160 | kW |
| Voltaje | 380 | V |
| Medio gaseoso | Nitrógeno (N₂) | – |
| Lubricación | Sin aceite | – |
* Todas las especificaciones se basan en condiciones de referencia estándar (ISO 1217, Anexo C). El rendimiento real puede variar según la altitud del lugar, la temperatura ambiente y las condiciones de entrada.
Características principales y ventajas de ingeniería
1. Tecnología de sellado de PTFE sin aceite y de alta presión
El LW-18/12 emplea un sistema especializado Sistema de anillos de pistón y bandas de guía autolubricantes Fabricado con compuestos de PTFE de alto rendimiento reforzados con fibra de vidrio, partículas de bronce y disulfuro de molibdeno. Esta formulación avanzada logra un coeficiente de fricción inferior a 0,06 sin lubricación externa con hidrocarburos, eliminando por completo el riesgo de arrastre de vapor de aceite incluso a las elevadas temperaturas asociadas con una presión de descarga de 1,20 MPa. Para los operadores en síntesis química y fabricación farmacéutica, esto ofrece Cumplimiento nativo con la norma ISO 8573-1 Clase 0 Sin el gasto de capital, el consumo excesivo de energía ni la carga de mantenimiento de los sistemas de eliminación de aceite a alta presión que, de otro modo, serían obligatorios a este nivel de presión.
2. Compresión en dos etapas para relaciones de presión extremas
El arquitectura de compresión de dos etapas La eficiencia termodinámica del LW-18/12 es crucial para alcanzar la presión de descarga de 1,20 MPa a partir de las condiciones típicas de entrada de nitrógeno (0,05–0,10 MPa). Al dividir la relación de presión extrema entre un cilindro de baja presión y uno de alta presión, el compresor limita la temperatura de descarga de cada etapa a menos de 160 °C. Un intercooler de carcasa y tubos de alta eficiencia entre las etapas elimina el calor de compresión, evitando la degradación térmica de los elementos de sellado de PTFE y prolongando la vida útil de la placa de válvulas en aproximadamente 50% en comparación con los diseños de una sola etapa que intentan relaciones de presión equivalentes. El enfoque por etapas también mejora la eficiencia volumétrica, suministrando más nitrógeno por unidad de potencia consumida.
3. Construcción reforzada del cilindro de alta presión
El cilindro de alta presión del LW-18/12 está construido a partir de Hierro fundido gris GG30 con secciones de pared más gruesas y pernos de culata reforzados en comparación con los modelos de presión estándar. La culata cuenta con un sistema de juntas multicapa con anillos de fuego de acero inoxidable para evitar fugas de gases a 1,20 MPa. Los conjuntos de jaula de válvulas están fabricados con Barra forjada de acero inoxidable SS316L En lugar de piezas fundidas, se eliminan los riesgos de porosidad que podrían provocar fallos catastróficos bajo cargas de alta presión cíclica. Todos los componentes de alta presión se someten a inspección por partículas magnéticas (MT) y pruebas ultrasónicas (UT) 100% para detectar defectos subsuperficiales antes del ensamblaje.
4. Accionamiento de motor industrial estándar de 380 V
El LW-18/12 es impulsado por un Motor de inducción trifásico de 160 kW, 380 V, 50 Hz Con clasificación de eficiencia IEC 60034-1, clase IE3, la configuración estándar de baja tensión se integra directamente en los paneles de distribución industrial de 380 V existentes sin necesidad de infraestructura de media tensión. Esto hace que este modelo sea accesible para instalaciones que no dispongan de sistemas de barras colectoras de 6 kV o 10 kV. La potencia nominal de 160 kW está optimizada para un caudal de 18 m³/min y una presión de 1,20 MPa, logrando un equilibrio favorable entre el coste de inversión y la eficiencia operativa en aplicaciones de caudal medio y alta presión.
Escenarios de aplicación
Síntesis química a alta presión e inertización de reactores
En las instalaciones de fabricación de productos químicos, el LW-18/12 proporciona nitrógeno a alta presión para Inertización del reactor, preservación del lecho catalítico e inyección de nitrógeno de emergencia. en recipientes de proceso que operan a presiones elevadas. La presión de descarga de 1,20 MPa es suficiente para superar la presión de operación de los reactores químicos y columnas de destilación típicos, lo que permite la inyección directa de nitrógeno sin aumento de presión intermedio. El diseño libre de aceite es absolutamente fundamental en la síntesis química, ya que incluso trazas de contaminación por aceite pueden envenenar catalizadores de metales preciosos, iniciar reacciones secundarias no deseadas o contaminar corrientes de productos de alta pureza. La capacidad de 18 m³/min permite el funcionamiento en paralelo de múltiples sistemas de reactores dentro de una planta química de tamaño mediano.
Inyección de nitrógeno a alta presión en productos farmacéuticos
Las instalaciones de fabricación farmacéutica requieren nitrógeno de alta pureza para Inertización de recipientes estériles, presurización de la cámara de liofilización (secado por congelación) y purga de la línea de llenado aséptico.. El Compresor de nitrógeno de alta presión LW-18/12 Proporciona la presión de 1,20 MPa necesaria para el funcionamiento de la cámara de liofilización, manteniendo la certificación ISO 8573-1 Clase 0 sin aceite. Su capacidad de 18 m³/min permite abastecer simultáneamente a varios liofilizadores, tanques de almacenamiento estériles y líneas de llenado en una planta farmacéutica de tamaño mediano. El diseño sin aceite elimina el riesgo de contaminación del producto, lo que podría provocar sanciones de la FDA o el rechazo del lote.
Suministro de gas de proceso a alta presión para electrónica
En la fabricación de semiconductores y la fabricación de pantallas planas, el nitrógeno se utiliza para Soporte para manipulación de obleas a alta presión, purga de la cámara y procesos de deposición química en fase vapor (CVD).La presión de descarga de 1,20 MPa del LW-18/12 es suficiente para la distribución de nitrógeno de alta pureza a los equipos de procesamiento que operan a presiones elevadas. La certificación libre de aceite es indispensable en la fabricación de productos electrónicos, ya que incluso una contaminación por aceite inferior a ppm puede causar defectos en las obleas, reducir el rendimiento de los dispositivos y comprometer el desempeño de los recubrimientos ópticos sensibles. Su capacidad de 18 m³/min permite el funcionamiento de un conjunto de equipos de procesamiento dentro de una sala limpia.
Llenado de cilindros de nitrógeno y distribución de gas
Los distribuidores de gases industriales y las estaciones de llenado de cilindros requieren compresores de nitrógeno de alta presión para llenar cilindros de gases industriales estándar (normalmente 15 MPa a 20 °C) desde fuentes de menor presión, como vaporizadores de nitrógeno líquido o generadores de membrana. El LW-18/12 sirve como refuerzo de primera etapa En un sistema de llenado multietapa, el nitrógeno se comprime de 0,10 MPa a 1,20 MPa para su posterior compresión a alta presión hasta alcanzar la presión del cilindro. El diseño sin aceite garantiza que los cilindros llenos cumplan con las especificaciones de pureza de los mercados de nitrógeno para uso médico, alimentario y electrónico, sin necesidad de evacuar ni purgar el cilindro debido a la contaminación por aceite.
Materiales y construcción
El LW-18/12 está fabricado con materiales de primera calidad seleccionados específicamente para su uso con nitrógeno a alta presión, resistencia a la corrosión y una vida útil prolongada en condiciones exigentes:
| Componente | Material | Especificación |
|---|---|---|
| Bloque de cilindros (LP) | Hierro fundido gris | GG25 / HT250, espesor de pared estándar |
| Bloque de cilindros (HP) | Hierro fundido gris | GG30 / HT300, pared reforzada, cabezal más grueso |
| Cigüeñal | Acero aleado forjado | 42CrMo4, Q&T, ISO 1940 G2.5, equilibrado dinámicamente |
| Anillos de pistón | Compuesto de PTFE-vidrio-bronce-MoS₂ | Autolubricante, resistente a altas temperaturas hasta 180 °C. |
| Bandas de jinete | Compuesto de PTFE | Guía del pistón, antidesgaste, tasa de desgaste <0,04 mm/1000 h |
| Jaulas de válvulas (HP) | Barra forjada SS316L | 100% inspeccionado por MT/UT, tolerancia de porosidad cero |
| Placas de válvulas | Acero inoxidable | Diseño con resorte de anillo concéntrico de acero inoxidable SS316L |
| Intercooler | Carcasa de acero al carbono / Tubos de acero inoxidable SS316 | ASME VIII Div.1, prueba hidrostática 1,5×, retención de 30 min |
| posenfriador | Carcasa de acero al carbono / Tubos de acero inoxidable SS316 | Diseño de tubo aleteado, apto para agua de refrigeración a 32 °C. |
| Juntas de alta presión | Enrollado en espiral SS316/Grafito | Anillos para fogata, conformes con la norma ASME B16.20 |
Todos los componentes sometidos a presión están diseñados y fabricados en estricta conformidad con ASME BPVC Sección VIII División 1 o las normas chinas GB 150. Cada junta soldada se somete a una inspección radiográfica (RT) 100% según la Sección V, Artículo 2 de ASME, y cada recipiente a presión terminado se somete a una prueba de presión hidrostática a 1,5 veces la presión máxima de trabajo admisible (MAWP) durante un período mínimo de 30 minutos. Los componentes de alta presión reciben una inspección adicional por partículas magnéticas (MT) y pruebas ultrasónicas (UT) para garantizar una tolerancia de cero defectos.
Guía de instalación y mantenimiento
Requisitos estructurales y de cimentación
El LW-18/12 tiene un peso en seco de 3,00 toneladas y un centro de gravedad aproximadamente 800 mm por encima de la placa base. El diseño de cilindros opuestos de dos filas proporciona un equilibrio de fuerza inherente, lo que permite la instalación en un losa de hormigón armado de 5 a 6 toneladasLa almohadilla debe montarse sobre aisladores de vibración elastoméricos (frecuencia natural de 8 a 12 Hz) para evitar la transmisión de vibraciones a equipos adyacentes sensibles, como instrumentos analíticos o herramientas de fabricación de precisión. Requisitos mínimos de espacio libre: 1,2 m en el lado opuesto al de accionamiento para el acceso a la válvula, 1,0 m en el lado de accionamiento para el mantenimiento del motor y 1,5 m por encima para el acceso de la grúa durante las revisiones generales.
Diseño del sistema de agua de refrigeración
La demanda de agua de refrigeración es aproximadamente 22 m³/h a una temperatura de entrada que no supere los 32 °C. El circuito de distribución de agua alimenta las camisas de los cilindros, el intercooler y el posenfriador en ramales paralelos. Especificaciones de calidad del agua: pH 6,5–8,5, sólidos disueltos totales < 500 mg/L, contenido de cloruro < 50 mg/L (para prevenir la corrosión de los tubos SS316 en los enfriadores de alta presión), sólidos en suspensión < 30 mg/L y dureza total < 300 mg/L como CaCO₃. Para instalaciones con agua de calidad marginal, se recomienda encarecidamente una torre de refrigeración de circuito cerrado con filtración de corriente lateral y tratamiento químico para prevenir la formación de incrustaciones y la corrosión en los intercambiadores de calor de alta presión.
Programa de mantenimiento preventivo
| Intervalo | Artículo de servicio | Acción requerida |
|---|---|---|
| A diario | Inspección operativa | Compruebe los niveles de vibración, el ruido anormal, el caudal de agua de refrigeración, la temperatura de descarga y la presión. |
| 250 horas | Inspección de la placa de válvulas | Retire e inspeccione las válvulas de succión/descarga para detectar depósitos de carbono, fatiga de los resortes o grietas. |
| 1.000 horas | Evaluación del desgaste de los anillos del pistón | Mida la holgura de la ranura del anillo; reemplace los anillos si la holgura supera los 0,20 mm. |
| 4.000 horas | Revisión intermedia | Reemplace todos los anillos de pistón, las bandas de retención y los conjuntos de placas de válvulas. |
| 8.000 horas | Revisión general | Inspeccione los muñones del cigüeñal, mida las holguras de los cojinetes principales, reemplace los cojinetes si son >0,08 mm. |
El diseño sin aceite del LW-18/12 simplifica drásticamente el mantenimiento en comparación con las alternativas lubricadas. No hay cambios de aceite que programar, ni muestras de aceite lubricante que analizar, ni elementos de filtro de aceite que reemplazar, ni cartuchos separadores de aceite que monitorear. Los principales elementos consumibles de desgaste son: Anillos de pistón y bandas de retención de PTFEEstas válvulas suelen tener una vida útil de entre 3500 y 5500 horas en condiciones de nitrógeno limpio a 1,20 MPa. Los conjuntos de válvulas de alta presión requieren inspecciones más frecuentes que los modelos de baja presión debido al mayor esfuerzo mecánico al que están sometidas las placas y los resortes.
Certificaciones de cumplimiento y seguridad
El compresor de nitrógeno LW-18/12 está diseñado, fabricado y probado para cumplir o superar las siguientes normas internacionales y marcos regulatorios:
ASME BPVC Sección VIII Div.1, GB 150-2011, PED 2014/68/EU Módulo A
IEC 60034-1 (eficiencia IE3), IEC 60204-1, ISO 12100 seguridad de maquinaria
ISO 8573-1 Clase 0 (Contenido de aceite), probado independientemente por TÜV Rheinland.
ISO 9001:2015 (Gestión de la calidad), ISO 14001:2015 (Gestión ambiental)
El nitrógeno se clasifica como un gas asfixiante simple. A una presión de descarga de 1,20 MPa, el LW-18/12 almacena una energía potencial significativa en el gas comprimido, y cualquier fuga puede desplazar rápidamente el oxígeno en espacios cerrados. Todas las instalaciones deben incorporar un monitoreo continuo de la deficiencia de oxígeno en la sala del compresor y en todas las áreas posteriores donde se distribuye nitrógeno a alta presión. Los sistemas de ventilación deben diseñarse para mantener concentraciones de oxígeno ambiental superiores a 19,5% de volumen según OSHA 29 CFR 1910.146. Los enclavamientos de parada de emergencia deben activarse a 19,5% O₂ (alarma) y activar el aislamiento automático del compresor a 18,0% O₂ (parada brusca). Se deben instalar válvulas de alivio de alta presión aguas abajo del compresor y dimensionadas según la Sección VIII de ASME BPVC. Los procedimientos de entrada del personal a las salas de compresores cerradas deben incluir monitores de oxígeno portátiles y un protocolo de sistema de compañeros.
Análisis de rendimiento y eficiencia
El LW-18/12 logra un consumo de potencia específico de aproximadamente 8,89 kW por m³/min de nitrógeno suministrado a una presión de descarga de 1,20 MPa. Esta potencia específica es mayor que la de los modelos de menor presión debido a la penalización termodinámica asociada a las elevadas relaciones de presión, pero sigue siendo competitiva dentro del segmento de compresores de pistón sin aceite de alta presión. A modo de comparación, los compresores de tornillo lubricados con aceite que operan a relaciones de presión equivalentes suelen consumir entre 9,5 y 10,5 kW/m³/min, mientras que los compresores de diafragma (frecuentemente seleccionados para servicio de alta presión sin aceite) pueden superar los 12 kW/m³/min.
En un programa operativo anual estándar de 8.000 horas, la ventaja de eficiencia del LW-18/12 frente a alternativas menos eficientes produce aproximadamente Ahorro energético anual de entre 72.000 y 144.000 kWh. Con una tarifa promedio de electricidad industrial de $0.08/kWh, esto representa una reducción de costos operativos directos de $5,760–$11,520 por año. Sin embargo, el principal impulsor económico para la selección de LW-18/12 suele ser el eliminación de consumibles relacionados con el aceite y evitación de equipos de extracción de aceite a alta presión en lugar de ahorros marginales de energía.
A 1,20 MPa, el costo y la complejidad de los equipos de eliminación de aceite posteriores se vuelven prohibitivos. Un compresor típico lubricado con aceite a esta presión requeriría múltiples etapas de filtración coalescente, adsorción con carbón activado e instrumentación de monitoreo continuo de aceite, consumiendo colectivamente entre 5 y 81 TP3T de la potencia de salida del compresor y requiriendo un gasto anual de mantenimiento de $8.000 a $15.000. El diseño sin aceite del LW-18/12 elimina por completo esta carga parásita y la carga de mantenimiento, ofreciendo una Coste total de propiedad significativamente menor para la compresión de nitrógeno a alta presión..
Capacidades de personalización y fabricación de equipos originales (OEM)
Ofrecemos opciones de personalización integrales para adaptar el LW-18/12 a los requisitos específicos de aplicaciones de alta presión, las condiciones del sitio y las limitaciones de integración:
- Paquetes llave en mano montados sobre patines: El compresor, el motor, el intercooler, el posenfriador, la instrumentación de alta presión y el panel de control vienen preensamblados sobre una plataforma de acero estructural con orejetas de elevación integradas y plantillas para pernos de anclaje. Las pruebas previas en fábrica de todos los sistemas de alta presión reducen el tiempo de puesta en marcha en campo y minimizan los riesgos iniciales.
- Configuraciones de áreas peligrosas: Se encuentran disponibles envolventes eléctricas y para motores que cumplen con las normas ATEX Zona 2 e IECEx para instalaciones en plantas de procesamiento químico donde ocasionalmente pueden presentarse atmósferas explosivas. Se pueden incorporar al sistema de control sistemas integrados de detección de gases y enclavamiento automático de ventilación.
- Control avanzado de procesos: PLC Siemens S7-1200 o Allen-Bradley CompactLogix opcional con pantalla táctil HMI de 10 pulgadas, monitorización remota mediante Modbus TCP/IP u OPC-UA e integración perfecta con los sistemas DCS/SCADA de la planta. El control automático de carga/descarga y la regulación de presión optimizan el funcionamiento para perfiles de demanda variables.
- Sistemas de seguridad de alta presión: Se pueden integrar válvulas de alivio de alta presión redundantes, conjuntos de discos de ruptura y válvulas de aislamiento automático para cumplir con los requisitos específicos del nivel de integridad de seguridad (SIL). Los transmisores de presión con salida de 4 a 20 mA permiten la monitorización continua de la presión de descarga.
- Protección ambiental: Sistemas de recubrimiento C5-M de grado marino para instalaciones costeras; componentes eléctricos tropicalizados para temperaturas ambiente de hasta 55 °C; y envolventes acústicas con clasificación IP54 que reducen el ruido de 84 dB(A) a 70 dB(A) a 1 metro.
- Fabricantes de equipos originales y marcas privadas: Colores de pintura personalizados, placas de identificación con la marca y paquetes de documentación localizados para distribuidores de equipos de gas e integradores de sistemas que prestan servicios a mercados industriales especializados.
Las configuraciones personalizadas están disponibles en Cantidad mínima de pedido: 1 unidadLa revisión de ingeniería y la elaboración de propuestas suelen requerir de 5 a 7 días hábiles. El plazo de entrega estándar es de 12 a 14 semanas; los pedidos repetidos se entregan en un plazo de 8 a 10 semanas a partir de la confirmación del pedido.
Caso práctico: Mejora del sistema de suministro de nitrógeno para la liofilización farmacéutica.
Cliente: Una planta de fabricación farmacéutica en Europa especializada en productos biológicos inyectables y vacunas.
Desafío: Las cámaras de liofilización (secado por congelación) de la planta requerían nitrógeno a alta presión (1,00–1,20 MPa) para la presurización y la colocación de los tapones. El suministro existente se basaba en cilindros de nitrógeno a alta presión que se entregaban semanalmente, con costes superiores a 180 000 €/año y frecuentes interrupciones del suministro durante el invierno. La planta también se enfrentaba a la presión regulatoria para reducir su huella de carbono derivada del transporte de los cilindros y las pérdidas por vaporización.
Solución: Suministramos un Compresor de nitrógeno sin aceite LW-18/12 Se combinó con un pequeño generador de nitrógeno VPSA (pureza 99,9%, 20 m³/min) en un chasis común. El LW-18/12 comprime el producto VPSA de 0,08 MPa a 1,20 MPa, alimentando directamente el colector de nitrógeno de la cámara de liofilización. El diseño sin aceite garantizó el cumplimiento de los requisitos del Anexo 1 de las GMP de la UE (fabricación estéril) para gases de proceso sin aceite. Se instaló un depósito de compensación de alta presión de 2 m³ aguas abajo para absorber los picos de demanda durante el ciclo de la cámara.
Resultados cuantificados después de 18 meses:
- Costo del suministro de nitrógeno: Reducido en 58% (180.000 € a 75.600 €/año) frente al suministro de bombonas
- Fiabilidad del suministro: Generación in situ 100%cero interrupciones relacionadas con el clima
- Pureza del nitrógeno: Constantemente >99,9% con un contenido de aceite <0,01 mg/m³, superando los requisitos de las Buenas Prácticas de Fabricación (BPF).
- Huella de carbono: Reducido en 65% mediante la eliminación del transporte de cilindros y las pérdidas por vaporización.
- Mantenimiento: Un servicio programado al año (intervalo de 4000 horas), en comparación con la manipulación semanal de cilindros.
- Periodo de recuperación de la inversión: 2,1 años basado únicamente en el ahorro en costos de gas.
“El LW-18/12 ha eliminado nuestra dependencia de las entregas de cilindros y nos ha brindado un control total sobre nuestro suministro de nitrógeno. La certificación libre de aceite fue fundamental para el cumplimiento de las Buenas Prácticas de Fabricación (BPF), y el ahorro de costos ha superado nuestras previsiones. Nuestro equipo de sostenibilidad está especialmente satisfecho con la reducción de la huella de carbono.” — Director de Ingeniería, Fabricación Farmacéutica
Preguntas frecuentes y guía de selección
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