Descripción
Compresor de nitrógeno LW-20/18: compresor de nitrógeno de alta presión sin aceite para aplicaciones industriales de 1,80 MPa.
Diseñado para ofrecer 20 m³/min a una presión de descarga de 1,80 MPa, el LW-20/18 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, el llenado de cilindros de gas y aplicaciones exigentes en procesos petroquímicos. No genera contaminación por lubricante, está clasificado para funcionamiento continuo y optimizado para un funcionamiento industrial sostenido a alta presión.
Descripción general del producto
El Compresor de nitrógeno LW-20/18 ocupa una posición especializada dentro de nuestra cartera de compresores de pistón sin aceite, diseñados para aplicaciones donde la presión de descarga elevada es el requisito operativo determinante. Con una capacidad nominal de 20 m³/min y una excepcional Presión de descarga de 1,80 MPaEsta unidad cierra la brecha entre la distribución de nitrógeno a presión media y las aplicaciones de gases de proceso a alta presión que requieren un flujo sustancial a presión elevada.
Lo que distingue fundamentalmente al LW-20/18 de las alternativas convencionales es su mecanismo de compresión completamente libre de aceiteLos anillos del pistón y las bandas de apoyo están fabricados con materiales compuestos de PTFE autolubricantes que funcionan sin lubricantes de hidrocarburos, lo que garantiza que el flujo de nitrógeno permanezca completamente libre de contaminación por aceite. Esta característica intrínseca libre de aceite es indispensable para aplicaciones que requieren Certificación ISO 8573-1 Clase 0, incluyendo el nitrógeno de alta presión para el envasado de alimentos, el llenado de cilindros de gas farmacéutico y el suministro de gas para procesos electrónicos, donde incluso una mínima contaminación por aceite comprometería la integridad del producto.
La arquitectura del compresor sigue una dos etapas, dos filas (二列二级) Configuración termodinámicamente optimizada para la alta relación de presión requerida por una descarga de 1,80 MPa. Al distribuir la relación de presión entre dos cilindros de compresión, el LW-20/18 gestiona las importantes cargas térmicas asociadas con la compresión a alta presión, preservando al mismo tiempo la integridad de los elementos de sellado de PTFE. Cada etapa incorpora un intercooler independiente de alta eficiencia, lo que garantiza que las temperaturas del gas se mantengan dentro de límites operativos seguros incluso durante el funcionamiento sostenido a carga máxima. El robusto bastidor de hierro fundido y el cigüeñal de acero forjado equilibrado dinámicamente están clasificados para una vida útil mínima de 120.000 horas bajo protocolos de mantenimiento estándar.
Especificaciones técnicas – LW-20/18
| Parámetro | Valor | Unidad |
|---|---|---|
| Modelo | LW-20/18 | – |
| Patrón | Dos etapas, dos filas (二列二级) | – |
| Capacidad | 20 | m³/min |
| Presión de descarga | 1.80 | MPa |
| Dimensiones del compresor (largo × ancho × alto) | 2500 × 1600 × 2700 | mm |
| Peso | 4.20 | t |
| Fuerza | 240(250) | kW |
| Voltaje | 380/6k o 10k | 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. La potencia nominal de 240 (250) kW indica la potencia estándar de 240 kW, con la opción de un motor de 250 kW.
Características principales y ventajas de ingeniería
1. Tecnología de sellado de PTFE sin aceite y de alta presión
El LW-20/18 emplea un sistema patentado. Conjunto de anillo de pistón autolubricante y banda de apoyo Fabricado con compuestos de PTFE de alta densidad reforzados con fibra de vidrio y partículas de bronce, formulado específicamente para servicio a alta presión. Este material alcanza un coeficiente de fricción inferior a 0,06 sin lubricación externa con hidrocarburos, eliminando por completo el arrastre de vapor de aceite al flujo de nitrógeno. La formulación de alta presión mantiene la estabilidad dimensional y la integridad del sellado a las elevadas temperaturas asociadas con una descarga de 1,80 MPa, lo que garantiza Cumplimiento nativo con la norma ISO 8573-1 Clase 0 Sin necesidad de equipos de filtración de aceite posteriores. Para el llenado de cilindros de gas a alta presión y aplicaciones de gas de proceso, esta pureza intrínseca es indispensable.
2. Compresión en dos etapas para relaciones de presión extremas
El arquitectura de compresión de dos etapas La gestión térmica del LW-20/18 es esencial para controlar la extrema relación de presión necesaria para alcanzar una descarga de 1,80 MPa desde una entrada casi atmosférica. Al dividir la relación de presión entre un cilindro de baja presión y uno de alta presión, el compresor limita la temperatura efectiva media por etapa a niveles manejables. Un intercooler de carcasa y tubos de alto rendimiento, ubicado entre las etapas, elimina el considerable calor de compresión, manteniendo las temperaturas de descarga por debajo de 160 °C incluso a la máxima carga continua. Esta gestión térmica es fundamental para preservar la integridad del anillo de PTFE en condiciones de alta presión y prolonga la vida útil de la placa de válvulas en aproximadamente 45% en comparación con diseños de una sola etapa que intentan relaciones de presión equivalentes.
3. Estructura reforzada para funcionamiento a alta presión.
El marco principal está fundido a partir de Hierro fundido gris GG30 (actualizado desde GG25 para modelos de alta presión) con secciones de pared más gruesas y conductos de agua de refrigeración integrales. disposición de cilindros opuestos en dos filas proporciona una cancelación natural de la fuerza de primer orden, que es particularmente importante en las fuerzas de gas más altas generadas por una presión de descarga de 1,80 MPa. Este equilibrio mecánico reduce las fuerzas de inercia desequilibradas transmitidas a la base en más de 80% en comparación con los diseños de una sola fila, lo que permite la instalación en un bloque de inercia de hormigón armado de 8–10 toneladas a pesar de las cargas operativas de alta presión. Las dimensiones compactas—2500 × 1600 × 2700 mm—son características destacables para un compresor de alta presión de esta capacidad, ya que permiten su instalación en salas de máquinas existentes sin necesidad de grandes modificaciones civiles.
4. Configuración de voltaje flexible para la integración industrial
El LW-20/18 está impulsado por un Motor de inducción de 240 (250) kW Disponible en configuraciones de 380 V, 6 kV o 10 kV, conforme a la clase de eficiencia IE3 de la norma IEC 60034-1. La opción estándar de 380 V es ideal para instalaciones con infraestructura de distribución de baja tensión existente, mientras que las configuraciones de 6 kV y 10 kV permiten la integración directa en sistemas de barras colectoras industriales de media tensión sin transformadores reductores. Esta flexibilidad eléctrica resulta especialmente valiosa para grandes complejos petroquímicos y acerías donde la distribución de 6 kV o 10 kV es estándar, ya que reduce los costes de infraestructura eléctrica y mejora la eficiencia energética general al minimizar las pérdidas I²R en el cableado eléctrico.
Escenarios de aplicación
Estaciones de llenado de cilindros de nitrógeno a alta presión
El LW-20/18 es ideal para operaciones de llenado de cilindros de gas industrial donde el nitrógeno debe comprimirse a 1,80 MPa (o más con llenado en cascada) para cargar cilindros de gas industriales estándar. Su capacidad de 20 m³/min admite una estación de llenado de alto rendimiento capaz de cargar entre 50 y 80 cilindros por hora, dependiendo del tamaño del cilindro y la presión inicial. El diseño sin aceite es fundamental en el llenado de cilindros porque cualquier contaminación por aceite permanecería en el cilindro y se entregaría al usuario final, contaminando potencialmente procesos sensibles en aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y electrónicas. Compresor de nitrógeno de alta presión LW-20/18 Garantiza que cada cilindro cumpla con los estándares de pureza ISO 8573-1 Clase 0 sin necesidad de pasos de purificación adicionales.
Nitrógeno para procesos petroquímicos de alta presión
En las operaciones petroquímicas y de refinería, el LW-20/18 proporciona nitrógeno a alta presión para Pruebas de presión del reactor, regeneración del catalizador, inyección de nitrógeno de emergencia en recipientes de alta presión y pruebas de presión de tuberías.La presión de descarga de 1,80 MPa es suficiente para realizar pruebas de presión en recipientes y tuberías con una presión de trabajo nominal de 1,5 MPa (según los requisitos de la prueba hidrostática ASME B31.3 a 1,5 veces la presión de diseño). La certificación libre de aceite es obligatoria para aplicaciones donde el nitrógeno entra en contacto con lechos de catalizador o ingresa a corrientes de proceso que deben permanecer completamente libres de hidrocarburos. La clasificación de servicio continuo garantiza la disponibilidad confiable de nitrógeno durante campañas de parada prolongadas.
Sistema de inyección de nitrógeno VPSA de alta presión
Para los generadores de nitrógeno VPSA que producen nitrógeno de alta pureza a presión casi atmosférica, el compresor LW-20/18 comprime el producto de baja presión a 1,80 MPa para su distribución a alta presión. Esta presión elevada resulta especialmente valiosa para las instalaciones VPSA que abastecen a múltiples consumidores de alta presión a través de un colector centralizado, donde es necesario superar las importantes pérdidas de presión en la red de distribución. La vía de compresión libre de aceite es fundamental, ya que la contaminación por hidrocarburos envenenaría irreversiblemente el adsorbente de tamiz molecular de carbono, degradando permanentemente la eficiencia de separación y requiriendo un costoso reemplazo del adsorbente.
Inyección de nitrógeno a alta presión en la industria alimentaria y de bebidas
Las instalaciones de embotellado de bebidas a gran escala y las plantas de procesamiento de alimentos requieren nitrógeno a alta presión para Presurización de contenedores, dosificación de nitrógeno y almacenamiento en atmósfera controlada.La presión de descarga de 1,80 MPa del LW-20/18 proporciona la presión necesaria para la dosificación de nitrógeno a alta velocidad en envases de bebidas antes del taponado, evitando la entrada de oxígeno y prolongando la vida útil del producto. La certificación libre de aceite garantiza el cumplimiento de la norma FDA 21 CFR 173.310 y del Reglamento UE 231/2012 para nitrógeno en contacto con alimentos, eliminando cualquier riesgo de contaminación por aceite que afecte al sabor, la apariencia o la seguridad del producto.
Materiales y construcción
El LW-20/18 está fabricado con materiales de primera calidad seleccionados por su compatibilidad con nitrógeno a alta presión, resistencia térmica y larga vida útil:
| Componente | Material | Especificación |
|---|---|---|
| Bloque de cilindros | Hierro fundido gris | GG30 / HT300, espesor de pared reforzado, camisas de refrigeración integradas |
| Cigüeñal | Acero aleado forjado | 42CrMo4, Q&T, ISO 1940 G2.5, equilibrado dinámicamente |
| Anillos de pistón | Compuesto de PTFE, vidrio y bronce | Resistente a altas presiones, autolubricante, estable hasta 180 °C. |
| Bandas de jinete | Compuesto de PTFE | Guía del pistón, antidesgaste, tasa de desgaste <0,04 mm/1000 h |
| Placas de válvulas | Acero inoxidable | Diseño de alta presión con resorte de anillo concéntrico SS316 |
| Bielas | Acero forjado con cojinetes de Babbitt | Extremo grande mecanizado con precisión, lubricado con aceite, de alta resistencia. |
| Intercooler | Carcasa de acero al carbono / Tubos de acero inoxidable SS316 | ASME VIII Div.1, prueba hidrostática 1.5×, clasificación de alta presión |
| posenfriador | Carcasa de acero al carbono / Tubos de acero inoxidable SS316 | Diseño de tubo aleteado, apto para agua de refrigeración a 32 °C. |
| Marco base | Acero estructural | Fabricación mediante soldadura, soportes de montaje con amortiguación de vibraciones. |
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 permitida (MAWP) durante un período mínimo de mantenimiento de 30 minutos.
Guía de instalación y mantenimiento
Requisitos estructurales y de cimentación
El LW-20/18 tiene un peso en seco de 4,20 toneladas y un centro de gravedad aproximadamente a 850 mm por encima de la placa base. A pesar de las cargas operativas de alta presión, el diseño de cilindros opuestos de dos filas proporciona un excelente equilibrio de fuerzas, lo que permite la instalación en un Bloque de inercia de hormigón armado de 8 a 10 toneladasEl bloque debe montarse sobre aisladores de vibración elastoméricos (frecuencia natural de 6 a 8 Hz) para evitar la transmisión de vibraciones a las estructuras adyacentes. Requisitos mínimos de espacio libre: 1,5 m en el lado opuesto al de accionamiento para el acceso a las válvulas, 1,2 m en el lado de accionamiento para el mantenimiento del motor y 2,0 m de altura libre 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 28 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 de acero inoxidable SS316), 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 flujo lateral y tratamiento químico para prevenir la formación de incrustaciones y la corrosión en los enfriadores 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-20/18 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 PTFEEstos equipos suelen alcanzar entre 3500 y 5500 horas de vida útil en condiciones de nitrógeno limpio a alta presión. Esta simplificación del mantenimiento se traduce en menores costos laborales, una reducción del inventario de repuestos y una mayor disponibilidad de los equipos.
Certificaciones de cumplimiento y seguridad
El compresor de nitrógeno LW-20/18 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)
⚠️ Aviso crítico de seguridad
El nitrógeno se clasifica como un gas asfixiante simple. Todas las instalaciones LW-20/18 deben incorporar un monitoreo continuo de la deficiencia de oxígeno en la sala de compresores y en todas las áreas adyacentes donde podría acumularse una fuga de nitrógeno. Los sistemas de ventilación deben diseñarse para mantener concentraciones de oxígeno ambiental superiores a 19.5% de volumen según OSHA 29 CFR 1910.146 (Espacios confinados que requieren permiso). Los enclavamientos de parada de emergencia deben activarse a 19.5% de O₂ (alarma) y activar el aislamiento automático del compresor a 18.0% de O₂ (parada completa). Los procedimientos de entrada del personal a las salas de compresores cerradas deben incluir monitores de oxígeno portátiles y un protocolo de sistema de acompañamiento. Además, la presión de descarga de 1.80 MPa requiere que todas las tuberías y recipientes aguas abajo estén clasificados para servicio de alta presión con la protección de alivio de presión adecuada.
Análisis de rendimiento y eficiencia
El LW-20/18 logra un consumo de potencia específico de aproximadamente 12,0–12,5 kW por m³/min de nitrógeno suministrado a una presión de descarga de 1,80 MPa. Este indicador de eficiencia es el esperado para un compresor de pistón sin aceite que opera a una relación de presión extrema (aproximadamente 18:1 desde la entrada atmosférica), y se compara favorablemente con los compresores de diafragma que a menudo se seleccionan para aplicaciones sin aceite de alta presión, pero que pueden consumir entre 15 y 20 kW/m³/min. En comparación, los compresores alternativos lubricados con aceite en un servicio de alta presión similar suelen consumir entre 11 y 13 kW/m³/min, pero introducen un riesgo inaceptable de contaminación por aceite.
En un programa operativo anual estándar de 8.000 horas, la ventaja de eficiencia del LW-20/18 frente a las alternativas de diafragma genera aproximadamente Ahorro energético anual de entre 48.000 y 120.000 kWh. Con una tarifa promedio de electricidad industrial de $0.08/kWh, esto representa una reducción de costos operativos directos de $3,840–$9,600 por año. Sin embargo, el principal impulsor económico para la selección de LW-20/18 suele ser el eliminación de consumibles relacionados con el petróleo y evitación de equipos de purificación posteriores en lugar de ahorros marginales de energía.
El Coste total de propiedad para la compresión de nitrógeno a alta presión La ausencia de aceite en el circuito de compresión reduce aún más el consumo. Un compresor de alta presión típico lubricado con aceite requiere filtros coalescentes, adsorbentes de carbón activado e instrumentación para el monitoreo continuo del aceite, que en conjunto consumen entre 3 y 51 TP3T de la potencia de salida del compresor y requieren una inversión de capital significativa. El diseño sin aceite del LW-20/18 elimina por completo esta carga parásita y el gasto de capital.
Capacidades de personalización y fabricación de equipos originales (OEM)
Ofrecemos opciones de personalización integrales para adaptar el LW-20/18 a las condiciones específicas del sitio, los requisitos de integración y las especificaciones del usuario final:
- 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. Este método reduce el tiempo de instalación en campo en aproximadamente 60% y minimiza los riesgos de puesta en marcha gracias a las pruebas previas de fábrica de todos los sistemas.
- Paquetes de llenado de cilindros: Colector de llenado de cilindros integrado opcional con válvulas de secuenciación de presión, monitorización de la presión del cilindro y parada automática de llenado. Compatible con cilindros de gas industriales de tamaño estándar (40 L, 50 L, 80 L) y remolques cisterna de alta presión.
- Configuraciones de áreas peligrosas: Cajas eléctricas y de motor que cumplen con las normas ATEX Zona 2 e IECEx para instalaciones en plantas petroquímicas 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 sistemas DCS/SCADA de planta. El control automático de carga/descarga y la compatibilidad con variadores de frecuencia (VFD) optimizan la eficiencia a carga parcial.
- Sistemas de 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 la emisión de ruido de 86 dB(A) a 73 dB(A) a 1 metro.
- Programas de fabricantes de equipos originales (OEM) 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.
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: Modernización de una estación de llenado de cilindros de gas industrial
Cliente: Un proveedor regional de gases industriales que opera una planta de llenado de cilindros en Tailandia.
Desafío: El compresor de nitrógeno de alta presión del cliente (de pistón alternativo lubricado con aceite, con 20 años de servicio) presentaba un arrastre progresivo de aceite hacia los cilindros llenos, lo que generaba quejas de clientes, entre ellos fabricantes de productos electrónicos y empresas farmacéuticas. Los niveles de contaminación por aceite en los cilindros llenos alcanzaban los 3,5 mg/m³, superando con creces la especificación de 0,1 mg/m³. El compresor, ya obsoleto, también sufría frecuentes fallos en las válvulas y fugas en los anillos del pistón, lo que provocaba paradas no planificadas de un promedio de 12 horas al mes y reducía la capacidad de llenado en 151 TP3T.
Solución: Suministramos un Compresor de nitrógeno sin aceite LW-20/18 Con un colector de llenado de cilindros integrado, configurado sobre una plataforma personalizada con un panel de control PLC Siemens S7-1200 y secuenciación automática de presión. La presión de descarga de 1,80 MPa permitió el llenado directo de cilindros de 40 L y 50 L a una presión de trabajo de 15 MPa mediante un sistema de cascada de tres etapas. El diseño sin aceite eliminó la necesidad de purificación posterior al llenado y garantizó el cumplimiento de la norma ISO 8573-1 Clase 0 en cada cilindro.
Resultados cuantificados después de 18 meses:
- Contenido de aceite del cilindro: Se redujo de 3,5 mg/m³ a <0,01 mg/m³., obteniendo la certificación ISO 8573-1 Clase 0
- Quejas de los clientes: Eliminado por completoCero cilindros rechazados por clientes de los sectores electrónico y farmacéutico.
- Capacidad de llenado: Aumentado en 18% debido a la eliminación de tiempos de inactividad no planificados y a la mejora de la fiabilidad del compresor
- Coste de mantenimiento anual: Reducido en 52% ($42.000 a $20.160) mediante la eliminación de reparaciones relacionadas con el aceite y fallas en las válvulas.
- Tiempo de inactividad no planificado: Cero eventos en 18 meses de funcionamiento continuo
“La LW-20/18 ha transformado por completo nuestro proceso de llenado de cilindros. Nuestros clientes ya no rechazan los cilindros por contaminación de aceite, y nuestro equipo de mantenimiento ha pasado de solucionar averías a realizar mantenimiento preventivo programado. El colector de llenado integrado también ha reducido nuestros requerimientos de mano de obra en 30%.” — Director de Operaciones, Proveedor de Gases Industriales
Preguntas frecuentes y guía de selección
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