Descripción
Compresor de nitrógeno LW-20/8: compresor de nitrógeno de capacidad media, sin aceite, para operaciones industriales continuas.
El compresor de nitrógeno de pistón libre de aceite de dos etapas y dos filas, LW-20/8, ofrece un caudal de 20 m³/min y un caudal de descarga de 0,80 MPa. Está diseñado para la separación criogénica de aire a mediana escala, estaciones de refuerzo de nitrógeno VPSA y distribución industrial por tuberías. No genera contaminación por lubricante, funciona de forma continua las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y está construido para entornos industriales exigentes.
Descripción general del producto
El Compresor de nitrógeno LW-20/8 ocupa una posición estratégica en nuestra línea de compresores de pistón sin aceite, cerrando la brecha entre las unidades compactas de nivel básico y los compresores industriales de gran escala. Con una capacidad nominal de 20 m³/min y una presión de descarga de 0,80 MPaEste modelo sirve como base para los sistemas de distribución de nitrógeno a mediana escala en las industrias de separación criogénica de aire, inertización petroquímica y procesamiento de alimentos.
Lo que distingue al LW-20/8 de las alternativas convencionales es su vía de compresión totalmente libre de aceiteLos anillos del pistón y las bandas de apoyo están mecanizados con precisión a partir de 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 esencial para aplicaciones que requieren la certificación ISO 8573-1 Clase 0, incluyendo el recubrimiento de nitrógeno para uso alimentario, la inertización de procesos farmacéuticos y el control de la atmósfera en la fabricación de productos electrónicos.
El compresor emplea un dos etapas, dos filas (二列二级) Arquitectura que optimiza termodinámicamente la relación de presión entre dos cilindros. Cada etapa se enfría de forma independiente mediante un intercooler dedicado, manteniendo las temperaturas de descarga dentro de límites operativos seguros incluso durante un funcionamiento continuo 24/7. El robusto bastidor de hierro fundido y el cigüeñal de acero forjado equilibrado dinámicamente están diseñados para una vida útil mínima de 15 años bajo protocolos de mantenimiento estándar.
Especificaciones técnicas – LW-20/8
| Parámetro | Valor | Unidad |
|---|---|---|
| Modelo | LW-20/8 | – |
| Patrón | Dos etapas, dos filas (二列二级) | – |
| Capacidad | 20 | m³/min |
| Presión de descarga | 0.80 | MPa |
| Dimensiones del compresor (largo × ancho × alto) | 2732 × 1550 × 2432 | mm |
| Peso | 3.00 | t |
| Fuerza | 132 | 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. Sistema de sellado compuesto de PTFE sin aceite
El LW-20/8 utiliza un sistema avanzado Conjunto de anillo de pistón autolubricante y banda de apoyo Fabricado a partir de compuestos de PTFE de alta densidad reforzados con fibra de vidrio y partículas de bronce. Este sistema de materiales logra un coeficiente de fricción inferior a 0,08 sin lubricación externa con hidrocarburos, eliminando por completo el riesgo de arrastre de vapor de aceite al flujo de producto de nitrógeno. Para las industrias reguladas, esto ofrece Cumplimiento de la norma ISO 8573-1 Clase 0 De forma nativa, sin los gastos de capital, la carga de mantenimiento ni el consumo energético que suponen los sistemas de filtración para la eliminación de petróleo posteriores.
2. Optimización termodinámica en dos etapas
El sistema de compresión de dos etapas Divide la relación de presión total entre un cilindro de baja presión y otro de alta presión, reduciendo la temperatura efectiva media por etapa y mejorando la eficiencia volumétrica. Un intercooler integrado de carcasa y tubos elimina el calor de compresión entre etapas, manteniendo las temperaturas de descarga por debajo de 155 °C incluso a carga continua máxima. Esta estrategia de gestión térmica prolonga la vida útil de la placa de válvulas en aproximadamente 351 TP3T en comparación con diseños de una sola etapa que operan a relaciones de presión equivalentes, al tiempo que previene la degradación térmica de los elementos de sellado de PTFE.
3. Estructura de alta resistencia con equilibrio de fuerza inherente.
El bloque del compresor está fundido a partir de Hierro fundido gris GG25 (equivalente a ASTM A48 Clase 30B) con conductos de agua de refrigeración integrados. La configuración de cilindros opuestos de dos filas proporciona una cancelación natural de la fuerza de primer orden, reduciendo las fuerzas de inercia desequilibradas transmitidas a la base en más de 80% en comparación con los diseños de una sola fila. Esta ventaja mecánica permite la instalación sobre un bloque de inercia de hormigón más ligero (mínimo 5 toneladas frente a más de 8 toneladas para equivalentes de una sola fila), lo que reduce los costes de ingeniería civil y simplifica las instalaciones de modernización en salas de compresores o salas de máquinas existentes.
4. Accionamiento de motor industrial estándar de 380 V
El LW-20/8 está impulsado por un Motor de inducción trifásico de 132 kW, 380 V, 50 Hz Conforme a la norma IEC 60034-1, clase de eficiencia IE3. La configuración estándar de baja tensión se integra directamente en los paneles de distribución industrial de 380 V existentes, sin necesidad de aparamenta de media tensión, transformadores reductores ni infraestructura eléctrica especializada. Esto simplifica tanto la inversión inicial como los plazos de puesta en marcha, lo que convierte al LW-20/8 en una opción de actualización atractiva para las instalaciones que pasan de utilizar nitrógeno embotellado o generadores de membrana a un sistema de suministro de nitrógeno comprimido in situ.
Escenarios de aplicación
Plantas de separación criogénica de aire de tamaño mediano
En las instalaciones criogénicas ASU que producen 500–1.500 Nm³/h de nitrógeno gaseoso, el LW-20/8 sirve como potenciador de nitrógeno primario Entre la caja fría y el colector de distribución. Su capacidad de 20 m³/min coincide con la producción de las ASU de tamaño mediano, mientras que la presión de descarga de 0,80 MPa está optimizada para la distribución por tuberías a consumidores posteriores, como reactores químicos, sistemas de inertización de cucharas de acerías y redes de gas de purga de plantas de GNL. El diseño sin aceite es especialmente importante en escenarios de respaldo de la ASU, donde la pureza del nitrógeno no puede verse comprometida durante el mantenimiento del sistema principal o en caso de fallos en la caja fría.
Estaciones de refuerzo de nitrógeno VPSA
Los generadores de nitrógeno por adsorción por cambio de presión al vacío (VPSA) producen nitrógeno gaseoso a una presión cercana a la atmosférica (0,05–0,10 MPa). Potenciador de nitrógeno LW-20/8 Este producto de baja presión se comprime a 0,80 MPa para su distribución en aplicaciones de punto de uso. La vía de compresión sin aceite es esencial en el servicio VPSA, ya que cualquier contaminación por hidrocarburos envenenaría el adsorbente de tamiz molecular de carbono, degradando permanentemente la eficiencia de separación del generador y requiriendo un costoso reemplazo del adsorbente. La capacidad de 20 m³/min permite el funcionamiento de instalaciones VPSA de tamaño mediano que abastecen a múltiples consumidores industriales mediante un colector de nitrógeno centralizado.
Recubrimiento e inertización de parques de tanques petroquímicos
Las instalaciones de almacenamiento de tanques de refinería y de productos petroquímicos requieren volúmenes sustanciales de nitrógeno para Inertización, relleno de gas y protección de tanques Para evitar la formación de vapores explosivos y mantener la calidad del producto, la bomba LW-20/8, con su capacidad de funcionamiento continuo y una presión de descarga de 0,80 MPa, puede abastecer simultáneamente a varios tanques de almacenamiento mediante un colector de distribución de nitrógeno centralizado. La presión es suficiente para superar la presión de la válvula de alivio del tanque y mantener una presión positiva durante los ciclos de extracción del producto, incluso en instalaciones con tanques de geometría elevada o tuberías de distribución largas.
Procesamiento de alimentos y envasado en atmósfera modificada
Las instalaciones de procesamiento de alimentos a gran escala utilizan nitrógeno para envasado en atmósfera modificada (MAP), almacenamiento en atmósfera controlada y burbujeo de nitrógeno. Para prolongar la vida útil del producto y mantener su frescura. La capacidad de 20 m³/min del LW-20/8 permite abastecer simultáneamente varias líneas de envasado de alta velocidad, túneles de purga de nitrógeno y cámaras frigoríficas. Su certificación sin aceite garantiza el cumplimiento de la norma FDA 21 CFR 173.310 y del Reglamento UE 231/2012 sobre nitrógeno en contacto con alimentos, eliminando el riesgo de sabores extraños, rancidez o decoloración del producto que pueden producirse con compresores lubricados.
Materiales y construcción
Cada componente del LW-20/8 se selecciona por su compatibilidad con el servicio de nitrógeno, su resistencia a la corrosión y su durabilidad mecánica a largo plazo:
| Componente | Material | Especificación |
|---|---|---|
| Bloque de cilindros | Hierro fundido gris | GG25 / HT250, camisas de agua de refrigeración integradas |
| Cigüeñal | Acero aleado forjado | 42CrMo4, Q&T, ISO 1940 G2.5 equilibrado |
| Anillos de pistón | Compuesto de PTFE, vidrio y bronce | Autolubricante, tasa de desgaste <0,05 mm/1000 h |
| Bandas de jinete | Compuesto de PTFE | Guía del pistón, evita el contacto con la pared del cilindro. |
| Placas de válvulas | Acero inoxidable | Diseño con resorte de anillo concéntrico SS316 |
| Bielas | Acero forjado con cojinetes de Babbitt | Extremo grande mecanizado con precisión y lubricado con aceite |
| Intercooler | Carcasa de acero al carbono / Tubos de acero inoxidable SS304 | Prueba hidrostática ASME VIII Div.1, 1,5× |
| posenfriador | Carcasa de acero al carbono / Tubos de acero inoxidable SS304 | Diseño de tubo aleteado, apto para agua de refrigeración a 32 °C. |
Todos los componentes que soportan presión están diseñados y fabricados de acuerdo con ASME BPVC Sección VIII División 1 o las normas chinas GB 150. Las juntas soldadas se someten 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 tiempo mínimo de mantenimiento de 30 minutos.
Guía de instalación y mantenimiento
Requisitos de cimentación y montaje
El LW-20/8 tiene un peso en seco de 3,00 toneladas y un centro de gravedad aproximadamente a 820 mm por encima de la placa base. Gracias al diseño de cilindros opuestos de dos filas, las fuerzas desequilibradas son mínimas, lo que permite la instalación en un Bloque de inercia de hormigón armado de 5 a 6 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: 1,2 m en el lado opuesto al de accionamiento para el acceso a las válvulas, 1,0 m en el lado de accionamiento para el mantenimiento del motor y 1,8 m de altura libre para el acceso de la grúa durante las revisiones generales.
Especificaciones del sistema de agua de refrigeración
El caudal de agua de refrigeración requerido es aproximadamente 22 m³/h a una temperatura de entrada que no supere los 32 °C. El circuito de distribución de agua alimenta en paralelo las camisas de los cilindros, el intercooler y el posenfriador. Especificaciones de calidad del agua: pH 6,5–8,5, sólidos disueltos totales < 500 mg/L, contenido de cloruro < 50 mg/L (para evitar la corrosión de los tubos de acero inoxidable 304) y sólidos en suspensión < 30 mg/L. Para instalaciones con agua de calidad marginal, se recomienda encarecidamente una torre de refrigeración de circuito cerrado con filtración lateral y tratamiento químico para evitar la formación de incrustaciones y la obstrucción de los tubos.
Programa de mantenimiento preventivo
| Intervalo | Artículo de servicio | Acción requerida |
|---|---|---|
| A diario | Inspección operativa | Compruebe los niveles de vibración, el ruido anormal, el flujo de agua de refrigeración y la temperatura de descarga. |
| 250 horas | Inspección de la placa de válvulas | Retire e inspeccione las válvulas de succión/descarga para detectar depósitos de carbono o grietas. |
| 1.000 horas | Medición de los anillos del pistón | Mida la holgura de la ranura del anillo; reemplace los anillos si la holgura supera los 0,25 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, reemplace los cojinetes principales si son >0,08 mm. |
El diseño sin aceite del LW-20/8 reduce significativamente la complejidad del mantenimiento en comparación con las alternativas lubricadas. No hay cambios de aceite que programar, ni muestras de aceite que analizar, ni elementos filtrantes que reemplazar, ni cartuchos separadores de aceite que monitorear. Los únicos elementos de desgaste recurrentes son: Anillos de pistón y bandas de retención de PTFE, que normalmente alcanzan entre 4.000 y 6.000 horas de vida útil en condiciones de nitrógeno limpio.
Certificaciones de cumplimiento y seguridad
El compresor de nitrógeno LW-20/8 está diseñado, fabricado y probado para cumplir con 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. Todas las instalaciones LW-20/8 deben incorporar un monitoreo continuo de la deficiencia de oxígeno en la sala de compresores y áreas adyacentes. 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% de O₂ (alarma) y activar el aislamiento automático del compresor a 18.0% de O₂ (parada completa). Los procedimientos de entrada del personal deben incluir monitores de oxígeno portátiles y protocolos de sistema de acompañamiento.
Análisis de rendimiento y eficiencia
El LW-20/8 logra un consumo de potencia específico de aproximadamente 6,60 kW por m³/min de nitrógeno suministrado a una presión de descarga de 0,80 MPa. Este indicador de eficiencia posiciona a la unidad de forma competitiva dentro del segmento de compresores de pistón sin aceite de 15 a 30 m³/min. En comparación, los compresores de tornillo lubricados con aceite que operan a relaciones de presión equivalentes consumen entre 7,0 y 7,8 kW/m³/min, mientras que los diseños de pistón de una sola etapa más antiguos pueden superar los 8,5 kW/m³/min.
En un programa operativo anual estándar de 8.000 horas, la ventaja de eficiencia del LW-20/8 produce aproximadamente Ahorro energético anual de entre 64.000 y 160.000 kWh en comparación con alternativas menos eficientes. Con una tarifa promedio de electricidad industrial de $0.08/kWh, esto se traduce en una reducción de costos operativos directos de $5,120–$12,800 por año. Cuando se combina con la eliminación de consumibles relacionados con el aceite (aceite lubricante, elementos filtrantes, cartuchos separadores, eliminación de aceite usado), Coste total de propiedad para la compresión de nitrógeno Se reduce en un estimado de 20–30% durante una vida útil operativa de 10 años.
La ausencia de aceite en el circuito de compresión elimina el consumo energético asociado a los equipos de eliminación de aceite posteriores. Un compresor típico de este tamaño, lubricado con aceite, requiere filtros coalescentes, adsorbentes de carbón activado e instrumentación para el control del aceite, que en conjunto consumen entre el 3 % y el 5 % de la potencia de salida del compresor. El diseño sin aceite del LW-20/8 elimina por completo esta carga parásita, mejorando así la eficiencia general del sistema.
Capacidades de personalización y fabricación de equipos originales (OEM)
Ofrecemos opciones de personalización integrales para adaptar el LW-20/8 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 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 601 TP3T y minimiza los riesgos de puesta en marcha.
- 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 petroquímicas donde ocasionalmente pueden presentarse atmósferas explosivas. Se pueden integrar sistemas de detección de gases y enclavamientos automáticos de ventilación en el sistema de control.
- 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 DCS/SCADA. El control automático de carga/descarga y la compatibilidad con variadores de velocidad (VFD) optimizan la eficiencia a carga parcial.
- Protección ambiental: Sistemas de recubrimiento C5-M de grado marino para instalaciones costeras o en alta mar; componentes eléctricos tropicalizados para temperaturas ambiente de hasta 55 °C; y recintos acústicos con clasificación IP54 que reducen la emisión de ruido de 85 dB(A) a 72 dB(A) a 1 metro.
- Fabricantes de equipos originales y marcas privadas: Se ofrecen colores de pintura personalizados, placas de identificación con la marca y paquetes de documentación para integradores de sistemas y distribuidores de equipos de gas. Los manuales técnicos, las listas de repuestos y los procedimientos de mantenimiento se pueden suministrar en los idiomas locales.
Las configuraciones personalizadas están disponibles en Cantidad mínima de pedido: 1 unidadLa revisión de ingeniería y la elaboración de propuestas suelen requerir entre 5 y 7 días hábiles. Los plazos de entrega de prototipos oscilan entre 12 y 14 semanas; los pedidos repetidos se entregan entre 8 y 10 semanas después de la confirmación del pedido.
Caso práctico: Mejora del sistema de suministro de nitrógeno para el envasado de alimentos.
Cliente: Un importante fabricante de aperitivos en Tailandia.
Desafío: El fabricante dependía de la vaporización con nitrógeno líquido para sus líneas de envasado en atmósfera modificada (MAP). El aumento de los precios del nitrógeno líquido, los problemas de programación de entregas y las dificultades con el mantenimiento de los vaporizadores estaban provocando retrasos en la producción. Además, el generador de nitrógeno lubricado existente (de la competencia) estaba introduciendo trazas de contaminación por aceite que causaban sabores extraños en las líneas de productos sensibles, lo que resultaba en quejas de los clientes y retiradas de productos del mercado.
Solución: Suministramos un Compresor de nitrógeno sin aceite LW-20/8 Se combina con un generador de nitrógeno VPSA de tamaño mediano (pureza 99,9%, 25 m³/min) montado sobre una plataforma común. El LW-20/8 aumenta la presión del producto VPSA de 0,08 MPa a 0,80 MPa para su distribución a seis líneas de envasado de alta velocidad. La plataforma se diseñó para integrarse en el cuarto de servicios existente, eliminando la necesidad de ampliar el edificio.
Resultados cuantificados después de 24 meses:
- Costo del suministro de nitrógeno: Reducido en 48% frente a la compra y entrega de nitrógeno líquido
- Contaminación por petróleo en nitrógeno: Eliminado por completo (Certificación ISO 8573-1 Clase 0 obtenida)
- Incidentes de retirada de productos: Cero desde su puesta en servicio (anteriormente 2-3 por año)
- Gastos de mantenimiento: Disminuido en 35% debido a la eliminación de cambios de aceite, reemplazos de filtros y revisiones de separadores
- Tiempo de inactividad de la producción: Reducido en 60% (Se acabaron los conflictos de programación en la entrega de nitrógeno líquido)
- Periodo de recuperación de la inversión: 2,1 años basado en el ahorro en costos de gas y los costos de retirada evitados
El compresor LW-20/8 ha transformado por completo nuestro suministro de nitrógeno. Ya no nos preocupamos por las entregas de nitrógeno líquido, nuestros problemas de calidad del producto han desaparecido y nuestro equipo de mantenimiento dedica mucho menos tiempo al mantenimiento del compresor. La inversión se amortizó en poco más de dos años. — Gerente de Ingeniería de Planta
Preguntas frecuentes y guía de selección
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