Descripción
Compresor de nitrógeno ZW-2.1/8~25: compresor de nitrógeno sin aceite con entrada variable para una amplia gama de aplicaciones industriales.
Diseñado para ofrecer un caudal de 2,1 m³/min a una presión de descarga de 2,50 MPa y una presión de entrada de 0,80 MPa, el ZW-2.1/8~25 es un compresor de nitrógeno de pistón de dos etapas y una sola fila, libre de aceite, ideal para el reciclaje de nitrógeno, la licuefacción de gases y aplicaciones de procesos de alta presión con condiciones de entrada variables. Ofrece cero contaminación por aceite, un tamaño compacto y está optimizado para un funcionamiento continuo.
Descripción general del producto
El Compresor de nitrógeno ZW-2.1/8~25 representa una solución especializada dentro de nuestra cartera de compresores de pistón sin aceite, que se distingue por su capacidad de presión de entrada variable que va desde 0,80 MPa hasta la presión de descarga de 2,50 MPa. Con una capacidad nominal de 2,1 m³/min y una presión de descarga de 2,50 MPaEsta unidad está diseñada específicamente para aplicaciones de reciclaje de nitrógeno, circuitos de refuerzo de licuefacción de gas y sistemas de proceso donde el nitrógeno de entrada ya está parcialmente comprimido.
Lo que distingue al ZW-2.1/8~25 es su capacidad para aceptar nitrógeno a presiones de entrada de hasta 0,80 MPa, como indica la denominación del modelo «8~25» (que representa un rango de presión de entrada de 0,8 MPa a 2,5 MPa). Esta capacidad de entrada variable elimina la necesidad de reducir la presión aguas arriba al alimentar desde colectores de nitrógeno de presión media, lo que mejora la eficiencia general del sistema y reduce las pérdidas de presión. El compresor también puede funcionar como un compresor auxiliar convencional con entrada atmosférica o de baja presión cuando sea necesario, lo que proporciona una flexibilidad operativa excepcional.
El compresor emplea un dos etapas, una sola fila (二列一级) Configuración optimizada para la relación de presión moderada requerida al aumentar la presión de 0,80 MPa a 2,50 MPa. El diseño de una sola fila simplifica la arquitectura mecánica, mientras que la disposición de dos etapas garantiza un rendimiento termodinámico eficiente y temperaturas de descarga controlables. Cada etapa cuenta con refrigeración independiente, lo que preserva la integridad de los elementos de sellado de PTFE incluso durante un funcionamiento prolongado.
Especificaciones técnicas – ZW-2.1/8~25
| Parámetro | Valor | Unidad |
|---|---|---|
| Modelo | ZW-2.1/8~25 | – |
| Patrón | Dos etapas, una sola fila (二列一级) | – |
| Capacidad | 2.1 (entrada 0,80 MPa) | m³/min |
| Presión de descarga | 2.50 | MPa |
| Rango de presión de entrada | 0.80 ~ 2.50 | MPa |
| Dimensiones del compresor (largo × ancho × alto) | 1900 × 1296 × 2290 | mm |
| Peso | 2.60 | t |
| Fuerza | 75 | 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. La capacidad se especifica a una presión de entrada de 0,80 MPa; la capacidad real varía con la presión de entrada.
Características principales y ventajas de ingeniería
1. Capacidad de presión de entrada variable (0,80–2,50 MPa)
El ZW-2.1/8~25 está diseñado de forma única para aceptar nitrógeno de entrada a través de un Amplio rango de presión desde 0,80 MPa hasta 2,50 MPaEsta capacidad de entrada variable se logra mediante un diseño de válvula robusto y un dimensionamiento del cilindro que permite variar la densidad de succión sin sufrir daños mecánicos. Cuando se alimenta desde un colector de nitrógeno de presión media a 0,80 MPa, el compresor opera a su capacidad nominal de 2,1 m³/min. Cuando la presión de entrada aumenta hacia la presión de descarga, el compresor pasa a un modo de mantenimiento de presión o de recirculación con un consumo de energía reducido. Esta flexibilidad elimina la necesidad de reguladores de presión o válvulas de estrangulamiento aguas arriba, que desperdiciarían energía y generarían ruido, lo que hace que el ZW-2.1/8~25 sea ideal para circuitos de recirculación de nitrógeno y sistemas de proceso con presión de entrada variable.
2. Sistema de sellado compuesto de PTFE sin aceite
El ZW-2.1/8~25 utiliza un sistema patentado. Conjunto de anillo de pistón autolubricante y banda de apoyo Fabricado con compuestos de PTFE de alto rendimiento reforzados con fibra de vidrio y partículas de bronce. Este material alcanza un coeficiente de fricción inferior a 0,06 sin lubricación externa con hidrocarburos, lo que garantiza que el flujo de nitrógeno permanezca completamente libre de contaminación por aceite. A una presión de descarga de 2,50 MPa, el riesgo de arrastre de vapor de aceite se incrementa significativamente en comparación con aplicaciones de baja presión, lo que hace que el diseño sin aceite no solo sea ventajoso, sino fundamental. La formulación de PTFE está diseñada para un funcionamiento continuo a temperaturas de hasta 180 °C, lo que garantiza una integridad de sellado fiable bajo el estrés térmico de la compresión a alta presión.
3. Diseño compacto de una sola fila para optimizar el espacio.
El dos etapas, una sola fila (二列一级) La arquitectura del ZW-2.1/8~25 es mecánicamente más simple que los diseños de dos filas, lo que resulta en una huella más compacta y un menor peso. 1900 × 1296 × 2290 mm Con un peso de 2,60 toneladas, la unidad ocupa menos de 2,5 m² de superficie y puede transportarse y colocarse con montacargas estándar. Su configuración de una sola fila resulta ideal para un caudal moderado de 2,1 m³/min, donde las fuerzas de inercia se gestionan sin la complejidad de las configuraciones de cilindros opuestos. Esta eficiencia dimensional hace que la ZW-2.1/8~25 sea especialmente atractiva para la modernización de plantas de proceso existentes con espacio limitado en la sala de máquinas.
4. Accionamiento de motor industrial estándar de 380 V
El ZW-2.1/8~25 es accionado por un Motor de inducción trifásico de 75 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 ni transformadores reductores. Esta simplicidad eléctrica reduce tanto la inversión inicial como la complejidad de la puesta en marcha, lo que hace que la unidad sea accesible a una amplia gama de instalaciones industriales, independientemente de la magnitud de su infraestructura eléctrica.
Escenarios de aplicación
Circuitos de reciclaje de nitrógeno y de aumento de presión
En plantas de procesos químicos e instalaciones de tratamiento de gas, el ZW-2.1/8~25 sirve como compresor de recirculación de nitrógeno Este sistema recupera el nitrógeno de las venteos del proceso y lo recomprime hasta alcanzar la presión de distribución requerida. La capacidad de entrada variable es fundamental en estas aplicaciones, ya que el nitrógeno recuperado puede encontrarse a cualquier presión entre la atmosférica y la presión de operación del proceso. El compresor se adapta automáticamente a la presión de entrada disponible, manteniendo un funcionamiento eficiente en todo el rango. Esta capacidad de reciclaje reduce el consumo de nitrógeno entre 30 y 50 TP3T en comparación con los sistemas de nitrógeno de paso único, lo que se traduce en importantes ahorros en los costos operativos y beneficios ambientales.
Servicio de refuerzo de licuefacción de gas
En las plantas de licuefacción de nitrógeno a pequeña escala, Potenciador de nitrógeno ZW-2.1/8~25 Comprime el nitrógeno procedente del vaporizador o del tanque de almacenamiento del licuefactor hasta la presión necesaria para su distribución o procesamiento posterior. La presión de descarga de 2,50 MPa es suficiente para alimentar con nitrógeno a alta presión los sistemas de almacenamiento criogénico o para impulsarlo a través de intercambiadores de calor y equipos de proceso. La capacidad de entrada variable permite que el compresor reciba nitrógeno directamente del licuefactor a su presión de funcionamiento, eliminando la necesidad de una reducción de presión intermedia y mejorando la eficiencia general de la planta de licuefacción.
Mantenimiento de la presión del colector de media presión
Las instalaciones industriales con colectores de distribución de nitrógeno de presión media (0,80–1,50 MPa) a menudo requieren un compresor de mantenimiento de presión Para compensar las fluctuaciones de la demanda y las pérdidas en la red de tuberías, el ZW-2.1/8~25 puede recibir nitrógeno directamente del colector a su presión de operación y aumentarla a 2,50 MPa para consumidores de alta presión, o bien, devolverla al colector para mantener la presión durante los períodos de máxima demanda. Este funcionamiento en modo dual, que actúa como compresor y mantenedor de presión, proporciona una flexibilidad operativa excepcional y reduce la necesidad de compresores independientes.
Nitrógeno a alta presión para laboratorio y planta piloto
Los laboratorios de investigación y las plantas químicas a escala piloto requieren nitrógeno a alta presión para Inertización de reactores de alta presión, pruebas de catalizadores y aplicaciones de fluidos supercríticosEl tamaño compacto del ZW-2.1/8~25 y su alimentación eléctrica estándar de 380 V lo hacen idóneo para su instalación en salas de servicios de laboratorio o edificios de plantas piloto. La presión de descarga de 2,50 MPa es suficiente para la mayoría de las aplicaciones de alta presión en laboratorio, mientras que la certificación libre de aceite garantiza que la pureza del nitrógeno cumpla con los estrictos requisitos de los experimentos de investigación y la instrumentación analítica.
Materiales y construcción
El ZW-2.1/8~25 está construido con materiales seleccionados por su compatibilidad con nitrógeno a alta presión, resistencia térmica e integridad estructural compacta:
| Componente | Material | Especificación |
|---|---|---|
| Bloque de cilindros (LP) | Hierro fundido gris | GG25 / HT250, espesor de pared estándar |
| Bloque de cilindros (HP) | Hierro fundido gris | GG25 / HT250, pared reforzada + nervaduras |
| Cigüeñal | Acero aleado forjado | 42CrMo4, Q&T, equilibrado dinámicamente |
| Anillos de pistón | Compuesto de PTFE, vidrio y bronce | Alta presión, autolubricante, 180 °C máximo |
| Bandas de jinete | Compuesto de PTFE | Guía del pistón, antidesgaste |
| Placas de válvulas | Acero inoxidable | Diseño de anillos concéntricos de alta presión, fabricado en acero inoxidable SS316. |
| Intercooler | Carcasa de acero al carbono / Tubos de acero inoxidable SS316 | Prueba hidrostática ASME VIII Div.1, 1.5× |
| posenfriador | Carcasa de acero al carbono / Tubos de acero inoxidable SS316 | Tubo aleteado de alta presión, agua de refrigeración a 32 °C |
| Tuberías de alta presión | Acero inoxidable sin costuras | Bridas de acero inoxidable SS316, clase ANSI 600 |
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. 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 sistemas de tuberías de alta presión se fabrican con acero inoxidable SS316 sin costura con conexiones bridadas ANSI Clase 600 para garantizar la estanqueidad a una presión de funcionamiento de 2,50 MPa.
Guía de instalación y mantenimiento
Requisitos estructurales y de cimentación
El ZW-2.1/8~25 tiene un peso en seco de 2,60 toneladas y un centro de gravedad aproximadamente a 750 mm por encima de la placa base. losa de hormigón armado de 4 a 5 toneladas Es suficiente para un funcionamiento estable, montado sobre aisladores de vibración elastoméricos (frecuencia natural de 8 a 12 Hz). El diseño de una sola fila genera fuerzas desequilibradas moderadas que se gestionan fácilmente con prácticas de cimentación estándar. Requisitos mínimos de espacio libre: 1,0 m en el lado opuesto al de accionamiento para el acceso a las válvulas, 0,8 m en el lado de accionamiento para el mantenimiento del motor y 1,5 m por encima para el acceso de la grúa. Se debe prestar especial atención a la tubería de descarga de alta presión, que debe estar correctamente soportada y anclada para evitar la fatiga inducida por vibración a 2,50 MPa.
Diseño del sistema de agua de refrigeración
La demanda de agua de refrigeración es aproximadamente 10 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 y el intercooler en paralelo. Dada la alta relación de presión, el intercooler es fundamental para la gestión térmica y debe recibir un flujo de agua de refrigeración prioritario. 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 SS316), sólidos en suspensión < 30 mg/L y dureza total < 300 mg/L como CaCO₃. Se recomienda una torre de refrigeración de circuito cerrado con filtración de flujo lateral para instalaciones con calidad de agua marginal.
Programa de mantenimiento preventivo
| Intervalo | Artículo de servicio | Acción requerida |
|---|---|---|
| A diario | Inspección operativa | Compruebe la vibración, el ruido anormal, el flujo de agua de refrigeración, la presión de descarga y la temperatura. |
| 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 y 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. |
| 3.000 horas | Revisión intermedia | Reemplace todos los anillos de pistón, las bandas de retención y los conjuntos de placas de válvulas. |
| 6.000 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 ZW-2.1/8~25 simplifica drásticamente el mantenimiento en comparación con las alternativas lubricadas. No hay cambios de aceite, ni análisis de aceite, ni reemplazo de filtros, ni cambios de cartuchos separadores. Los principales elementos consumibles de desgaste son: Anillos de pistón y bandas de retención de PTFEEstas válvulas suelen tener una vida útil de entre 3000 y 5000 horas en condiciones de nitrógeno limpio. Si bien las placas de las válvulas de alta presión pueden requerir inspecciones más frecuentes que las de baja presión debido al mayor esfuerzo mecánico, el mantenimiento general sigue siendo significativamente menor que en los sistemas lubricados con aceite.
Certificaciones de cumplimiento y seguridad
El compresor de nitrógeno ZW-2.1/8~25 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, ISO 14001:2015
El nitrógeno se clasifica como un gas asfixiante simple. A una presión de descarga de 2,50 MPa, el riesgo de liberación rápida de gas y desplazamiento de oxígeno aumenta significativamente. Todas las instalaciones ZW-2.1/8~25 deben incorporar monitoreo continuo de deficiencia de oxígeno en la sala de compresores y áreas adyacentes. Las tuberías de descarga de alta presión deben estar equipadas con válvulas de alivio de presión con una capacidad nominal de 110% de MAWP y discos de ruptura como protección secundaria. Los sistemas de ventilación deben mantener el oxígeno ambiental por encima de 19,5% 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 a 18,0% de O₂ (parada completa). El personal debe estar capacitado en protocolos de seguridad de gases a alta presión antes de operar o realizar el mantenimiento de este equipo.
Análisis de rendimiento y eficiencia
El ZW-2.1/8~25 logra un consumo de potencia específico de aproximadamente 35,71 kW por m³/min de nitrógeno a una presión de descarga de 2,50 MPa desde una entrada de 0,80 MPa. Esta cifra de potencia específica refleja la realidad termodinámica de la compresión a alta presión desde una presión de entrada ya elevada. Sin embargo, la verdadera ventaja de eficiencia del ZW-2.1/8~25 reside en su capacidad de aceptar una entrada de alta presión sin una reducción de presión que desperdicie energíaEn comparación con los sistemas que reducen la presión del nitrógeno a 0,80 MPa hasta la presión atmosférica antes de volver a comprimirlo a 2,50 MPa, el ZW-2.1/8~25 ahorra aproximadamente entre 40 y 50 TP3T de la energía de compresión al utilizar directamente la presión de entrada disponible.
En un ciclo operativo anual de 8.000 horas en una aplicación típica de reciclaje de nitrógeno, la capacidad de entrada variable del ZW-2.1/8~25 produce aproximadamente Ahorro energético de entre 120.000 y 180.000 kWh en comparación con los sistemas que requieren reducción de presión aguas arriba. A $0.08/kWh, esto representa una reducción anual en el costo de electricidad de $9,600–$14,400. Cuando se combina con la eliminación de consumibles relacionados con el petróleo y la evitación de equipos de purificación aguas abajo, el Coste total de propiedad para la compresión de reciclaje de nitrógeno Se reduce en un estimado de 30–40% durante una vida útil operativa de 10 años.
La ausencia de aceite en el circuito de compresión es especialmente valiosa en aplicaciones de reciclaje, ya que cualquier contaminación por aceite se acumularía en el circuito cerrado de nitrógeno, degradando progresivamente la calidad del producto y pudiendo contaminar los equipos de proceso. El diseño nativo sin aceite del ZW-2.1/8~25 garantiza que la pureza del nitrógeno se mantenga indefinidamente en el servicio de reciclaje.
Capacidades de personalización y fabricación de equipos originales (OEM)
Ofrecemos opciones de personalización flexibles para adaptar el ZW-2.1/8~25 a las condiciones específicas del sitio y a los requisitos de integración:
- Paquetes montados sobre patines: Compresor, motor, enfriadores, instrumentación y panel de control preensamblados sobre una plataforma de acero estructural con orificios para montacargas. Reduce la instalación en campo a solo las conexiones eléctricas y de agua de refrigeración.
- Configuraciones de áreas peligrosas: Envolventes para instalaciones petroquímicas que cumplen con las normativas ATEX Zona 2 e IECEx. Sistemas de detección de gases y enclavamiento automático de ventilación integrados en el sistema de control.
- PLC y monitorización remota: PLC Siemens LOGO! o S7-1200 opcional con pantalla táctil HMI, conectividad Ethernet y alarmas por SMS/correo electrónico. Compatible con Modbus TCP/IP para integración SCADA.
- Recintos acústicos: Caja acústica compacta con clasificación IP54 que reduce el ruido de 82 dB(A) a 68 dB(A) a 1 metro, adecuada para instalaciones interiores en entornos sensibles al ruido.
- Fabricantes de equipos originales y marcas privadas: Diseños de pintura personalizados, placas de identificación con la marca y documentación localizada para distribuidores de equipos de gas e integradores de sistemas.
Las configuraciones personalizadas están disponibles en Cantidad mínima de pedido: 1 unidadLas propuestas de ingeniería se entregan normalmente en un plazo de 3 a 5 días hábiles. El plazo de entrega estándar es de 10 a 12 semanas; para pedidos que cumplan los requisitos, se ofrece la opción de entrega urgente en un plazo de 8 semanas.
Caso práctico: Sistema de reciclaje de nitrógeno en una planta química
Cliente: Un fabricante de productos químicos especializados en Tailandia que opera reactores discontinuos con inertización de nitrógeno.
Desafío: La planta consumía 8000 Nm³/día de nitrógeno para la inertización de los reactores, y el nitrógeno gastado se liberaba a la atmósfera a 0,60 MPa tras su paso por los reactores. Este método de un solo paso tenía un coste de 1.040.000 T/año en la compra de nitrógeno y representaba una importante fuente de residuos ambientales. La planta deseaba recuperar y reciclar el nitrógeno, pero necesitaba un compresor capaz de aceptar la presión de salida variable de los reactores (0,40–0,80 MPa) y elevarla a 2,00 MPa para su reutilización en el sistema de alimentación de alta presión de los reactores.
Solución: Suministramos un Compresor de nitrógeno sin aceite ZW-2.1/8~25 Configurado sobre una plataforma personalizada con intercooler, posenfriador integrados y un panel de control PLC Siemens LOGO!. La capacidad de entrada variable permitió que el compresor recibiera nitrógeno directamente del colector de ventilación del reactor a cualquier presión disponible, eliminando la necesidad de regulación de presión aguas arriba. Se instaló un depósito de compensación de 1 m³ aguas arriba para amortiguar las fluctuaciones de presión del ciclo del reactor discontinuo.
Resultados cuantificados después de 24 meses:
- Consumo de nitrógeno: Reducido en 65% (de 8.000 a 2.800 Nm³/día), ahorrando $117.000/año
- Emisiones de nitrógeno por ventilación: Reducido en 65%, mejorando la puntuación de cumplimiento ambiental
- Contaminación por petróleo en el nitrógeno reciclado: <0,01 mg/m³, asegurando que no haya contaminación del proceso
- Disponibilidad de compresores: 98.5% durante más de 24 meses, con solo tiempo de inactividad programado para mantenimiento.
- Periodo de recuperación de la inversión: 1,8 años basado únicamente en el ahorro de costes del nitrógeno.
“El reactor ZW-2.1/8~25 se amortizó en menos de dos años. La capacidad de entrada variable fue la característica clave que hizo posible este proyecto: no necesitamos modificar nuestro sistema de ventilación del reactor ni añadir reguladores de presión. Nuestros costes de nitrógeno se han reducido en dos tercios y nuestra huella ambiental ha mejorado drásticamente.” — Gerente de planta, Instalación de productos químicos especializados
Preguntas frecuentes y guía de selección
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