Descripción
Compresor de nitrógeno ZW-5.4/6~20: compresor de nitrógeno sin aceite de presión variable para aplicaciones industriales flexibles.
Diseñado para ofrecer un caudal de 5,4 m³/min en un rango de presión versátil de 0,60 MPa a 2,00 MPa, el ZW-5.4/6~20 es un compresor de nitrógeno de pistón de dos etapas y dos filas, libre de aceite, diseñado para la distribución de nitrógeno a múltiples presiones, operaciones en plantas piloto y sistemas de gases industriales flexibles. Ofrece cero contaminación por aceite, un tamaño compacto y está optimizado para ciclos de trabajo de presión variable.
Descripción general del producto
El Compresor de nitrógeno ZW-5.4/6~20 representa una solución excepcionalmente versátil dentro de nuestra familia de compresores de pistón sin aceite, que se distingue por su amplio rango de presión de funcionamiento que abarca desde 0,60 MPa a 2,00 MPa a una capacidad constante de 5,4 m³/minEsta capacidad de presión variable hace que la unidad sea excepcionalmente adecuada para aplicaciones donde la demanda de nitrógeno fluctúa entre requisitos de presión media y alta, o donde un solo compresor debe dar servicio a múltiples consumidores con diferentes niveles de presión.
La designación “6~20” en el número de modelo refleja la capacidad del compresor para operar en un rango de presión de descarga equivalente a 0,60–2,00 MPa, gracias al control ajustable de la holgura y a los mecanismos de descarga por etapas. Esta flexibilidad elimina la necesidad de múltiples compresores o estaciones reductoras de presión intermedias en instalaciones con diversos requisitos de presión de nitrógeno, lo que reduce significativamente la inversión inicial y la complejidad del mantenimiento.
Al igual que todas las unidades de nuestra serie ZW, el ZW-5.4/6~20 mantiene una vía de compresión totalmente libre de aceite utilizando anillos de pistón y bandas de apoyo de compuesto de PTFE autolubricantes. Esto garantiza que el flujo de producto de nitrógeno permanezca completamente libre de contaminación por hidrocarburos, logrando Certificación ISO 8573-1 Clase 0 Sin necesidad de equipos de purificación posteriores. Sus dimensiones compactas y su peso reducido hacen que esta unidad sea ideal para plantas piloto, centros de I+D y sistemas móviles de suministro de nitrógeno, donde el espacio y la portabilidad son factores críticos.
Especificaciones técnicas – ZW-5.4/6~20
| Parámetro | Valor | Unidad |
|---|---|---|
| Modelo | ZW-5.4/6~20 | – |
| Patrón | Dos etapas, dos filas (二列二级) | – |
| Capacidad | 5,4 (entrada 0,60 MPa) | m³/min |
| Rango de presión de descarga | 0,60 – 2,00 | MPa |
| Dimensiones del compresor (largo × ancho × alto) | 2570 × 1550 × 2345 | mm |
| Peso | 2.40 | t |
| Fuerza | 132 | kW |
| Voltaje | 380/6k o 10k | V |
| Medio gaseoso | Nitrógeno (N₂) | – |
| Lubricación | Sin aceite | – |
* Capacidad nominal a una presión de entrada de 0,60 MPa. A presiones de descarga más altas, la capacidad se ajusta proporcionalmente. Todas las especificaciones cumplen con la norma ISO 1217, Anexo C. El rendimiento real varía según la altitud del emplazamiento, la temperatura ambiente y las condiciones de entrada.
Características principales y ventajas de ingeniería
1. Rango de presión variable con control de la cavidad de separación
El ZW-5.4/6~20 incorpora una innovadora sistema de bolsillo de separación ajustable Esto permite que el compresor funcione de manera eficiente en un rango de presión de descarga de 0,60 MPa a 2,00 MPa sin necesidad de modificaciones mecánicas. Al ajustar el volumen de holgura en el cilindro de alta presión, la unidad optimiza la eficiencia volumétrica en cada punto de ajuste de presión. Esto elimina la necesidad de múltiples compresores o válvulas reductoras de presión en instalaciones con requisitos variables de presión de nitrógeno, lo que reduce tanto la inversión inicial como la complejidad operativa. El ajuste de presión puede realizarse manualmente o de forma automatizada mediante actuadores neumáticos integrados en el sistema de control.
2. Junta compuesta de PTFE sin aceite para servicio de alta presión.
El ZW-5.4/6~20 emplea un Sistema de anillos de pistón y bandas de guía autolubricantes Fabricados con compuestos de PTFE de alto rendimiento reforzados con fibra de carbono y partículas de bronce. Esta formulación de material está diseñada específicamente para el servicio con nitrógeno a alta presión, manteniendo la integridad del sellado y bajos coeficientes de fricción en todo el rango operativo de 0,60 a 2,00 MPa. Los anillos alcanzan un coeficiente de fricción inferior a 0,07 sin lubricación externa, lo que garantiza Contenido de aceite según la norma ISO 8573-1 Clase 0 en la corriente de nitrógeno comprimido. Para plantas piloto e instalaciones de investigación donde la pureza del nitrógeno es fundamental, esta certificación de nitrógeno nativo libre de aceite elimina por completo los costos de filtración posteriores.
3. Compresión en dos etapas para una relación de presión extendida.
El arquitectura de dos etapas y dos filas Es fundamental para gestionar las altas relaciones de presión asociadas a una presión de descarga de 2,00 MPa. Al dividir el trabajo de compresión entre un cilindro de baja presión y otro de alta presión, la unidad limita la temperatura de descarga de cada etapa a menos de 160 °C, preservando la integridad del anillo de PTFE y evitando la degradación térmica. Un intercooler integrado de carcasa y tubos elimina el calor de compresión entre etapas, mejorando la eficiencia termodinámica general y prolongando la vida útil de la placa de válvulas. A presiones de descarga más bajas (0,60–1,00 MPa), la unidad puede operar con una menor demanda de refrigeración entre etapas, lo que mejora aún más la eficiencia.
4. Configuración de voltaje flexible para diversas instalaciones
El ZW-5.4/6~20 está disponible con un Motor de accionamiento de 132 kW Disponible en configuraciones de 380 V, 6 kV o 10 kV. La opción estándar de 380 V es ideal para instalaciones de laboratorio y plantas piloto con infraestructura de distribución de baja tensión existente. Las opciones de 6 kV y 10 kV se adaptan a instalaciones industriales con sistemas de barras colectoras de media tensión, lo que reduce los costos de infraestructura eléctrica y mejora la eficiencia energética al eliminar los transformadores reductores. Esta flexibilidad de voltaje garantiza que el ZW-5.4/6~20 pueda integrarse en prácticamente cualquier entorno eléctrico sin modificaciones costosas.
Escenarios de aplicación
Plantas piloto e instalaciones para el desarrollo de procesos
Las plantas piloto químicas y farmacéuticas frecuentemente requieren nitrógeno a presiones variables dependiendo del proceso que se esté probando. Compresor de nitrógeno de presión variable ZW-5.4/6~20 Funciona como una única fuente de nitrógeno flexible que puede suministrar gas inertizante a 0,60 MPa para el recubrimiento del reactor durante una campaña, y luego ajustarse a 2,00 MPa para las pruebas de catalizadores a alta presión durante la siguiente campaña. Su capacidad de 5,4 m³/min se ajusta perfectamente a la escala de las operaciones de la planta piloto, y su diseño libre de aceite garantiza que no haya contaminación por hidrocarburos en los catalizadores sensibles ni en los productos de reacción.
Distribución de gases industriales a múltiples presiones
Las instalaciones industriales con diversos consumidores de nitrógeno —como el inertizado de tanques a 0,60 MPa, la purga de tuberías a 1,20 MPa y la inertización de emergencia de recipientes a 2,00 MPa— tradicionalmente requieren varios compresores o estaciones reductoras de presión. El ZW-5.4/6~20 elimina esta complejidad al proporcionar un único compresor capaz de satisfacer todos los requisitos de presión. La presión de descarga ajustable se puede modificar entre turnos o campañas para adaptarse a las demandas del proceso activo, lo que reduce el número de equipos y simplifica la planificación del mantenimiento.
Suministro móvil de nitrógeno y respuesta ante emergencias
El tamaño compacto y el peso moderado del ZW-5.4/6~20 lo hacen ideal para unidades móviles de suministro de nitrógeno Montado sobre remolques homologados para circular por carretera. La capacidad de presión variable resulta especialmente valiosa en situaciones de emergencia donde se requiere nitrógeno a diferentes presiones para la purga de tuberías, la inertización de recipientes o la extinción de incendios. La unidad se puede transportar al lugar de trabajo, conectar a una fuente de nitrógeno (vaporizador de nitrógeno líquido o generador VPSA pequeño) y ajustar rápidamente a la presión de descarga requerida. Su diseño sin aceite garantiza que no se contamine el equipo de proceso protegido.
Laboratorios de investigación y universitarios
Los laboratorios de investigación universitarios y los institutos nacionales de investigación requieren nitrógeno de alta pureza para una amplia gama de experimentos, desde cajas de guantes con atmósfera inerte (0,60 MPa) hasta reactores de síntesis de alta presión (2,00 MPa). El rango de presión variable y la certificación libre de aceite del ZW-5.4/6~20 lo convierten en un sistema central de suministro de nitrógeno ideal para instalaciones de investigación multidisciplinares. Su capacidad de 5,4 m³/min permite alimentar simultáneamente varios reactores de alta presión, diversas estaciones de cajas de guantes e instrumentos de cromatografía de gases sin comprometer la pureza ni la estabilidad de la presión.
Materiales y construcción
El ZW-5.4/6~20 está construido con materiales seleccionados por su compatibilidad con nitrógeno a alta presión, resistencia a la corrosión e integridad estructural compacta:
| Componente | Material | Especificación |
|---|---|---|
| Bloque de cilindros | Hierro fundido gris | GG25 / HT250, conductos de refrigeración integrales |
| Cigüeñal | Acero aleado forjado | 42CrMo4, Q&T, equilibrado dinámicamente |
| Anillos de pistón | Compuesto de PTFE-carbono-bronce | Autolubricante, con capacidad para soportar altas presiones de hasta 2,5 MPa. |
| Bandas de jinete | Compuesto de PTFE | Guía del pistón, antidesgaste, tasa de desgaste <0,05 mm/1000 h |
| Placas de válvulas | Acero inoxidable | Acero inoxidable SS316, anillo concéntrico con resorte |
| Bolsillos de liquidación | Acero al carbono con revestimiento de acero inoxidable SS316 | Volumen regulable, accionamiento neumático opcional |
| Intercooler | Carcasa de acero al carbono / Tubos de acero inoxidable SS304 | Prueba hidrostática ASME VIII Div.1, 1.5× |
| Marco base | Acero estructural | Soldado, con amortiguación de vibraciones, compatible con montacargas. |
Todos los componentes sometidos a presión cumplen con ASME BPVC Sección VIII División 1 o las normas chinas GB 150. Las juntas soldadas se someten a una inspección radiográfica (RT) 100%, y cada recipiente a presión se somete a una prueba hidrostática a 1,5 × MAWP durante un período mínimo de 30 minutos.
Guía de instalación y mantenimiento
Requisitos de cimentación y espaciales
El ZW-5.4/6~20 pesa 2,40 toneladas y presenta un diseño vertical compacto con un centro de gravedad bajo. 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). La disposición de cilindros opuestos en dos filas cancela inherentemente las fuerzas inerciales de primer orden, minimizando la transmisión de vibraciones. Espacio libre requerido: 1,0 m en el lado opuesto al de accionamiento para el mantenimiento de la válvula, 0,8 m en el lado de accionamiento para el acceso al motor y 1,5 m por encima para el servicio rutinario. El bastidor base de la unidad, compatible con montacargas, permite su posicionamiento sin necesidad de grúa puente.
Especificaciones del agua de refrigeración
La demanda de agua de refrigeración es aproximadamente 15 m³/h a una temperatura de entrada que no exceda los 32 °C. El circuito de distribución de agua alimenta las camisas de los cilindros y el intercooler en paralelo. Calidad de agua aceptable: pH 6,5–8,5, dureza total < 300 mg/L como CaCO₃, cloruro < 50 mg/L, sólidos en suspensión < 30 mg/L. Para instalaciones sin suministro de agua municipal fiable, se recomienda una torre de refrigeración compacta de circuito cerrado con un tanque de almacenamiento de 0,5 m³. A presiones de descarga más altas (1,50–2,00 MPa), el caudal de agua de refrigeración debe incrementarse en aproximadamente 20% para gestionar el calor adicional de compresión.
Intervalos de mantenimiento
| Intervalo | Artículo de servicio | Acción requerida |
|---|---|---|
| A diario | Verificación visual y operativa | Inspeccione si hay fugas, ruidos anormales, flujo de agua de refrigeración y estabilidad de la presión de descarga. |
| 250 horas | Inspección de la placa de válvulas | Compruebe si hay depósitos de carbono, fatiga del muelle o grietas en la placa. |
| 1.000 horas | Evaluación del desgaste de los anillos del pistón | Mida la holgura de la ranura; reemplace los anillos si es > 0,20 mm. |
| 4.000 horas | Servicio intermedio | Reemplazar los anillos del pistón, las bandas de retención y los conjuntos de válvulas. |
| 8.000 horas | Revisión general | Inspeccione el cigüeñal, mida las holguras de los cojinetes y reemplácelos según sea necesario. |
El diseño sin aceite elimina todas las tareas de mantenimiento relacionadas con el aceite. No hay cambios de aceite, reemplazo de filtros, cambios de cartuchos separadores ni requisitos de análisis de aceite. Los únicos elementos de desgaste consumibles son: Anillos de pistón y bandas de retención de PTFE, que normalmente alcanzan entre 3.500 y 5.500 horas de funcionamiento a alta presión (1,50-2,00 MPa) y entre 4.500 y 6.500 horas de funcionamiento a presión media (0,60-1,00 MPa).
Certificaciones de cumplimiento y seguridad
El compresor de nitrógeno ZW-5.4/6~20 cumple con las siguientes normas internacionales y requisitos reglamentarios:
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
ISO 8573-1 Clase 0 (Contenido de aceite), probado por TÜV Rheinland
ISO 9001:2015, ISO 14001:2015
⚠️ Aviso de seguridad
El nitrógeno es un gas asfixiante inodoro e incoloro. Todas las instalaciones ZW-5.4/6~20 deben incluir monitoreo continuo de oxígeno en la sala de compresores y áreas adyacentes. La ventilación debe mantener el oxígeno ambiental por encima de 19.5% según OSHA 29 CFR 1910.146. Los enclavamientos de alarma deben activarse a 19.5% de O₂ y el apagado completo a 18.0% de O₂. El acceso del personal requiere monitores de oxígeno portátiles y un sistema de acompañamiento.
Análisis de rendimiento y eficiencia
El ZW-5.4/6~20 logra un consumo de potencia específico de aproximadamente 24,4 kW por m³/min A una presión de descarga de 2,00 MPa, mejora hasta aproximadamente 18,5 kW/m³/min a 0,60 MPa. Si bien la potencia específica es mayor que la de los modelos de mayor capacidad debido a la menor eficiencia de escala, la capacidad de presión variable de la unidad ofrece una flexibilidad operativa única que compensa la ligera pérdida de eficiencia. En comparación, un compresor de diafragma de alta presión dedicado de capacidad equivalente consumiría entre 28 y 35 kW/m³/min, mientras que los compresores de tornillo lubricados con aceite a 2,00 MPa suelen superar los 20 kW/m³/min.
La principal ventaja económica del ZW-5.4/6~20 es la eliminación de compresores múltiples en instalaciones con requisitos de presión variables. Una instalación que requiere nitrógeno a 0,60 MPa, 1,20 MPa y 2,00 MPa tradicionalmente necesitaría tres compresores separados o un compresor más dos estaciones reductoras de presión. El ZW-5.4/6~20 reemplaza toda esta infraestructura con una sola unidad, reduciendo el gasto de capital en 40–60% y la complejidad del mantenimiento en un margen similar. Coste total de propiedad para la compresión de nitrógeno En aplicaciones de presión variable, predominan la cantidad de equipos y la mano de obra de mantenimiento, más que la eficiencia energética marginal.
El diseño sin aceite reduce aún más el costo total de propiedad (TCO) al eliminar los consumibles relacionados con el aceite. Un compresor lubricado típico de este tamaño y rango de presión consume entre 80 y 150 litros de aceite lubricante al año, además de los costos de los elementos filtrantes, los cartuchos separadores y la eliminación del aceite usado, que ascienden a entre 1500 y 3000 TPM al año. El ZW-5.4/6~20 elimina por completo estos gastos.
Capacidades de personalización y fabricación de equipos originales (OEM)
Ofrecemos opciones de personalización flexibles para adaptar el ZW-5.4/6~20 a las limitaciones específicas de la instalación y a los requisitos del usuario final:
- Paquetes montados sobre patines: Compresor, motor, enfriador y panel de control preensamblados sobre una plataforma de acero estructural con orificios para montacargas y argollas de elevación. Reduce la instalación en campo a solo la conexión eléctrica y la conexión del agua de refrigeración.
- Unidades móviles remolcables: El ZW-5.4/6~20 se puede montar en un remolque homologado para circular por carretera con generador diésel integrado, sistema de refrigeración y almacenamiento de nitrógeno, creando una unidad de suministro de nitrógeno totalmente móvil para obras de construcción, mantenimiento de oleoductos y respuesta a emergencias.
- Control automático de presión: PLC Siemens LOGO! o S7-1200 opcional con bucle de retroalimentación de presión, que ajusta automáticamente el volumen de la cámara de descarga para mantener la presión de descarga establecida dentro de ±0,05 MPa. Monitorización remota mediante Modbus TCP/IP u OPC-UA.
- Recintos acústicos: Cabina 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, como laboratorios y salas de máquinas contiguas a oficinas.
- Fabricantes de equipos originales y marcas privadas: Diseños de pintura personalizados, placas de identificación con la marca y paquetes de documentación adaptados al mercado local para distribuidores de equipos de gas e integradores de sistemas.
Las configuraciones personalizadas están disponibles en Cantidad mínima de pedido: 1 unidadPropuestas de ingeniería entregadas en un plazo de 3 a 5 días hábiles. Plazo de entrega estándar: de 10 a 12 semanas; plazo de entrega urgente: 8 semanas para pedidos que cumplan los requisitos.
Caso práctico: Suministro de nitrógeno en planta piloto multipresión
Cliente: Una empresa de productos químicos especializados que opera una planta piloto multirreactor en Alemania.
Desafío: La planta piloto operaba cuatro reactores con diferentes requisitos de presión de nitrógeno: Reactor A (0,60 MPa para inertización), Reactor B (1,20 MPa para activación del catalizador), Reactor C (1,60 MPa para síntesis a alta presión) y Reactor D (2,00 MPa para polimerización). El cliente mantenía tres compresores independientes (0,60 MPa, 1,20 MPa y 2,00 MPa), además de estaciones reductoras de presión, lo que generaba altos costos de capital, una programación de mantenimiento compleja y frecuentes problemas de contaminación cruzada al cambiar entre reactores.
Solución: Suministramos un Compresor de nitrógeno sin aceite ZW-5.4/6~20 Con control automático de la holgura, sustituyendo los tres compresores existentes. La unidad se configuró sobre una plataforma compacta con intercooler, posenfriador y un PLC Siemens S7-1200 con control de retroalimentación de presión integrados. El PLC ajusta automáticamente la presión de descarga para adaptarla a los requisitos del reactor activo, conmutando entre los puntos de ajuste en menos de 5 minutos.
Resultados después de 18 meses:
- Bienes de capital: Se redujo de 3 compresores a 1ahorrando 180.000 euros en inversión inicial.
- Costes de mantenimiento: Reducido en 58% (de 24.000 €/año a 10.100 €/año)
- Superficie: Reducido en 65% (de 18 m² a 6,3 m²)
- Pureza del nitrógeno: Constantemente >99,9% con un contenido de aceite <0,01 mg/m³ en todos los puntos de ajuste de presión.
- Tiempo de conmutación del reactor: Reducido de 45 minutos a menos de 5 minutos., mejorando el rendimiento de la planta piloto
“El ZW-5.4/6~20 ha simplificado enormemente nuestro suministro de nitrógeno. Ya no necesitamos mantener tres compresores ni preocuparnos por fallos en las válvulas reductoras de presión. El cambio automático de presión es impecable y a los operadores de nuestra planta piloto les encanta su sencillez.” — Gerente de Ingeniería de Procesos
Preguntas frecuentes y guía de selección
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Nuestros ingenieros de aplicaciones están disponibles para evaluar sus necesidades de nitrógeno a múltiples presiones y demostrarle cómo el ZW-5.4/6~20 puede reemplazar varios compresores con una sola unidad versátil. Ofrecemos propuestas técnicas gratuitas, análisis de costo total de propiedad y asesoramiento para la integración en planta piloto en un plazo de 48 horas.
Correo electrónico: [email protected] Respuesta en 24 horas
