CÓMO OPTIMIZAR EL RENDIMIENTO
de los compresores de tornillo

GLOBAL GLOBAL En tiempos de mayor presión sobre el sector petroquímico, los operadores necesitan sacar el máximo partido a sus activos existentes, especialmente a aquellos que son vitales para el funcionamiento continuo de la planta. Sulzer, experto en el sector, presenta diversos casos de estudio.

Jeff Monych, Director de producción de Sulzer, analiza los problemas que pueden afectar al rendimiento y las soluciones más rentables para una confiabilidad continua.
Las instalaciones de petróleo y gas aguas abajo son responsables de la creación de los componentes básicos de una amplia gama de productos que se utilizan en la vida cotidiana. Por ello, la confiabilidad de las instalaciones de producción y el costo de las operaciones pueden tener un impacto directo en los precios de los productos básicos que se suministran a otras industrias o directamente al consumidor.

En el sector petroquímico, los compresores de tornillo suelen considerarse “equipos críticos” debido a las aplicaciones en las que operan. Los procesos relacionados con el gas residual, el aire de la planta, el estireno, el benceno, la gasolina y el amoníaco son solo algunos ejemplos.

Minimizar las pérdidas de producción

Sin embargo, la naturaleza de estos productos químicos y las aplicaciones pueden afectar la durabilidad de algunos componentes, como los sellos y los rodamientos, hasta tal punto que los operadores suelen tener compresores completos como piezas de repuesto. El objetivo es minimizar cualquier pérdida de producción durante un evento de mantenimiento no planificado.

A fin de reducir el impacto de los fallos de los componentes, es importante comprender los problemas que pueden afectar a los compresores de tornillo y cómo pueden mitigarse. Debido a la variedad de aplicaciones y a la diversidad de diseños de los compresores, estas generalizaciones deben adaptarse a las situaciones individuales.
Durante el funcionamiento normal, los compresores generan calor que debe ser disipado a fin de evitar la expansión indeseada de los componentes internos. Algunos fabricantes utilizan una camisa de agua (en las unidades que no están inundadas de aceite), lo que proporciona una solución eficaz, pero, si los puertos de refrigerante se bloquean, la unidad funcionará a mayor temperatura, con los consiguientes daños. La expansión de la carcasa exterior hace que entre en contacto con los rotores en el extremo de descarga, lo que provoca un período de inactividad inesperado.
La contaminación de los suministros de aceite para los sellos y los rodamientos puede causar bloqueos en los orificios de alimentación de aceite y esto puede llevar a que los rodamientos se queden sin lubricante, lo cual genera un fallo de Babbitt. Del mismo modo, una configuración incorrecta de un compresor puede provocar un desgaste prematuro o una holgura excesiva, lo que ocasiona un estancamiento de la circulación y un aumento del crecimiento térmico; todo ello puede reducir la confiabilidad y aumentar la probabilidad de tener que realizar un mantenimiento inesperado.

Más vale prevenir que curar

Desde la instalación inicial, es necesario supervisar cuidadosamente los activos importantes para comprobar la temperatura de los rodamientos, las vibraciones, los niveles de aceite, las presiones de los sellos y el flujo de refrigerante. Los puntos de umbral para cualquier alarma deben evaluarse de manera cuidadosa con el fin de garantizar que cualquier problema potencial se ponga de manifiesto en un punto en el que la intervención oportuna evite cualquier daño.
Además, en el caso de los sistemas de refrigeración, la minimización de los contaminantes y el control de la calidad del agua permitirán reducir de forma significativa el ensuciamiento de los puertos internos y aumentar la confiabilidad del funcionamiento.
Al examinar la frecuencia de funcionamiento del compresor y el tiempo medio entre fallos (MTBF, por sus siglas en inglés), es posible establecer el programa de mantenimiento más oportuno. De este modo, se identificará el tiempo para el mantenimiento habitual, así como los periodos para revisiones más extensas en las que se pueden comprobar y ajustar las dimensiones y holguras críticas.

Mantenimiento optimizado

Las revisiones, tal y como se han descrito anteriormente, deben llevarse a cabo con regularidad, a menudo con el asesoramiento de expertos sobre cualquier medida correctiva que pueda ser necesaria. Una combinación de conocimientos operativos en el sitio y asistencia técnica externa puede constituir la mejor solución para las intervenciones periódicas de mantenimiento.
Más allá de esto, llegará un momento en el que se requieran reparaciones más extensas o en profundidad, lo que hará necesario retirar el compresor del servicio durante un periodo más prolongado. Muchas instalaciones disponen de una unidad de repuesto para permitir que las operaciones de producción normales continúen con una pérdida de producción mínima mientras se realizan las reparaciones.
Los modernos talleres especializados están capacitados para reparar algunos de los daños más graves si es necesario. Desde la mejora de las holguras entre lóbulos a unos 0,13 mm (0,005″) hasta la reconstrucción de rotores o la realización de reparaciones en la carcasa, es posible llevar a cabo un trabajo exhaustivo en un plazo relativamente corto.

Asistencia especializada

Por supuesto, los fabricantes de equipos originales (OEM) pueden prestar asistencia a los clientes, pero esta suele centrarse más en la sustitución de los equipos que en su reacondicionamiento. Los especialistas independientes preparados para reparar equipos rotativos complejos pueden suministrar un servicio más flexible y reactivo que reduzca al mínimo las pérdidas de producción.
Como parte de las reparaciones rutinarias y de eficacia probada, se pueden realizar reparaciones de rotores con sistemas de recubrimiento de soldadura o de combustible de oxígeno de alta velocidad (HVOF, por sus siglas en inglés) y máquinas herramienta de precisión para obtener tolerancias exactas. Asimismo, es posible restaurar rotores que se han dañado y restablecer el diámetro exterior (OD) y las tiras de los extremos. Esto reduce los plazos de entrega, así como los costos de reparación, y devuelve el compresor a su estado operativo lo antes posible.
Estas tareas requieren herramientas especializadas, como tornos para motores con accesorios diseñados para restablecer las tiras de diámetro exterior. Esto también debe ser apoyado por un banco de pruebas que permita colocar ambos rotores en la posición ideal de funcionamiento a fin de verificar las holguras de los lóbulos, lo cual brinda la ventaja adicional de poder comprobar la holgura y el juego de los engranajes de distribución, antes de instalar los rotores en la carcasa. Se trata de inspecciones importantes que permiten detectar un posible problema antes del montaje final del compresor.

Estudio de caso: Actualizaciones de diseño

Hay situaciones en las que la aplicación de un compresor ha cambiado o el diseño original no se adaptaba perfectamente al proceso. En estos casos, la frecuencia de las reparaciones puede ser mayor de lo previsto, lo que conlleva una mayor pérdida de producción. A menudo, la solución puede residir en una mejora del diseño del OEM.
Un ejemplo de ello es una instalación cuyo proceso estaba causando erosión y corrosión en los orificios del rotor y en las paredes de los extremos, hasta el punto de que el OEM recomendaba sustituir la carcasa en cada reacondicionamiento. El compresor en cuestión era un gran compresor de tornillo de 635 mm (25 pulgadas), de corte horizontal, fabricado con acero al carbono.
El compresor fue evaluado por expertos con el fin de prolongar la vida útil de la carcasa, pero se llegó a la conclusión de que el material de la carcasa era inadecuado para la aplicación. La primera solución sería reemplazar el material por acero inoxidable 316L, pero el costo era prohibitivo.
La solución alternativa y rentable fue mecanizar los orificios del rotor y las paredes de los extremos para poder aplicar una pasada de incrustación de 309L, así como un revestimiento de la capa superior de 316L. Se soldó la línea de separación y se mecanizaron las superficies interiores para garantizar que todos los ajustes y holguras internos originales fueran correctos. Esta resultó ser la solución ideal para el operador, que encargó el mismo trabajo en un segundo compresor y ahora ha duplicado el MTBF.

Estudio de caso: Mejora de la aplicación en tuberías

En otro ejemplo, un gran compresor de tornillo que se había instalado recientemente en una nueva tubería no siempre funcionaba a plena capacidad de forma continua. Las necesidades variables de la tubería implicaban frecuentes arranques y paradas, así como cambios en los requisitos de capacidad.
Después de un breve funcionamiento inicial, el compresor falló y hubo que instalar la unidad de reserva mientras la unidad original era transportada a un centro de mantenimiento. Sin embargo, poco después de la llegada del compresor, la unidad de reserva también falló, aparentemente con el mismo tipo de fallo.
La inspección inicial mostró que la válvula deslizante había entrado en contacto con el diámetro exterior del rotor. Una revisión minuciosa descubrió que el eje de la válvula deslizante era lo suficientemente largo como para desviarse una vez que la válvula se abría por completo. La cantidad de deflexión era suficiente para permitir que la válvula deslizante se levantara en un ligero ángulo y esto era suficiente para ponerla en contacto con el rotor. Esto hacía que el rotor se volviera inestable y vibrara hasta el punto de apagarse.
Para solucionar este problema, se estabilizó el eje de la válvula deslizante añadiendo soportes, que actuaban como rodamientos. La modificación se instaló en ambas unidades y desde entonces han estado funcionando durante más de 5 años sin más problemas.

Aumentar la confiabilidad

El objetivo de toda empresa que opera con activos costosos es optimizar su disponibilidad y productividad. En la mayoría de los casos, estos equipos forman parte de un proceso mucho más amplio, pero si uno de ellos falla, las repercusiones pueden ser considerables. La mayoría de los costos de los tiempos de inactividad están asociados a la pérdida de producción, más que al costo de la reparación, por lo que la velocidad es esencial.
En el centro de toda rutina de mantenimiento exitosa está la prevención. Las inspecciones periódicas, la supervisión constante y la actuación inmediata cuando surgen señales de alarma son las mejores medidas. Sin embargo, una avería puede producirse de forma inesperada y es la acción que se lleva a cabo la que puede tener un impacto significativo en el negocio.

Los socios de mantenimiento pueden brindar asesoramiento especializado y experiencia, así como un enfoque receptivo y flexible de las reparaciones. La mayoría de los fabricantes de equipos originales se limitan a sus propios productos, mientras que los proveedores independientes tienen una experiencia mucho más amplia en cuanto a diseños y soluciones. También disponen de mayores recursos destinados específicamente a las reparaciones y al reacondicionamiento de los equipos heredados, en lugar de limitarse a reemplazar componentes.
En última instancia, el objetivo es suministrar la solución más rentable a un problema. La clave es establecer una gama de soluciones para que el propietario del equipo pueda tomar una decisión bien informada, basada en las necesidades de la empresa. En muchos casos, la solución será aquella que sea la más rápida, mientras que la mejora de la durabilidad a largo plazo puede aportar beneficios continuos para el futuro.

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