Machinery Lubrication - Compresores De Aire Lub07-app05.pdf

Lubricación de Compresores de Aire Lubricación de Mecanismos Machinery Lubrication (LUB.07) APP.05 – Air Screw Compressors 1. 2. 3. 4.

Bases lubricantes usadas para compresores de aire. Aceites sintéticos. Tipo de Compresores. Reciprocantes. Tornillo Rotativo. Paleta. Centrífugos. Fluídos para compresores. Ensayos de Performance. Compatibilidades y Procedimientos para cambios de aceite.

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Bases lubricantes usadas para compresores de aire. Aceites sintéticos. 2007-03-14 ©SKF Slide 3 [Code] SKF [Organisation]

Fluídos lubricantes para compresores 1. Fluídos básicos derivados del crudo de petróleo como aceites minerales ó hidrotratados (API – Grupo II) compuestos de miles de diferentes moléculas de hidrocarburos denominados por la mayor concentración de: A. Parafínicos. B. Nafténicos. C. Aromáticos. 2. Fluídos básicos derivados de: A. Una reacción química (síntesis) Æ PAO B. Un proceso donde químicamente se combinan moléculas de bajo peso molecular (gases hidrocarburos) bajo condiciones de alta presión y temperatura, y estos mismos son reaccionados con ácidos y alcoholes para desarollar fluídos de más alto peso molecular Æ Ester y Poliglicol. 2007-03-14 ©SKF Slide 4 [Code] SKF [Organisation]

Diagrama de una refinería ETILENO

GASES

PIRÓLISIS UNIDAD

LIGHT/ HEAVY NAFTA

PROPILENO BUTILENO

REFORMADOR CATALÍTICO

CRUDO

DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA

RESIDUUM

ORTOXILENO

KEROSENO DIESEL COMBUSTOLEO

COMBUS TIBLES

DESTILACIÓN en VACÍO

EXTRACCIÓN FURFURAL

EXTRACCIÓN con M.E.K.

CERAS

2007-03-14 ©SKF Slide 5 [Code] SKF [Organisation]

B.T.X. UNIDAD

GASES

AROMÁTICOS

BÁSICOS MINERALES HIDROGENACIÓN COMPUESTOS de NITRÓGENO

Diagrama de una Planta Petroquímica ETILENO

ALCOHOL

UNIDAD de OXIDACIÓN

OXIGENO PROPILENO

ETILENO

GASES

ALFA OLEFINA UNIDAD

GAS SINTÉTICO

ETOOXILACIÓN POLIETILENGLICOL & PROPOXILACIÓN POLIPROPILENGLICOL ÓXIDO de PROPILENO UNIDAD ÓXIDO de ETILENO

DECENO- 1

BUTILENO

2007-03-14 ©SKF Slide 6 [Code] SKF [Organisation]

OXIDACIÓN UNIDAD

POLI ALFA OLEFINA UNID.

OXO ALCOHOL UNIDAD

AIRE ORTOXILENO

POLI ALFA OLEFINAS (2-100 cst)

FTALICO ANHIDRICO

POLIMERIZACIÓN UNIDAD

ESTERIFICACIÓN UNIDAD

FTALATO ÉSTERES

POLIISOBUTILENO

Ventajas y desventajas de los componentes principales de un aceite mineral Componentes

Ventajas

Desventajas

Parafínicos

Resistencia a la oxidación

Baja Temperatura.

Nafténicos

Baja Temperatura.

Rápida oxidación

Aromáticos

Solvencia de residuos

Rápida oxidación

Ceras

Alto Indice de Viscosidad

Baja Temperatura.

2007-03-14 ©SKF Slide 7 [Code] SKF [Organisation]

Otros componentes de un aceite mineral Buenos Componentes:

• Parafinas saturadas ramificadas Æ

brindan larga vida, alto índice de viscosidad y bajos puntos de escurrimiento

Malos Componentes:

• Nitrógeno, Azufre y Cloro Æ

reducen la vida del aceite

• Aromáticos Æ

reducen la vida del aceite

• Nafténicos

Æ

reducen la vida del aceite

• Parafínicos No Saturados Æ

reducen la vida del aceite

• Parafínicos de larga Cadena Æ

ceras de alto punto de escurrimiento

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Consideraciones importantes sobre la selección de un lubricante • Temperaturas del orden de 80ºC no se deben de tolerar en equipos industriales, a menos que no haya otra alternativa y en caso tal, su lubricación debe ser con aceites sintéticos. • Por lo general, se debe tomar como regla práctica, emplear este tipo de lubricantes para temperaturas de operación por encima de 60ºC (140ºF). • La oxidación del lubricante se acelera a temperaturas por encima de 60ºC.

2007-03-14 ©SKF Slide 9 [Code] SKF [Organisation]

Producción de lubricantes sintéticos Algunos datos importantes 1990

PG y otros 25%

Ester 18%

57%

PAO

1997 Ester 17%

PG y otros 22%

61%

PAO

Producción Total de Sintéticos

Estimación Mundial de crecimiento anual

1990: 80 MM Galones Æ 1997: 151 MM Galones.

Lubricantes Mineral: 1,0-1,5%

Participación frente al mercado total de lubricantes:

Sintéticos para Compresores: >15,0%

1990 : 3% Æ 1997 : 5% 2007-03-14 ©SKF Slide 10 [Code] SKF [Organisation]

Sintéticos Industriales: 9,0%

Análisis de costos de un compresor Como impacta el costo del lubricante El costo del lubricante es insignificante comparado con otros costos del equipo 9%

12%

Energía Aceites Mano de Obra Miscelánea

36%

1%

2007-03-14 ©SKF Slide 11 [Code] SKF [Organisation]

42%

Refacciones

Algunas razones para recomendar aceites sintéticos en compresores 1. 1.

Reducción Reducción de de Costos Costos de de Mantenimiento Mantenimiento por por menor menor desgaste desgaste de de los los componentes. componentes.

2. 2.

Reducción Reducción de de paradas paradas programadas programadas por por menor menor cantidad cantidad de de cambios cambios de de aceite aceite

3. 3.

Reducción Reducción de de consumo consumo de de lubricante lubricante por por su su baja baja volatilidad volatilidad

4. 4.

Ahorros Ahorros de de energía energía por por menor menor fricción fricción entre entre elementos elementos en en movimiento movimiento relativo. relativo.

5. 5.

Margen Margen de de seguridad seguridad más más amplio amplio por por tratarse tratarse de de lubricantes lubricantes que que soportan soportan mayores mayores exigencias. exigencias.

6. 6.

Beneficio Beneficio ambiental ambiental por por reducir reducir la la cantidad cantidad de de cambios cambios de de aceite aceite (menor (menor cantidad cantidad de de residuos residuos aa disponer). disponer).

2007-03-14 ©SKF Slide 12 [Code] SKF [Organisation]

Ventajas del aceite sintético Alto Índice de Viscosidad Æ Mayor rango de operación Aceite Sintético Aceite Mineral

B. Arranque a Baja Temperatura

Viscosidad

A. Punto de Escurrimiento

A B

40ºC C

C. Alta Viscosidad a Alta Temperatura

Temperatura 2007-03-14 ©SKF Slide 13 [Code] SKF [Organisation]

Ventajas del aceite sintético Alto Índice de Viscosidad Æ Mayor rango de operación Fluidos para compresores Propiedades físicas, basadas en un aceite lubricante típico ISO VG 100

Índice de Viscosidad Ester

89

PAO

149

Mineral

95

Poliglicol

196

196 200 150 100 50 0

2007-03-14 ©SKF Slide 14 [Code] SKF [Organisation]

149 89

95

Ventajas del aceite sintético Alto Punto de Inflamación Æ Seguridad Fluidos para compresores Propiedades físicas, basadas en un aceite lubricante típico ISO VG 100

Punto de Inflamación ºC Ester

257

PAO

257

Mineral

207

300 250 200 150 100

Poliglicol

230

50 0

2007-03-14 ©SKF Slide 15 [Code] SKF [Organisation]

257

257

230 207

Ventajas del aceite sintético Alto Punto de Ignición Æ Seguridad Fluidos para compresores Propiedades físicas, basadas en un aceite lubricante típico ISO VG 100

Punto de Auto-ignición ºC Ester

416

PAO

405

Mineral

344

Poliglicol

2007-03-14 ©SKF Slide 16 [Code] SKF [Organisation]

374

450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

416

405

344

374

Temperatura de Auto-Ignición Temperatura vs. Presión ESTER FOSFATICO

DIESTER

ACEITE MINERAL

1200 1000

TEMPERATURA, OF

800 60 0 400 20 0

500

2007-03-14 ©SKF Slide 17 [Code] SKF [Organisation]

1000

1500

2000

2500

PRESION, PSIG

Ventajas del aceite sintético Alta Tensión Superficial Æ Capacidad de mojado de superficie Fluidos para compresores Propiedades físicas, basadas en un aceite lubricante típico ISO VG 100

Tensión de Superficie, Dinas / cm Poliglicol

35.0

Mineral

32.0

PAO

30.0

Ester

29.0

35 32 30 29 5

10

15

20

25

30

35

40

Los PAO y Ester mejoran estas propiedades con aditivos.

2007-03-14 ©SKF Slide 18 [Code] SKF [Organisation]

Ventajas del aceite sintético Bajo Punto de congelación Æ Resistencia a bajas temperaturas Fluidos para compresores Propiedades físicas, basadas en un aceite lubricante típico ISO VG 100 Punto de Congelación, ºC Poliglicol

-35

Mineral

-15

PAO

-45

Ester

-35

2007-03-14 ©SKF Slide 19 [Code] SKF [Organisation]

-60

-40

-20

0

Distribución de Peso Molecular Desventajas de Operación a alta y baja temperatura BASE MINERAL •

Estas bases son una mezcla de hidrocarburos de propiedades diversas.

•

Componentes de bajo peso molecular afectan la volatilidad, el consumo de aceite y su reposición.

•

Componentes de alto peso molecular impactan la fluidez y la formación de depósitos carbonosos. 2007-03-14 ©SKF Slide 20 [Code] SKF [Organisation]

%

%

None

>>>>>>>PESO MOLECULAR>>>>>>

Distribución de Peso Molecular Ventajas de Operación a alta y baja temperatura BASE SINTÉTICA •

Los sintéticos y doblehidrogenados brindan una estructura molecular controlada y son derivados de reacciónes químicas.

•

No contienen componentes de bajo peso molecular.

•

No contienen componentes dañinos de alto peso molecular.

2007-03-14 ©SKF Slide 21 [Code] SKF [Organisation]

0%

0%

>>>>>>>PESO MOLECULAR>>>>>

Ventajas del aceite sintético Baja tendencia a formar Carbón Æ Équipo libre de residuos Porcentaje (%) de Residuos de Carbón*

0,45% 0,40%

Mineral

0.45%

0,35%

PAO

0.10%

0,30%

Mineral

Ester

0.02%

0,25%

PAO

Poliglicol

0.01%

0,20% 0,15% 0,10%

* ASTM D-189 Ensayo: Conradson Carbon Residue

2007-03-14 ©SKF Slide 22 [Code] SKF [Organisation]

0,05% 0,00%

Ester Poliglicol

¿Cuanto carbón generan 208 L de lubricante? Mineral

vs.

Sintético Diester

208 kgs. x 0.45%* =

208 kgs. x 0.02%* =

0,936 kgs.

0,0416 kgs.

* Basado en comparación de básicos típicos & el ensayo ASTM D-189 Conradson Carbon Residue Test (MCRT)

2007-03-14 ©SKF Slide 23 [Code] SKF [Organisation]

Ventajas del aceite sintético Baja Presión de Vapor Æ Menor consumo de aceite 0,45 0,40

Presión de Vapor:

0,35

mm Hg @ 149ºC (300ºF)

Mineral

0.4000

PAO

0.0200

Ester

0.0100

Poliglicol

0.0024

0,30 0,25 0,20

PAO Ester

0,15 0,10 0,05 0,00

2007-03-14 ©SKF Slide 24 [Code] SKF [Organisation]

Mineral

Polyglycol

Ventajas del aceite sintético Bajo Coeficiente de Fricción Æ Ahorro de Energía Fluidos para compresores Propiedades físicas, basadas en un aceite lubricante típico ISO VG 100 Coeficiente de fricción 0,150 0,100 0,050 0,000

2007-03-14 ©SKF Slide 25 [Code] SKF [Organisation]

Ester

0.080

PAO

0.086

Mineral

0.101

Poliglicol

0.084

Ahorro de Energía con Lubricantes Sintéticos Compresores:

9

Reciprocante

3-7%

9

Tornillo

2-5%

9

Centrífugo

3-5%

2007-03-14 ©SKF Slide 26 [Code] SKF [Organisation]

Turbinas

1-3%

Caja de Engranajes

1-5%

Rodamientos:

9

Ventiladores

3-5%

9

Bombas

3-5%

9

Motores

3-5%

Ahorro de Energía con Lubricantes Sintéticos Costos típicos de un sistema de aire comprimido sobre un período de 10 años (desempeño normal)* 10%

Costo de Energía

15% Costo de Capital

75%

Costo de Mantenimiento

* Department of the Environment, Transport & the Regions’ Energy Efficiency Best Practice Program-UK

2007-03-14 ©SKF Slide 27 [Code] SKF [Organisation]

Ejemplo de Ahorro de Energía: Motor eléctrico Suposiciones: Eficiencia de Motor Eléctrico: 95% Ahorro de energía = 3% Cálculo (Año 2007 – Valor de la energía en Argentina): 200 hp x 0,7457 = 149 kilowatts (kW) Costo de electricidad: US$0,02 kilowatt-hour (kWh) (149 kW x 8.760 hrs. x US$0,02/kWh x 3%) ÷ 95% =

AHORRO TOTAL ANUAL = US$ 744.2007-03-14 ©SKF Slide 28 [Code] SKF [Organisation]

Ejemplo de Ahorro de Energía: Compresor de aire Equipo: 30 hp compresor de tornillo rotativo Aceite Mineral vs. Ester sintético (ISO VG 68) Parámetros

Antes

Después

Amperios

85,0

78,6

-6,4

Voltios

220

220

0

Aceite Temp. ºC

77

67

-10

Aire Temp. ºC

80

68

-12

Ruido, dBa

100

97

-3

Cambio

Solo en ahorro de energía con los valores del ejemplo anterior reduzco el consumo en USD 250.- por año

2007-03-14 ©SKF Slide 29 [Code] SKF [Organisation]

Resumen de parámetros principales Densidad Índice de viscosidad Punto de inflamación, ºC Punto de autoignición, ºC Conductividad térmica, BTU/hr/ft2 Solvencia Polaridad Coef. de fricción Tensión de superficie, Dinas/cm. Punto de congelación, ºC Presión de vapor, mm Hg @ 149ºC 2007-03-14 ©SKF Slide 30 [Code] SKF [Organisation]

Diester 0.9672 89 257

PAO 0.8827 149 257

Mineral 0.8805 95 207

Poliglicol 0.9963 196 230

416

405

344

374

0.087

0.085

0.071

0.089

Excelente Si 0.080 29.0

Pobre No 0.086 30.0

Bueno No 0.101 32.0

Promedio Si 0.084 35.0

-35

-45

-15

-35

1 x 10-2

2 x 10-2

4 x 10-1

2.4 x 10-3

Tipo de compresores. Reciprocantes. Tornillo rotativo. Paletas. Centrífugos.

2007-03-14 ©SKF Slide 31 [Code] SKF [Organisation]

Compresores reciprocantes, alternativos o a pistón

2007-03-14 ©SKF Slide 32 [Code] SKF [Organisation]

Compresores reciprocantes. Descripción de funcionamiento

•

Compresión discontinua en diversos pasos en un cilindro cerrado.

•

El movimiento reciprocante del pistón ocasiona que el medio gaseoso sea llevado al cilindro, donde el volumen es gradualmente reducido y el medio finalmente descargado a una presión preestablecida.

2007-03-14 ©SKF Slide 33 [Code] SKF [Organisation]

Compresores reciprocantes. Puntos de fricción Cilindro / cámara de compresión: • Válvulas de alimentación y descarga • Cilindro- anillos • Empaque-flecha • Biela de crucete (tipo ‘crosshead’)

Mecanismos: • Rodamientos de cigüeñal • Rodamientos de bielas • Perno de la cruceta • Guía de la cruceta 2007-03-14 ©SKF Slide 34 [Code] SKF [Organisation]

Compresores reciprocantes

Cálculo del goteo por minuto y selección de viscosidad Cilindro

12 pulgadas ó 30 cm

Lubricación de Empaque: 91 gota por minuto. 2007-03-14 ©SKF Slide 35 [Code] SKF [Organisation]

Consumo: Para cilindros instalados horizontalmente y para presiones de descarga menores a 17 bar se recomienda 1 gota por minuto de aceite por cada pulgada de diametro. Viscosidad: Si el piston mide más de 12 pulgadas ó 30 cm en diámetro y la operación es de alta temperatura ó múltiple etapas de compresión, utilize un aceite ISO VG 150 en lugar de un ISO VG 100.

Compresores reciprocantes. Ventajas de los sintéticos Válvulas de descarga después de 1,500 horas de operación: Diester sintético (izquierda) vs. Aceite mineral (derecha)

2007-03-14 ©SKF Slide 36 [Code] SKF [Organisation]

Compresores reciprocantes. Ventajas de los sintéticos Válvulas de descarga después de: 1,500 hrs. aceite mineral (izq.) y 6,000 hrs. con diester (derecha)

2007-03-14 ©SKF Slide 37 [Code] SKF [Organisation]

Costos Comparativos: I-R XLE (16” & 10” x 7”) 200 HP/150KW HORAS TRABAJADAS POR EL COMPRESOR: 24 hrs / día, 6 días / semana por 50 semanas = 7,200 horas por año CONSUMO DE ACEITE EN LOS LUBRICADORES (PROMEDIO) 10 gpm / cilindro = 860 litros / año COSTO DE MANO DE OBRA US$ 30 por hora ‘KITS’ DE VÁLVULAS NUEVAS US$ 3,200 HORAS-HOMBRE PARA INSTALAR VÁLVULAS 16 horas

2007-03-14 ©SKF Slide 38 [Code] SKF [Organisation]

Costos Comparativos: I-R XLE (16” & 10” x 7”) 200 HP/150KW 1. Se mantiene la eficiencia máxima del compresor debido a la baja formación de carbones en las válvulas. 2. La vida útil de los componentes se incrementa por el menor desgaste por mejor lubricación. 3. Garantía de un ambiente seguro de trabajo por la elevada temperatura de Flash Point y de auto-ignición a altas presiones de descarga. 4. Brusca reducción de las paradas de equipo por el menor mantenimiento de válvulas.

2007-03-14 ©SKF Slide 39 [Code] SKF [Organisation]

Costos Comparativos: I-R XLE (16” & 10” x 7”) 200 HP/150KW VALORES AÑO 2001

Mineral

Sintético

Costo por Litro:

US$ 1.00

US$ 5.00

Cambios de Válvulas:

3 (1 c / 9 meses)

0

Costo Aceite (1720 litros)

US$ 1,720

US$ 8,600

Costo: ‘Kit’ de Válvulas

US$ 9.600 (3 kits)

US$ 0

Costo: Horas-Hombre

US$ 1,440

US$ 0

Costo Total

US$ 12,760

US$ 8,600

Diferencia en US$ Diferencia en % 2007-03-14 ©SKF Slide 40 [Code] SKF [Organisation]

US$ 4,160 32.6%

Compresores reciprocantes: Características y ventajas utilizando aceites sintéticos 1. Disminución de depósitos de carbón en las válvulas del compresor, logrando bajos costos de mantenimiento 2. Reducidas relaciones de alimentación de aceite, típicamente 20-30% más bajo, en gpm (gotas por minuto) a los cilindros del compresor 3. Puntos de inflamación, más altos, normalmente 38ºC por encima en relación a los aceites minerales, para mayor seguridad. 4. Temperaturas de auto-inflamación más altas, normalmente 55ºC por encima en relación a los aceites minerales, brindando mayor seguridad a todas presiones. 5. Reducción en el desgaste de los empaques y anillos del pistón para mayor eficiencia 2007-03-14 ©SKF Slide 41 [Code] SKF [Organisation]

Compresores tipo tornillo rotativo

2007-03-14 ©SKF Slide 42 [Code] SKF [Organisation]

¿Como funciona un compresor de aire tipo tornillo rotativo?

Nota: La posición del filtro de aceite puede variar. 2007-03-14 ©SKF Slide 43 [Code] SKF [Organisation]

¿Como funciona un compresor de aire tipo tornillo rotativo?

2007-03-14 ©SKF Slide 44 [Code] SKF [Organisation]

¿Como funciona un compresor de aire tipo tornillo rotativo?

A

C

B

D

2007-03-14 ©SKF Slide 45 [Code] SKF [Organisation]

¿Como funciona un compresor de aire tipo tornillo rotativo? TIRA SELLADORA

DISTANCIA ENTRE TORNILLOS

TORNILLO

TORNILLO

MACHO

HEMBRA

TORNILLO MACHO

TORNILLO HEMBRA

0,076-0,125 mm de separación.

2007-03-14 ©SKF Slide 46 [Code] SKF [Organisation]

SELLO

Compresores de tornillo Puntos de fricción. Cámara de compresión: • Flancos de los tornillos principal / secundario. • Extremos de los tornillos / pared de la carcaza. • Rodamientos. • Sellos. Engranaje • Sumergido en aceite aún incluyendo la operación seca en compresores libre de aceite.

2007-03-14 ©SKF Slide 47 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de tornillo rotativo Requerimientos del lubricante • Lubricación por inmersión. • Para circulación continua. • Baja tendencia de formar espuma (buena separación de aire). • Demulsibilidad (separación de agua). • Alta resistencia a la oxidación en un rango de temperatura 86-96ºC. • Propiedades anti-desgaste • Para enfriamiento: buena conductividad térmica

2007-03-14 ©SKF Slide 48 [Code] SKF [Organisation]

¿Qué contribuye a la oxidación del aceite? 1. Aire (19% oxígeno) 2. Alta temperatura, por encima de 60ºC (140ºF) 3. Contaminación de humedad relativa ó agua 4. Metales catalíticos como cobre, bronce, aluminio, plomo y acero. 5. Aditivos pro-oxidantes, como detergentes, azufre, fósforo, y dispersantes. 6. Aceite mineral no totalmente purificado de componentes dañinos, como azufre, nitrógeno y ceras. 7. Un sistema lubricante sucio.

2007-03-14 ©SKF Slide 49 [Code] SKF [Organisation]

Compresores a tornillo rotativo Ventajas de los sintéticos Un compresor tipo tornillo rotativo utilizando un aceite mineral. Note la formación de lacas

2007-03-14 ©SKF Slide 50 [Code] SKF [Organisation]

Compresores a tornillo rotativo Desventajas de los minerales El espacio de separación entre tornillos es afectado al acumularse barnices formados a por la alta temperatura y la calidad del lubricante.

representa acumulación de barnices

Tornillo Macho Flujo de Aceite

.1 mm or .004“*

Tornillo Hembra Ilustración fuera de escala. 2007-03-14 ©SKF Slide 51 [Code] SKF [Organisation]

Separación Normal entre Tornillos

*100 micras

Compresores a tornillo rotativo Desventajas de los minerales Compresor Atlas Copco utilizando aceite mineral. Note la formación de lodos y carbón.

2007-03-14 ©SKF Slide 52 [Code] SKF [Organisation]

Compresores a tornillo rotativo Falla en la selección del lubricante Falla después de 7.000 horas en un compresor Joy utilizando un aceite sintético tipo E.P.

2007-03-14 ©SKF Slide 53 [Code] SKF [Organisation]

Compresores a tornillo rotativo Ventajas de los sintéticos Compresor Sullair usando aceite sintético después de 10,000 horas sin cambio

2007-03-14 ©SKF Slide 54 [Code] SKF [Organisation]

Compresores a tornillo rotativo Ventajas de los sintéticos Compresor Joy después de 45,000 horas (1984-1996) con aceites sintéticos.

2007-03-14 ©SKF Slide 55 [Code] SKF [Organisation]

Compresores a tornillo rotativo Ventajas de los sintéticos Compresor marca Sullair utilizando un aceite tipo diester desde el año 1973. Se le hizo un ‘overhaul’ en octubre de 1997 después de no menos que 67.000 horas de operación.

2007-03-14 ©SKF Slide 56 [Code] SKF [Organisation]

Compresores a tornillo rotativo Ventajas de los sintéticos Compresor marca Sullair utilizando un aceite tipo diester desde el año 1973. Se le hizo un ‘overhaul’ en octubre de 1997 después de no menos que 67.000 horas de operación.

2007-03-14 ©SKF Slide 57 [Code] SKF [Organisation]

Compresores a tornillo rotativo Ventajas de los sintéticos Compresor marca Sullair utilizando un aceite tipo diester desde el año 1973. Se le hizo un ‘overhaul’ en octubre de 1997 después de no menos que 67.000 horas de operación.

2007-03-14 ©SKF Slide 58 [Code] SKF [Organisation]

Costos de Operación: Mineral vs. Sintético (2 años de operación) Cortesía Ingersoll Rand

Mineral

Sintético

Frecuencia de cambio

1,000 hrs. or 3 meses

8,000 hrs. o 2 años

Precio por litro

US$ 2

US$ 12

Tiempo de Operación

4,000 hrs. / año

4,000 hrs. / año

Costo: Horas-Hombre (H-H)

US$ 11 / hr.

US$ 11 / hr.

Cambio de Aceite: H-H

2,5 hrs.

2,5 hrs.

Cambio de Filtro: H-H

0,5 hrs.

0,5 hrs.

Cambio de Separador: H-H

1,0 hrs.

1,0 hrs.

Costos residuo de aceite

US$ 10 / cambio

US$ 10 / cambio

Arrastre de Aceite

15 ppm

5 ppm

Nota: Arrastre de aceite con sintético consiste en 3 ppm en el sistema de aire más 2 ppm en el condensado después del post-enfriador.

2007-03-14 ©SKF Slide 59 [Code] SKF [Organisation]

Costos de Operación: I-R SSR ML37 / EP 50 (2 Años de operación) Valores año 2001

Mineral

Sintético

Aceite por cambio(s)

120 litros

15 litros

Reposición de Aceite

58 litros

18 litros

Costo de Aceite / Cambio

US$

240

US$

180

Costo de Aceite (Reposición)

US$

116

US$

216

Costo: Filtro y Separador

US$

804

US$

221

Costo: Horas-Hombre

US$

308

US$

60

Costo: Descarte

US$

80

US$

10

COSTO TOTAL

US$ 1,548

US$

687

Diferencia, US$ Diferencia, % 2007-03-14 ©SKF Slide 60 [Code] SKF [Organisation]

US$ 861 56%

Compresores a tornillo rotativo Ventajas de los sintéticos Capacidad inicial, galones Fluido por cambio, galones Mineral: 7 cambios PAO sintético: 0 cambios Uso total de aceite, galones Costo por galón, US$ Costo total de aceite, US$ Mano de obra- cambio de aceite @ $80 US$ / cambio Número de filtros de reemplazo Costo por filtro @ US$30 / filtro Costo total, US$ Ahorro, US$ %

2007-03-14 ©SKF Slide 61 [Code] SKF [Organisation]

Mineral 60

Sintético 60

420 480 4 1.920 640 4 120 2.680 -

0 60 22 1.320

56

80 4 120 1.520 1.160

Compresores de tornillo rotativo: Temperaturas de operación vs. Vida útil La vida normal de uso de los lubricantes sintéticos para compresores bajo “apropiadas” condiciones de trabajo es alrededor de 8.000 horas. ¿Pero, cuales son las condicones “apropiadas” de trabajo? •

Un factor importante es la temperatura del aire en la descarga.

•

Generalmente hablando, a menor temperatura de operación, mayor será la duración del lubricante.

•

Pero operando a una temperatura de trabajo muy fría y abajo del punto de rocío causará que el agua se acumule en el lubricante formando una emulsión, provocando corrosión y una viscosidad más baja.

2007-03-14 ©SKF Slide 62 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de tornillo rotativo: Temperaturas de operación vs. Vida útil

Altas temperaturas del aire en la descarga acorta la vida de cualquier aceite, aún sintéticos, como ilustra a continuación: Temperatura del aire descarga de 86ºC hasta 96ºC

Intervalo sugerido de cambio

Æ

8.000 horas

>100ºC

Æ

6.000 horas

>105ºC

Æ

4.000 horas

>110ºC

Æ

2.000 horas

2007-03-14 ©SKF Slide 63 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de tornillo rotativo: Selección de la viscosidad

Viscosidad

ISO-32 ISO-46 ISO-68

Línea de 10cSt (Viscosidades por abajo de 10cSt a temperatura de los rodamientos pueden causar desgaste acelerado en los mismos.) Máxima temperatura:

2007-03-14 ©SKF Slide 64 [Code] SKF [Organisation]

167ºF

190ºF

210ºF

75ºC

88ºC

99ºC

Compresores a tornillo rotativo Principales Ventajas de los sintéticos 1. Vida útil del aceite más larga, hasta 8.000 horas 2. Disminución de depósitos de carbón y barnices 3. Ahorros en el consumo de energía de 2-5% 4. Temperatura del aceite más frío – Mayor vida útil de retenes. 5. Descarga del aire comprimido más frío – Mejor rendimiento volumétrico. 6. Menor consumo de aceite por evaporación 7. Menos aceite en la descarga por arrastre del aire 8. Menos ruido y vibraciones.

2007-03-14 ©SKF Slide 65 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de paletas

2007-03-14 ©SKF Slide 66 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de paletas Descripción del funcionamiento.

2007-03-14 ©SKF Slide 67 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de paletas Descripción del funcionamiento.

2007-03-14 ©SKF Slide 68 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de paletas Descripción del funcionamiento.

2007-03-14 ©SKF Slide 69 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de paletas Descripción del funcionamiento. 1. El Aire es sucionado por el filtro de alimentación y la válvula de modulación hacia el Rotor Stator Unit (RSU). 2. Cuando gira el rotor que está montado excentricamente, la compresión empieza por la reducción de volumen en la cámara. 3. En las etapas finales de compresión, se inyecta aceite dentro de las cámaras de compresión para lubricar, sellar y absorber el calor de compresión. 4. Después de comprimir el aire, el mismo pasa a un sistema eficiente de separación de cuatro etapas para remover el aceite. 5. El aire fresco, limpio y libre de impulsos pasa por una válvula ‘check’ al sistema de entrega de aire comprimido. 2007-03-14 ©SKF Slide 70 [Code] SKF [Organisation]

Compresores a paletas Principales Ventajas de los sintéticos 1. Reducción del desgaste y formación de gomas en las paletas permitiendo un movimiento libre 2. Incremento de los intervalos de drenado de aceite donde el sistema de lubricación no es a pérdida 3. Reducción de la relación de gotas por minuto en sistemas de lubricación a pérdida

2007-03-14 ©SKF Slide 71 [Code] SKF [Organisation]

Compresores centrífugos

2007-03-14 ©SKF Slide 72 [Code] SKF [Organisation]

Compresores centrífugos Descripción del funcionamiento. •

El medio de trabajo es conducido mediante la rotación continua de impulsores, que incrementan la presión y la velocidad del flujo.

•

La energía del flujo se transforma en presión por medio de placas fijas ó un difusor.

•

Debe hacerse una distinción entre turbocompresores radiales y axiales, dependiendo de los impulsores ó el arreglo de las placas.

2007-03-14 ©SKF Slide 73 [Code] SKF [Organisation]

Compresores centrífugos Descripción del funcionamiento.

2007-03-14 ©SKF Slide 74 [Code] SKF [Organisation]

Compresores centrífugos Puntos de fricción y Lubricación. Puntos de fricción • Cámara de compresión libre de aceite ya que los impulsores y placas ó difusor no hacen contacto. • Rodamientos, cojinetes y sellos. • Engranaje y Piñon. Lubricación del punto de fricción: • Lubricación por anillo de aceite • Lubricación forzada • Los rodamientos pueden ser lubricados con grasa (ocasionalmente). Tendencia: Un solo lubricante para el compresor y el mecanismo (motor eléctrico con caja de engranajes ó turbina de vapor ó gas)

2007-03-14 ©SKF Slide 75 [Code] SKF [Organisation]

Compresores centrífugos Principales Ventajas de los sintéticos 1. Mejora en la eficiencia Æ ahorro de energía. 2. Mayor vida de los rodamientos y engranajes Æ Menores costos de mantenimiento y mayor disponibilidad de máquina. 3. Mayor vida de los sellos Æ Menos probabilidad de reacción / contaminación con el proceso de gases a través de los sellos.

2007-03-14 ©SKF Slide 76 [Code] SKF [Organisation]

Fluídos para compresores. Ensayos de performance.

2007-03-14 ©SKF Slide 77 [Code] SKF [Organisation]

Clasificación de Aceites para Compresores DIN 51506 VB/VBL

VC/VCL

VDL

TEMP. MAXIMA PERM. DE SALIDA DE AIRE

140 C

160 C (CON DEPOSITO) 220 C (SIN DEPOSITO)

220 C

RANGO DE VICOSIDAD ISO, MM2/S

22 - 460

32 - 150

32 - 150

INCREMENTO MAX. DE % CCR DESPUES DEL ENVEJECIMIENTO DEL AIRE (EFECTO TIEMPO / AIRE)

2.0 (2.5 IF ISO>150)

1.5 (2.0 FOR ISO 150)

SIN REQUISITOS

% MAXIMO DE CCR DESPUES DEL ENVEJECIMIENTO DEL AIRE + Fe2 O3

SIN REQUISITOS

SIN REQUISITOS

2.5 (ISO 3232-46) 3.0 (ISO 6868-150)

SIN REQUISITOS

0.3 (ISO 3232-100) 0.75 (ISO 150)

0.3 (ISO 3232-100) 0.6 (ISO 150)

SIN REQUISITOS

SIN REQUISITOS

QUE NO EXCEDA 5X VALOR DE ACEITE NUEVO

CATEGORIA

% MAXIMO DE CCR CON 20% RESIDUAL LUEGO QUE EL 80% ES DESTILADO MAXIMA VISCOSIDAD DEL MISMO 20% RESIDUAL

• Grados VB y VC son aceites minerales • VBL y VCL son generalmente aceites para motores tipo HD • VDL Contiene aditivos sin ceniza y tienen amplia resistencia al envejecimiento

2007-03-14 ©SKF Slide 78 [Code] SKF [Organisation]

Lubricantes para compresores reciprocantes Recomendación del fabricante

Ingersoll-Rand • XL-700

ISO VG 100 Diester

• XL-740 HT

ISO VG 150 Diester

• T30 Select

ISO VG 150 Diester

Gardner-Denver • AEON 5000

ISO VG 100 Diester

CompAir • CS 300

ISO VG 100 Diester

• CS 400

ISO VG 150 Diester

2007-03-14 ©SKF Slide 79 [Code] SKF [Organisation]

Lubricantes para compresores reciprocantes Recomendación ExxonMobil PRODUCTO

BASE

VISCOSIDAD

MOBIL RARUS SHC 1026

PAO

ISO VG 68

MOBIL RARUS 426

MINERAL

ISO VG 68

MOBIL RARUS 427

MINERAL

ISO VG 100

MOBIL RARUS 826

DIESTER

ISO VG 68

MOBIL RARUS 827

DIESTER

ISO VG 100

MOBIL RARUS 829

DIESTER

ISO VG 150

2007-03-14 ©SKF Slide 80 [Code] SKF [Organisation]

Lubricantes para compresores a tornillo Recomendación del fabricante Ingersoll-Rand Quincy QuinSyn Plus

ISO VG 46

PAO

Atlas Copco HD Roto Fluid

ISO VG 46

API Grupo III

CompAir CS 200

ISO VG 68

Diester

Gardner Denver AEON 9000 SP

2007-03-14 ©SKF Slide 81 [Code] SKF [Organisation]

ISO VG 46

PAO

Ultra Coolant

ISO VG 46 Poliglicol / Ester

SSR Coolant

ISO VG 68 Diester

Sullair Sullube 32

ISO VG 32 Poliglicol / Ester

24KT

ISO VG 46 Silicona

LL-4-46

ISO VG 46 PAO

Leroi SSL-32

ISO VG 32 PAO

SSL-46

ISO VG 46 PAO

Lubricantes para compresores a tornillo Recomendación ExxonMobil PRODUCTO

BASE

VISCOSIDAD

MOBIL RARUS SHC 1024

PAO

ISO VG 32

MOBIL RARUS SHC 1025

PAO

ISO VG 46

MOBIL RARUS SHC 1026

PAO

ISO VG 68

MOBIL COMPOIL FM 46

PAO (H1)

ISO VG 46

MOBIL RARUS 425

MINERAL

ISO VG 46

MOBIL RARUS 426

MINERAL

ISO VG 68

MOBIL RARUS 824

DIESTER

ISO VG 32

MOBIL RARUS 826

DIESTER

ISO VG 68

2007-03-14 ©SKF Slide 82 [Code] SKF [Organisation]

Lubricantes para compresores a paleta Recomendación ExxonMobil PRODUCTO

BASE

VISCOSIDAD

MOBIL RARUS SHC 1026

PAO

ISO VG 68

MOBIL RARUS 426

MINERAL

ISO VG 68

MOBIL RARUS 427

MINERAL

ISO VG 100

MOBIL RARUS 826

DIESTER

ISO VG 68

MOBIL RARUS 827

DIESTER

ISO VG 100

MOBIL RARUS 829

DIESTER

ISO VG 150

2007-03-14 ©SKF Slide 83 [Code] SKF [Organisation]

Lubricantes para compresores centrífugos Recomendación ExxonMobil

PRODUCTO

BASE

VISCOSIDAD

MOBIL RARUS SHC 1024

PAO

ISO VG 32

MOBIL COMPOIL FM 46

PAO (H1)

ISO VG 46

MOBIL RARUS 425

MINERAL

ISO VG 46

MOBIL RARUS 824

DIESTER

ISO VG 32

2007-03-14 ©SKF Slide 84 [Code] SKF [Organisation]

Otras recomendaciones Recomendamos generalmente productos desarrollados para compresores Hay algunas aplicaciones donde podemos usar otros productos que no son específicos de compresores. Aceites de motor para compresores alternativos donde la posibilidad de contaminación es alta. Para compresores de tornillo o paletas podemos usar - Aceite motor con aditivos detergentes multigrado SAE 15W 40 - Aceite para transmisiones automáticas ATF.

Para compresores alternativos - Aceites hidráulicos con aditivos detergentes.

- Aceite motor con aditivos detergentes multigrado SAE 15W 40

2007-03-14 ©SKF Slide 85 [Code] SKF [Organisation]

Resistencia Oxidativa de un Aceite Prueba de oxidación en bomba rotatoria ASTM D-2272

2007-03-14 ©SKF Slide 86 [Code] SKF [Organisation]

Resistencia Oxidativa de un Aceite Prueba de oxidación en bomba rotatoria ASTM D-2272 Resumen: Determinar la estabilidad oxidativa relativa de aceites lubricantes.

Condiciones de prueba: 1. Una muestra de 50 ml de aceite se translada a un cristal con un alambre de cobre (catalizador) y 5 ml. de agua. 2. El contenedor se coloca en una bomba de oxígeno, la cual se presuriza con 90 psi de oxígeno. 3. Se coloca en un dispositivo rotatorio de silicona calentado a 150ºC. 4. La presión se incrementa debido al aumento de temperatura, alcanzando un máximo de 192 psi. 5. Conforme la oxidación avanza, el oxígeno es consumido, disminuyendo la presión. 6. El tiempo que toma en minutos para reducir la máxima presión 25 psi se registra. 2007-03-14 ©SKF Slide 87 [Code] SKF [Organisation]

Resistencia Oxidativa de un Aceite Prueba de oxidación en bomba rotatoria ASTM D-2272 Significado: Esta prueba (RBOT) permite que la oxidación relativa sea determinada rápidamente y sirve como un buen punto de comparación entre dos aceites.

Conclusiones 1. La oxidación de los lubricantes puede mejorarse utilizando inhibidores de oxidación. 2. El paquete de aditivos inhibidores de la oxidación puede marcar la diferencia entre dos lubricantes similarmente formulados.

2007-03-14 ©SKF Slide 88 [Code] SKF [Organisation]

Comparación de aceites de PAO Según la prueba ASTM D-2272 (RBOT) en minutos 3000 2500 2000 1500 1000 500

2600

Summit SH-46 Mobil SHC 626

1560

1423

1285

480

250 218

0 * Incluye aceites de básicos minerales doble-hidrogenados

2007-03-14 ©SKF Slide 89 [Code] SKF [Organisation]

Gardner-Denver AEON 9000 SP Quincy Quin-Syn 46 Sullair SRF 1/4000 Atlas Copco HD Roto Fluid Shell Rotary Injection Fluid

Comparación de aceites de PAO Según la prueba ASTM D-2272 (RBOT) en minutos ASTM D-2272 (RBOT): Rotary Bomb Oxidation Test All data extracted from " A Study of Compressor Oils - White Paper #7" by AMSOIL Industrial Division, June 2000

3000 2500 2000 1500 1000 500 0

KLÜBER SUMMIT SH-46

LeROI

QUINCY

SSL-46

QUINSYN

2007-03-142486 ©SKF Slide 90 [Code] 2155 MINUTES SKF [Organisation]

1997

AMSOIL PCI

1868

G-D AEON 9000 SP 1620

MOBIL RARUS SHC 1024 1615

ANDEROL 3046 1327

SULLAIR

I-R ORIG.

SULLAIR

SRF

SSR

SULLUBE

1/4000

COOLANT

32

1147

904

691

I-R ULTRA

KAESER

COOLANT

S-460

690

244

Compatibilidades y Procedimientos para cambios de aceite.

2007-03-14 ©SKF Slide 91 [Code] SKF [Organisation]

Compatibilidad entre distintas bases de aceite Aceite

Compatible con:

Mineral

Mineral, PAO’s, Ésteres

Semisintéticos

Mineral, PAO’s, Ésteres

PAO’s

PAO’s, Mineral , Ésteres

Ésteres

PAO’s, Mineral, Ésteres

Poliglicoles* (PAG’s)

Poliglicoles*, Ésteres

Silicona*

Silicona*, Ésteres.

A.

Productos a base de poliglicol o silicona nunca se deben de mezclar con otros productos a base mineral o PAO.

B. Aceites a base Éster a veces es utilizado para lavados entre bases no compatibles. C.

El usuario debe minimizar la mezcla de diferentes bases y solamente mezclar en casos de emergencia.

2007-03-14 ©SKF Slide 92 [Code] SKF [Organisation]

Incompatibilidad de Materiales: Diester y Poliglicol NO ACEPTABLE

ACEPTABLE

Neopreno,Buna-N,

Caucho Butil,

SBR & Caucho Natural

EPT, EPDM, EPR

Elastómero Poliuretano

SELLOS

Bajo Nitrilo <30%

Alto y Mediano Nitrilo Nuna N, Silicona, Viton Teflón, Poliamide (Nilón)

Polystyrene PVC Tubería Policarbonatos

PLASTICOS

Celcon, Delrin, Teflón Politileno, Fenólico

ABS, Acrílicos

Resinas de Expoxy

Acrilicas

Pinturas Fenólicas

Lacas, Latex Barniz Poliuretano

2007-03-14 ©SKF Slide 93 [Code] SKF [Organisation]

PINTURAS

Epoxies, Resistentes al Aceite Alquides Modificados

Cambio de aceite en compresores de aire Parámetros críticos Variación de la viscosidad. Æ 25% Máximo Total Acid Number. Æ 2 mgKOH/gramo Máximo Contaminación con agua. Æ 0.2% volumen Máximo

Seguimiento. Análisis espectral de aceite (aditivos y partículas). Código ISO.

2007-03-14 ©SKF Slide 94 [Code] SKF [Organisation]

Procedimiento de cambio Compresores de tornillo / Flushing con Acondicionador - Limpieza 1. Pre-tratamiento de 40-60 horas con el compresor en marcha (evitar sobrecargas) con 10% de concentración en el aceite viejo de líquido acondicionador (MOBILSOL A o KLUBER SUMMIT VARNASOLV). 2. Drenado completo mientras el aceite este tibio incluyendo cambio del filtro de aceite y evacuación del aceite en las líneas de aire, líneas de aceite, separador de aire/aceite y enfriador de aceite (si está instalado). 3. Como precaución y para evitar problemas de incompatibilidad, se recomienda cambiar el elemento separador de aire y aceite en todos los casos. 4. También se sugiere, si el drenado es deficiente, un lavado con una cantidad mínima de aceite compatible por unos pocos minutos (10-15 minutos), y drenar antes de colocar el aceite nuevo.

2007-03-14 ©SKF Slide 95 [Code] SKF [Organisation]

Acondicionador del sistema de lubricación Mobilsol A A.

El uso de lubricantes minerales, principalmente fluidos de transmisión automática (ATF), en compresores rotativos de tornillo y en compresores rotativos de aspas provocan la formación de barnices y carbón.

B.

Estos se depositan a través del sistema y pueden causar un gran número de problemas en la operación, incluyendo bloqueos en las lineas de aceite, resultando en excesivos gastos de operación.

C.

Los acondicionadores del sistema de lubricación pueden ayudar a aliviar los problemas causados por el barniz y el carbón.

D.

Son diseñados para ser usados como un aditivo a una concentración del 10% del volumen de la carga existente de lubricante, para disolver y suspender el barniz y el carbón mientras que el compresor este en operación.

E.

Usando Acondicionadores se elimina la necesidad de desarmar el compresor para su limpieza.

2007-03-14 ©SKF Slide 96 [Code] SKF [Organisation]

Acondicionador del sistema de lubricación Antes y despues

2007-03-14 ©SKF Slide 97 [Code] SKF [Organisation]

Procedimiento de cambio Compresores de tornillo / Flushing con Ester - Compatibilizar 1. Drenado completo mientras el aceite viejo este tibio para barrer la mayor cantidad de aceite. 2. Pre-tratamiento de 8-12 horas con el compresor en marcha (evitar sobrecargas) con aceite sintético base Éster (MOBIL RARUS 826 o KLUBER SUMMIT DSL 32). 3. Drenado completo mientras el aceite este tibio incluyendo cambio del filtro de aceite y evacuación del aceite en las líneas de aire, líneas de aceite, separador de aire/aceite y enfriador de aceite (si está instalado). 4. Como precaución y para evitar problemas de incompatibilidad, se recomienda cambiar el elemento separador de aire y aceite en todos los casos.

2007-03-14 ©SKF Slide 98 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de tornillo Cambio de aceite mineral a: Poliglicol

Flushing con Ester

PAO

Flushing con Acondicionador.

Ésteres

Flushing con Acondicionador.

Mineral

Drenar, limpiar y rellenar

Semi-sintético

Flushing con Acondicionador.

ATENCION: VER PROCEDIMIENTOS DE FLUSHING

2007-03-14 ©SKF Slide 99 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de tornillo Cambio de semisintético a: Poliglicol

Flushing con Ester

PAO

Flushing con Acondicionador.

Ésteres

Flushing con Acondicionador.

Mineral

Drenar, limpiar y rellenar

Semi-sintético

Drenar, limpiar y rellenar.

ATENCION: VER PROCEDIMIENTOS DE FLUSHING

2007-03-14 ©SKF Slide 100 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de tornillo Cambio de PAO a: Poliglicol

Flushing con Ester

PAO

Drenar, limpiar y rellenar

Ésteres

Drenar, limpiar y rellenar.

Mineral

Drenar, limpiar y rellenar

Semi-sintético

Drenar, limpiar y rellenar.

ATENCION: VER PROCEDIMIENTOS DE FLUSHING

2007-03-14 ©SKF Slide 101 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de tornillo Cambio de Ester a: Poliglicol

Drenar, limpiar y rellenar

PAO

Drenar, limpiar y rellenar

Ésteres

Drenar, limpiar y rellenar.

Mineral

Drenar, limpiar y rellenar

Semi-sintético

Drenar, limpiar y rellenar.

ATENCION: VER PROCEDIMIENTOS DE FLUSHING

2007-03-14 ©SKF Slide 102 [Code] SKF [Organisation]

Compresores de tornillo Cambio de Poliglicol a: Poliglicol

Drenar, limpiar y rellenar

PAO

Flushing con Ester

Ésteres

Drenar, limpiar y rellenar.

Mineral

Flushing con Ester

Semi-sintético

Flushing con Ester.

ATENCION: VER PROCEDIMIENTOS DE FLUSHING

2007-03-14 ©SKF Slide 103 [Code] SKF [Organisation]

¿¿¿¿¿¿CONSULTAS??????

¡MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!

2007-03-14 ©SKF Slide 104 [Code] SKF [Organisation]