Lubricacion turbinas

LUBRICACION EN TURBINAS Y COMPRESORES

TURBINA

Turbina es el nombre genérico que se da a la mayoría de las turbo maquinas motoras. Éstas son

máquinas de fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de un rodete con paletas o alabes. Es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una maquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice. Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estator, siendo la primera la que, impulsada por el fluido, arrastra el eje en el que se obtiene el movimiento de rotación. Hasta el momento, la turbina es uno de los motores más eficientes que existen (alrededor del 50%) con respecto a los motores de combustión interna y hasta algunos eléctricos. Ya en los años 20, unos inventores, entre ellos uno de apellido Thyssen, patentaron una turbina de combustión interna a la que atribuyeron un rendimiento termodinámico del 31%

Tipos de turbinas 

Turbinas hidráulicas.

Son aquéllas cuyo fluido de trabajo no sufre un cambio de densidad considerable a través de su paso por el rodete o por el estator; éstas son generalmente generalmente las turbinas de agua, que son las más comunes, pero igual se pueden modelar como turbinas hidráulicas a los molinos de viento o aerogeneradores. Dentro de este género suele hablarse de: Turbinas de acción: Son aquellas en que el fluido no sufre ningún cambio de presión a través de su paso por el rodete.

La presión que el fluido tiene a la entrada en la turbina se reduce hasta la presión atmosférica en la corona directriz, manteniéndose constante en todo el rodete. Su principal característica es que carecen de tubería de aspiración. La principal turbina de acción es la Turbina Pelton, cuyo flujo es tangencial. Se caracterizan por tener un número específico de revoluciones bajo . El distribuidor en estas turbinas se denomina inyector. inyector.

Turbinas de reacción: Son aquellas en el que el fluido sufre un cambio de presión considerable en su paso por el

rodete. El fluido entra en el rodete con una presión superior a la atmosférica y a la salida de éste presenta una depresión. Se caracterizan por presentar una tubería de aspiración, la cual une la salida del rodete con la zona de descarga de fluido. Estas turbinas se pueden dividir atendiendo a la configuración de los álabes. Así, existen las turbinas de álabes fijos (Francis->Flujo diagonal; Hélice->Flujo axial) y turbinas con álabes orientables (Deriaz->Flujo diagonal; Kaplan->Flujo axial). El empleo de álabes orientables permite obtener rendimientos hidráulicos hidráulicos mayores

Son aquéllas cuyo fluido de trabajo sufre un cambio de densidad considerable a través de su paso por la máquina. Estas se suelen clasificar en dos subconjuntos distintos debido a sus diferencias fundamentales fundamentales de diseño:  Turbinas a vapor : su fluido de trabajo puede sufrir un cambio de fase durante su paso por el rodete; este es el caso de las turbinas a mercurio, que fueron populares en algún momento, y el de las turbinas a vapor de agua, que son las más comunes.  Turbinas a gas: En este tipo de turbinas no se espera un cambio de fase del fluido durante su paso por el rodete. También al hablar de turbinas térmicas, suele hablarse de los siguientes subgrupos:  Turbinas a acción: en este tipo de turbinas el salto entálpico ocurre sólo en el estátor, dándose la transferencia de energía sólo por acción del cambio de velocidad del fluido.  Turbinas a reacción: el salto entálpico se realiza tanto en el rodete como en el estátor, o posiblemente, sólo en rotor. Igual de común es clasificar las turbinas por la presión existente en ellas en relación a otras turbinas dispuestas en el mismo grupo:  Turbinas de alta presión: son las más pequeñas de entre todas las etapas y son las primeras por donde entra el fluido de trabajo a la turbina.  Turbinas de media presión.  Turbinas de baja presión: Son las últimas de entre todas las etapas, son las más largas y ya no pueden ser más modeladas por la descripción euleriana de las turbo máquinas.

Turbinas eólicas

Una turbina eólica es un mecanismo que transforma la energía del viento en otra forma de energía útil como mecánica o eléctrica. La energía cinética del viento es transformada en energía mecánica por medio de la rotación de un eje. Esta energía mecánica puede ser aprovechada para moler, como ocurría en los antiguos molinos de viento, o para bombear agua, como en el caso del molino multipala. La energía mecánica puede ser transformada en eléctrica mediante un generador eléctrico (un alternador o un dinamo). La energía eléctrica generada se puede almacenar en baterías o utilizarse directamente. Turbina submarina

Una Turbina submarina es un dispositivo mecánico que convierte la energía de las corrientes submarinas en energía eléctrica. Consiste en aprovechar la energía cinética de las corrientes submarinas, fijando al fondo submarino turbinas montadas sobre torres prefabricadas para que puedan rotar en busca de las corrientes submarinas. Ya que la velocidad de estas corrientes varía a lo largo de un año, se han de ubicar en los lugares más propicios en donde la velocidad de las corrientes varían entre 3 km/h y 10 km/h para implantar centrales turbínicas preferentemente en profundidades lo más someras posibles y que no dañen ningún ecosistema submarino. Las turbinas tendrían una malla de protección que impediría la absorción de animales acuáticos.

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La pregunta siempre es la misma ¿cuánto dura el aceite en la máquina? Y por supuesto la respuesta también siempre es la misma “depende”. ¿de qué depende? Depende si la selección del aceite fue la correcta, depende de la manipulación, depende del cuidado, y de otros muchos aspectos.

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En una turbina de vapor el aceite puede durar entre 15 y 30 años mientras que en una turbina de gas un aceite mineral dura de orden de 1-2 años y un sintético de calidad puede durar hasta 5 años.

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Las diferencias fundamentales son las condiciones de trabajo, la temperatura de los cojinetes en las turbinas de gas es mayor de 120º C mientras que en las de vapor no debe pasar de 70ºC.

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Las turbinas de vapor y gas tienen por lo general depósitos de gran capacidad de aceite, entre 3.000 y 80.000 litros, lo que hace que el cambio de carga sea muy caro y laborioso.

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Lubricar los cojinetes del grupo turbina-generador, y reductor si es que hay

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Enfriar los componentes

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Lubricar regulador, transmitir impulsos y los mecanismos de control.

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No formar herrumbre, corrosión, lodos, barnices,...

Propiedades adecuadas para cumplir estas funciones 

Viscosidad adecuada

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Resistencia a la oxidación y degradación térmica

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Prevenir la herrumbre

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Prevenir la corrosión

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Resistencia la formación de espuma

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Rápida separación del aire

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Rápida separación del agua

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Estable al almacenamiento

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Viscosidad (ASTM-D 445)

La viscosidad es la característica física más importante de cualquier lubricante y todavía es más importante en la lubricación de los componentes de la turbina donde el régimen de lubricación es hidrodinámico y el espesor de la película de aceite depende principalmente de la viscosidad del aceite.

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Los aceites de turbinas son aceites de grados de viscosidad ISO VG 32, 46 y 68 aunque en algún caso pueden llegar a recomendar aceites ISO VG 100. Se debe tener en cuenta que la viscosidad no es un parámetro de calidad del aceite pero sí es un requisito imprescindible para asegurar un comportamiento correcto del sistema.

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De acuerdo con la guía de mantenimiento de turbinas ASTM-D 4378-97 la viscosidad no admite variaciones superiores al 5% con respecto al valor del aceite nuevo. Es importante resaltar que debe tomar como valor de referencia el aceite nuevo y no el valor típico suministrado por el fabricante del aceite. Se recomienda realizar el ensayo de viscosidad entre 1 y 3 meses en turbinas de vapor y cada 500 horas en turbinas de gas

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Estabilidad a la oxidación

La característica mas importante de un aceite de turbinas, desde el punto de vista de vida del lubricante, es su resistencia a la oxidación bajo las condiciones de trabajo. La resistencia a la oxidación es muy importante para conservar los valores de viscosidad, resistencia a la formación de lodos, barnices, depósitos, corrosión,, buena desemulsionalidad, resistencia a la formación de espuma y una buena desaireación.

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Rotating Pressure Vessel Oxidation Test (RPVOT) ASTM-D 2272

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Turbine Oil Stability Test (TOST)ASTM-D943

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Remaining Useful Life (RUL) ASTM-D 6810 

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Rotating Pressure Vessel Oxidation Test (RPVOT) ASTM-  D 2272

Hasta hace poco tiempo se denominaba RBOT, se desarrollo para controlar los aceites de turbina en servicio para detectar la pérdida de su resistencia a la oxidación. Los precursores de oxidación del aceite suelen ser la temperatura y los contaminante tanto líquidos como el agua, sólidos como las partículas metálicas o gaseosos como el aire. Cuando el aceite de turbinas se esta degradando se forman ácidos orgánicos débiles y productos insolubles que se adhieren a la superficie de los cojinetes, válvulas, enfriador de aceite, etc.. . Después de un tiempo estos productos blando se convierten en productos mas duros que dan lugar a cambios en la holguras, desgastes, deficiente refrigeración, etc... y en resumen a un gran número de problemas. Este ensayo RPVOT es un test acelerado para identificar problemas de estabilidad a la oxidación de los aceites de turbinas en servicio. La guía de mantenimiento de aceites de turbinas ASTM-D 4378 indica que cuando el valor de este ensayo alcanza el 25% del valor del aceite nuevo y hay un aumento del índice de acidez se debe cambiar el aceite.

En la práctica, cuando se alcanza el valor límite del RPVOT del 25% del valor del aceite nuevo y no se puede parar la instalación lo que se suele hacer es lo que se conoce como ―sangrar y refrescar‖ que no es ni mas ni menos que sacar un porcentaje del aceite viejo y añadir la misma cantidad de aceite nuevo con lo que se consigue subir el valor de RPVOT y conseguir mantener la instalación trabajando hasta la parada programada. En una turbina de vapor con un depósito de 40.000 litros de capacidad que había trabajado durante 12 años se detecto a través de un análisis que el RPVOT había bajado de 780 minutos de aceite nuevo a 36 minutos del aceite usado lo que significaba que había que cambiar el aceite urgentemente. Debido a tipo de instalación era imposible parar la producción y decidieron hacer un sangrado de 10.000 litros pasando el valor del RPVOT a 376 minutos. Los resultados analíticos fueron los siguientes:

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Turbine Oil Stability Test (TOST)ASTM-D943

Este otro ensayo para determinar la esperanza de vida de los aceites nuevos de turbinas. El ensayo se realiza inyectando oxigeno, agua y catalizadores metálicos al aceite y determinando la formación de lodos y ácidos. Los valores típicos de los aceites de turbinas convencionales superan las 2000 horas que marca la guía de mantenimiento para alcanzar un valor de AN de 2 mgr KOH/gr muestra. Hay producto minerales que alcanzan valores de hasta 10000 horas Este no es un ensayo de rutina de control del aceite en servicio. Este es un ensayo de control de calidad Se ha demostrado que no siempre hay una buena correlación entre estos ensayos RPVOT y TOST.

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Remaining Useful Life (RUL) ASTM-D 6810

Este es un método que nos permite conocer la vida remanente de los aceites a través del control de los aditivos antioxidantes. La técnica de denomina Voltamperometría y no da la vida remanente en pocos minutos. Esta es una técnica totalmente proactiva y se utiliza para controlar los aceites d e turbina en servicio. A diferencia con los 2 ensayos anteriores este es un test muy rápido y barato lo que permite realizarlo con mayor frecuencia. El instrumento RULER© determina cuantitativamente la vida útil remanente del lubricante midiendo la concentración remanente de los antioxidantes. La velocidad de desgaste de los antioxidantes en el transcurso del tiempo puede ser monitoreada y utilizada para predecir los intervalos apropiados de cambio de aceite además de determinar operaciones anormales del equipo antes de que la máquina se estropee. La frecuencia recomendada es entre 1 y 3 meses

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El agua es uno de los principales enemigos de los aceites Las condensaciones, contaminación a través de los sellos, y otras fuentes tienden a crear emulsiones. El aceite contaminado con agua y aire tiende a crear herrumbre. Esta herrumbre es abrasiva y puede ocasionar desgaste de los cojinetes, engranajes, fallo en válvulas, etc... En las turbinas de vapor es inevitable que constantemente pase vapor a través de los sellos de contacto al aceite

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Se recomienda realizar el ensayo de contaminación acuosa en aceites de turbinas de vapor cada 3 meses máximo y siempre que se tengas sospechas de alguna entrada anormal al sistema El método analítico recomendado es Karl Fisher coloumétrico el ASTM-D 6304 con codestilación ó el método ASTM-D 1744.

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El aumento de Índice de acidez (AN) puede indicar oxidación ó contaminación del aceite. Los ácidos orgánicos formados durante la oxidación del aceite pueden provocar la corrosión de los cojinetes, formación de productos indeseables como lodos, barnices etc....

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La frecuencia de análisis de aceite de turbina de vapor es de 3 meses mientras que en la turbina de gas cada 500 horas.

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Las holguras de los cojinetes de las turbinas son del orden de 10-20 micras y de las servoválvulas hidráulicas de entre 3 y 5 micras lo que da una idea de lo limpio que debe estar el aceite para trabajar en estos mecanismos. Un desgaste excesivo de los cojinetes o el agarrotamiento de las servoválvulas suele estar normalmente relacionado con un deficiente cuidado y limpieza del aceite.

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Aunque los aceites bases tienen características de protección contra la herrumbre y la corrosión, los aceites de turbinas, incluyen en sus formulaciones ciertos aditivos que protegen el equipo contra estas condiciones. El agua es uno de los principales enemigos de estos aditivos, los lava y atrae formando compuestos corrosivos.

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Los aceites bases por lo general se separan del agua muy rápidamente. Algunos aditivos como los inhibidores de herrumbre, los contaminantes, y los productos de oxidación reducen la habilidad del aceite a separarse del agua .Esta es una de las razones por la que los aceites de turbinas tienen muy poca cantidad de aditivos.

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El ensayo de desemulsionabilidad se recomienda realizarlo anualmente en turbinas de vapor.

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Los aceites de turbinas suelen llevar una pequeña cantidad de aditivos antiespumantes para provocar la rápida separación del aire. Una muestra de aceite de turbina puede dar en el ensayo de laboratorio un valor de espuma superior al recomendado por el fabricante OEM pero no presentar problemas en la máquina porque la línea de succión del aceite está bastante mas baja que donde está la espuma y el tiempo de residencias es suficiente para eliminar la espuma formada.

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Algunos fabricantes de turbinas recomiendan en sus especificaciones de aceites nuevos valores de retención de aire máximos de 4-5 minutos para aceites de viscosidad ISO VG 32.En depósitos pequeños este es un valor crítico ya que se puede estar mandando aceite con mucho aire a los cojinetes y el aire no lubrica es comprensible y genera gran cantidad de desgaste de los cojinetes. Este parámetro no debería variar con el tiempo en servio y se recomienda controlarlo al menos 1 vez al año.

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Son dos parámetros que dan una idea de la evolución del aceite a lo largo de su vida y deben ser controlados cada vez que se hace una toma de muestra y cada vez que hace una inspección rutinaria. Según la guía ASTM-D 4378-97 el color se debe controlar semanalmente en turbinas de vapor y cada 200 horas en turbinas de gas. El aspecto y color, visualmente, se recomienda diariamente en vapor y cada 100 horas en gas. Los valores críticos son cualquier variación en color y en aspecto.

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Hay turbinas que se conectan al generador a través de engranajes y el mismo aceite tiene que lubricar los cojinetes de turbina y ,los engranajes . En estos casos, no se pueden utilizar los lubricantes sin aditivos antidesgate y extrema presión para soportar cargas .El ensayo seleccionado para valorar estos aceites es el FZG , en el que valores típicos de un aceite R&O ISO VG 32 pueden ser 6 ó 7 mientras que un aceite ISOVG 32 con aditivos antidesgaste o extrema presión puede ser 10. Este es un parámetro de control de calidad pero no es un parámetro de seguimiento en servicio. No aparece entre los valores de control de la guía de mantenimiento ASTM.D 4378-97

La tensión interfacial es un ensayo bastante desconocido en el mundo de la lubricación a excepción de los aceites de trasformador y sin embargo es un test extraordinario para conocer el estado del aceite en servicio. Cuando un aceite sufre alguna variación en su estado bien por degradación o por contaminación la tensión interfacial tiende a disminuir ya que se forman compuestos polares. La tensión interfacial es un indicador tan temprano de la degradación de un aceite como pueden ser las técnicas de RPVOT, ó RULER

Todos los fabricantes de turbinas OEMS tienen sus propias recomendaciones sobre el contenido de metales máximo admisible dependiendo del tipo del turbinas, materiales de los cojinetes, etc. Los elementos que normalmente se controlan son: Hierro, plata, aluminio, cromo, cobre, magnesio, níquel, silicio, plomo, estaño, y en general todos aquellos que forma parte de alguno de los componente de la máquina.

Si algunas tareas son importante en mantenimiento estas son las inspecciones rutinarias y los ensayos a píe de máquina. Para esto se debe usar recipiente de un material transparente para realizar las valoraciones visuales. Se pueden identificar cantidad de características de aceites como: cualquier cambio de color tiene un significado, oxidación,  Color: contaminación,...  Olor: Olor amargo puede indicar la formación de ácidos por oxidación  Entrada de aire: Burbujas de aire significan que el aceite no elimina bien el aire, el aire no debe permanecer después de 15 minutos  Espuma: Después agitar una muestra, la espuma formada debe desaparecer en menos de 10 minutos.  Agua: El aceite de turbinas debe ser transparente, si no es transparente se recomienda hacer el ensayo del crujido.  Sólidos: dejar en reposo el bote de aceite e inspeccionar el fondo a 2 horas. Otros ensayos de campo puede ser el análisis de la vida remanente del aceite con el instrumento RULER, viscosímetros, filtración, etc... 

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Los aceites de turbinas son líquidos de alta calidad, los depósitos son de gran capacidad y deben de tener una vida muy larga en la máquina.

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Requieren un cuidado y unas rutinas de mantenimiento adecuado para conseguir un adecuado funcionamiento.

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Hay una guía de mantenimiento ASTM-D 4378-97 “In  service monitoring of mineral turbine oil for steam and gas turbine” que da información muy valiosa sobre los análisis de rutina, valores críticos y frecuencia de muestreo.

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Esta guía debe ser actualizada con nuevos ensayos como el RULER.

ACEITES LUBRICANTES PARA COMPRESORES Los aceites para compresores deben ser los adecuados para usar en ese tipo de equipos, dado que los aceites utilizados serán sometidos a esfuerzos tanto físicos como térmicos dentro de los compresores. El aceite para refrigeración es un mal necesario, se necesita para la operación adecuada del compresor, pero en la mayor parte de los casos inevitablemente, acompaña al refrigerante y puede causar varios problemas en el sistema.

Funciones del aceite en compresores Debido a que se mezcla y viaja con el refrigerante, el aceite debe cumplir con algunos requerimientos especiales para realizar sus funciones en el compresor, sin crear problemas de retorno hacia este equipo. Los aceites lubricantes para compresores deben poder soportar un trabajo extra, la tensión termooxidativa que significa lubricar los compresores en pleno funcionamiento, con la presión y temperatura que se genera en su interior durante el funcionamiento del mismo

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Lubricación del pistón o rotores, sellos y válvulas. Disminución del rozamiento entre órganos móviles en compresor.

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Disipar calor en los componentes del compresor.

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Hacer de sello en la cámara de compresión y las válvulas.

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En los compresores abiertos, el aceite también sirve de sellado en la empaquetadura de unión con el eje. En compresores rotativos y de tornillo, el aceite forma un sello entre el rotor y las paredes internas de la cámara de compresión,(aumenta el rendimiento volumétrico).

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Mejorar la estanqueidad.

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Protege de la corrosión.

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Amortigua el ruido generado por las partes móviles

dentro del compresor.

CRITERIOS DE SELECCIÓN • Según tipo de compresor:

– Turbocompresores: Viscosidad ISO 32 a 68. – Alternativos: Viscosidad ISO 32 a 100. – De tornillo: aceites específicos.

• Según fluido refrigerante:

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En fase liquida atención a miscibilidad. (propiedad para mezclarse). Un perfecto mezclado permite su paso a través del circuito y consiguiente retorno a cárter sin dar lugar a bolsas en el evaporador y condensador Función de: – Tipo de aceite y su viscosidad. – De la temperatura

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En fase gaseosa atención a solubilidad. (capacidad de disolverse una determinada sustancia en un determinado medio) Función de: – Tipo de aceite y su viscosidad. – De la temperatura. – De la presión

EXTRACCIÓN E INTRODUCCION DE ACEITE EN EL SISTEMA Extracción de aceite 

Método de vacío

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Método usando la presión del refrigerante

Introducción de aceite 

Método usando una bomba manual

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Método usando una bomba de vacío

Dispositivos utilizados para el retorno de aceite • El separador de aceite. La disposición de un separador de

aceite se hace necesaria en las siguientes circunstancias: – Cuando el compresor se halla instalado a una cota superior a la de los evaporadores, o donde la diferencia de altura entre ambos sea inferior a un metro. – Cuando la disposición de la instalación no permita un fácil retorno del aceite. - Cuando el compresor este a gran distancia del evaporador - En instalaciones con T de evaporación muy bajas. – En compresores que trabajen a velocidades elevadas.

ULTRA COOLANT Es un refrigerante sintético, producto de ingeniería, específicamente diseñado para ayudar a los compresores de tornillo rotativos a mantener un rendimiento máximo en una gama completa de temperaturas operativas. Entre sus ventajas más convincentes se cuenta el ahorro en costes y la biodegradabilidad. Nada de barniz Nada de espuma Alta conductividad térmica Larga duración funcional Alto punto de inflamación Biodegradabilidad Excelente refrigeración

Mobil Excepcional rendimiento bajo presión extrema Vida útil por más de 8.000 horas Compresores más limpios, menos depósitos y menor mantenimiento Menor riesgo de incendio Ahorro de energía

TEGRA Excepcional estabilidad térmica y a la oxidación — larga vida del lubricante en operaciones de alta temperatura. •

• Larga vida de maquinaria y máxima eficiencia del compresor —

baja tendencia de formación de carbón lo que minimiza los depósitos. • Largos intervalos de drenado

•  Mantenimiento y tiempo de inactividad mínimos —  ayuda a

promover largos intervalos de servicio lo que puede minimizar los costos de operación. •

Alto índice de viscosidad, alto punto de inflamación, bajo punto de escurrimiento.

Shell Aplicaciones • Compresores de aspas

Compresores simples o de dos etapas, inundados o de inyección de aceite, operando a presiones de hasta 10 bar y temperaturas de descarga de aire de hasta 100 °C. • Compresores de tornillo

Compresores simples o de dos etapas, inundados o de inyección de aceite, operando a presiones de hasta 20 bar y temperaturas de descarga de aire de hasta 100 °C.

La ventaja de no formar barniz. La mezcla de materias primas impide la formación de barniz. Aceites convencionales de hidrocarburo se oxidan y forman barniz dentro del equipo del compresor, lo cual genera:  Elevadas temperaturas

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 Aumento de la potencia de frenado

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 Separadores intercalados

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 Desgaste acelerado del

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compresor y reducción de su duración funcional.

Análisis de fluidos El análisis de fluidos es parte importante de un programa de mantenimiento preventivo, toda vez que puede aumentar la eficiencia del compresor y evitar un buen número de problemas de equipamiento antes de que ocasionen un fallo del sistema. Sus ventajas abarcan: • Un aumento significativo de la vida útil del compresor de

aire y de sus piezas

• Una reducción de tiempos muertos de la máquina y de la

fábrica

• Una mejora del rendimiento, productividad y eficiencia del

compresor

• Menos gastos de mantenimiento, reparación y/o repuestos

de la máquina

Pero el uso más importante de los compresores es el de la producción de aire comprimido, prácticamente toda planta moderna, sitio de construcción o taller está equipado con un suministro de aire comprimido. Esta fuente de energía instantánea, segura y flexible puede ser usada para operar todo tipo de herramientas neumáticas, suministrar refrigeración, operar maquinaria y controlar procesos de fabricación de diversos tipos

RANGOS DE OPERACIÓN DE LOS DIFERENTES TIPOS DE COMPRESORES

Cómo Trabajan Un es compresor reciprocante básicamente un tipo de bomba en donde el aire es comprimido por un pistón que se mueve dentro de un cilindro. El pistón es empujado, por una biela conectora y un cigüeñal movido por algún tipo de motor. El flujo de aire que entra y sale de la cámara es normalmente controlado por válvulas actuadoras que abren y cierran por diferencia de presión en ambos lados de ellas. Los compresores reciprocantes más sencillos son los de acción simple, son máquinas que tienen una sola cámara de compresión y pueden descargar hasta diez metros cúbicos de aire por minuto

Los compresores están diseñados y construidos dentro de los más altos estándares de ingeniería debido a que generan fuerzas considerables y altas temperaturas. Su operación segura y confiable demanda que sean correctamente lubricados, su lubricación comprende tanto los cilindros como los cojinetes del cigüeñal, muchos compresores reciprocantes utilizan un sólo sistema para la lubricación de los dos conjuntos. En otros, los sistemas son separados y hasta pueden demandar aceites diferentes. por ejemplo en los compresores de gas natural se emplean lubricantes sintéticos por que el gas natural es soluble en aceite mineral, pero éste puede ser empleado para la lubricación del cigüeñal.

 El lubricante en los compresores reciprocantes cumple varias funciones: Lubricación La principal función del lubricante es reducir la fricción entre las partes móviles y cualquier tipo de desgaste. Tiene que lubricar tanto los pistones en sus cilindros y los cojinetes del cigüeñal que mueven los pistones Refrigeración Los pistones y cilindros de un compresor reciprocante son normalmente enfriados con agua o aire. Sin embargo, el calor es retirado de las superficies de los cojinetes por el aceite lubricante Protección El lubricante debe también prevenir la corrosión. Esto puede ser una tarea difícil ya que los compresores tienden a producir calor y condiciones de humedad que promueven la corrosión

Sellado

En el interior de los cilindros de un compresor reciprocante se generan altas presiones. El lubricante debe producir una película suficientemente fuerte para evitar la fuga de aire entre los anillos del pistón y las paredes del cilindro

Lubricación de los cojinetes Su lubricación cubre los cojinetes del cigüeñal, los de cabeza y pie de biela y otras partes que no entran en contacto con el gas que se está comprimiendo

El aceite que lubrica los cojinetes de un compresor reciprocante se encuentra normalmente en el depósito del cárter en la base del compresor. Existen varios métodos para llevar el aceite del cárter a los sitios donde se requiere lubricar, su retorno se efectúa por gravedad. Los cojinetes de los compresores pequeños se lubrican normalmente por salpique, o niebla de aceite levantada por el cigüeñal cuando en su rotación se sumerge en él.

En compresores más grandes se utiliza con frecuencia la lubricación con anillo. En este método un anillo de lubricación circula en una ranura del cigüeñal y se sumerge en el aceite. El aceite es llevado por el anillo al cigüeñal y luego alimentado a los cojinetes a través de los canales

Modo de funcionamiento: El aceite gotea en el lubricador por neblina en el aire circulante y se pulveriza finamente. El lubricador por neblina se ajusta por medio de un tornillo de regulación que se encuentra en la parte superior del propio lubricador Utilice únicamente clases de aceite homologados para la lubricación de herramientas y equipos neumáticos. El lubricador por neblina solo se puede llenar cuando el compresor se encuentra sin presión. El depósito de aceite del lubricador por neblina debería llenarse como máximo hasta aprox. el 75% con aceite

El método más eficiente para la lubricación de los cojinetes, especialmente de compresores grandes, es la lubricación por presión o forzada. Una bomba movida por el cigüeñal, envía aceite a los cojinetes a través de canales en el cigüeñal y la biela.

Antes de cada puesta en servicio, controle el nivel de aceite en la varilla de medición Si el nivel de aceite se encuentra entre la marca de mínimo y la marca de máximo, el grupo de compresión tiene el nivel de aceite óptimo En todos estos métodos de lubricación, es obviamente importante mantener el nivel de aceite dentro de los límites especificados. Si el nivel es muy alto, el exceso de agitación del aceite puede conducir a elevadas temperaturas y espumación del aceite. Si el nivel es muy bajo, los cojinetes pueden fallar por falta de

El primer cambio de aceite debería realizarse después de 50 horas de servicio. Cambios de aceite siguientes: •

En el caso de aceite mineral para compresores, una vez al año.

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En el caso de aceite sintético para compresores, cada dos años.

- Poner el compresor en marcha para que se caliente. - Apagar el compresor en el interruptor de conexión/desconexión. (extraer el enchufe de red) - Colocar un recipiente colector apropiado para el aceite usado. - Extraer la varilla de medición de aceite. - Enroscar el tornillo de purga de aceite . - Extraer todo el aceite. En condiciones de servicio desfavorables, es posible que entren condensados en el aceite. En ese caso, el aceite presenta una coloración lechosa y debe cambiarse inmediatamente. Procure eliminar de forma ecológica el aceite usado

Los cilindros de los compresores de acción simple, pueden ser lubricados por salpique, mediante aceite lanzado hacia las paredes del cilindro por el colector en la biela

Los cilindros de compresores de acción doble son lubricados por presión mediante el suministro de aceite bombeado directamente a las paredes del cilindro. El aceite puede provenir del cárter o de un tanque separado

Gran parte del aceite usado para la lubricación del cilindro se pierde en el aire comprimido. Por lo tanto, es importante revisar regularmente el depósito de aceite y completar los niveles requeridos. De lo contrario, la degradación del aceite llevará a un contacto metal-metal,

Lubricación con Anillo Lubricación a presión de un compresor de acción doble

CLASIFICACION DE LOS LUBRICANTES PARA COMPRESORES DE AIRE

Los estándares ISO han sido desarrollados para la clasificación de los lubricantes para compresores de aire teniendo en cuenta las temperaturas y presiones a las cuales operan

TIPOS DE COMPRESORES DE AIRE ROTATORIOS Los compresores rotatorios son máquinas en lasque el gas se comprime por la acción de uno ovarios rotores. Hay diferentes tipos de compresores rotatorios, los más importantes son:- El compresor rotatorio de paletas o de aleta corrediza. El compresor rotatorio de tornillo. Los dos tipos de máquinas operan bajo el mismo principio básico del compresor reciprocante; un volumen de aire es atrapado y el espacio que ocupa es reducido de tal forma que el aire se comprime mecánicamente. Estas máquinas son conocidas también como compresores rotatorios de desplazamiento positivo.

COMPRESORES ROTATORIOS DE PALETAS Cómo trabajan Los compresores rotatorios de paletas o de pale-tas deslizantes tienen un rotor el cual está montado excéntricamente en una cámara cilíndrica. El rotor posee una serie de ranuras, cada una de las cuales contiene una paleta que puede deslizarse hacia adentro o hacia afuera de las ranuras. Cuan-do el rotor gira, las paletas son empujadas hacia afuera de las ranuras por la acción de la fuerza centrífuga entrando sus bordes en contacto con las paredes del cilindro. Esto produce un número de compartimentos los cuales primero se contraen y después se expanden. El aire, que se introduce a la cámara por el orificio de entrada (donde el espacio entre las paletas adyacentes es más amplio), es atrapado entre dos aletas, que lo llevan por el cilindro 

La lubricación de los compresores rotatorios de paletas 

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En compresores rotatorios de paletas, éstas necesitan ser lubricadas en la parte en que deslizan(tanto hacia adentro como hacia afuera) en las ranuras en el rotor y donde rozan contra las paredes del cilindro o anillos retenedores. También se lubrican los compresores para sellar las tolerancias internas, enfriar el gas durante la compresión y proteger contra la corrosión. Se han diseñado varios sistemas para su lubricación. Uno de los métodos más comunes es la alimentación de aceite a través de los canales del rotor en la base de cada ranura. Las fuerzas centrífugas expelen el aceite hacia las paredes del cilindro

COMPRESORES ROTATORIOS DE TORNILLO 

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La mayoría de los compresores que se comercializan hoy en día son del tipo de tornillo rotatorio. Son preferidos en muchas aplicaciones industria-les debido a que son muy poco ruidosos, más compactos, más fáciles de usar y más baratos de operar y mantener, a pesar de que son incapaces de producir las altas presiones que se obtienen en los compresores reciprocantes. A medida que los tornillos rotan, el aire del orificio de entrada es atrapado entre los espacios de éstos conducido y comprimido contra una placa y finalmente descargado bajo presión por el orificio de salida. Como no hay válvulas ni fuerzas mecánicas desbalanceadas, los compresores de tornillo pueden trabajar a altas velocidades y producir volúmenes grandes en equipos relativamente pequeños

Cómo trabaja un compresor rotatorio de tornillo

Más acerca de la lubricación de compresores rotatorios de tornillo La mayoría de los compresores rotatorios de tornillo son del tipo de inyección de aceite en el que el aceite es inyectado a la cámara de compresión a través de un canal central. El aceite se mezcla con el aire y evita el contacto de los rotores y sella cualquier espacio entre ellos. También actúa como un refrigerante efectivo. El mismo aceite es bombeado a los rodamientos del rotor para lubricarlos. El aire comprimido producido por los compresores con aceite inyectado lleva una cantidad significativa de aceite con él. Este aceite no puede salir dela máquina por razones ambientales y económicas, por lo que el separador de aceite se convierte en una característica importante del sistema de lubricación para remover la mayor par-te del aceite del aire comprimido y devolverlo al sistema de circulación.

Lubricantes para compresores rotatorios de paletas y de tornillo 

Igual como ocurre con los compresores de aire reciprocantes, los aceites usados en los compresores de aire rotatorios, deben lubricar, refrigerar, proteger y sellar. Para la lubricación de los compresores rotatorios se recomiendan generalmente aceites con grados de viscosidad ISO entre 32 y 100 y con un alto índice de viscosidad.

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Los compresores rotatorios de paletas, normalmente requieren de aceites con viscosidades altas dentro de este rango con el fin de mantener una película adecuada y sellos entre las puntas de las paletas y las paredes del cilindro.

Requerimientos 

El principal requerimiento de los aceites emplea-dos en ambos tipos de compresores, es la capacidad para resistir la oxidación bajo las severas condiciones de operación generadas. Esto es especialmente importante para compresores del tipo de inyección de aceite donde éste está íntimamente mezclado con aire comprimido caliente. Las lacas y lodos que resultan de la oxidación del aceite pueden bloquear los filtros e interferir con la eficiencia de operación de las máquinas de diferentes maneras. Por ejemplo, en compresores rotatorios de paletas, los depósitos pueden ocasionar que las paletas se peguen en sus ranuras.

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Los aceites minerales altamente refinados, reforzados con aditivos antioxidantes e inhibidores de corrosión, normalmente están en condiciones de dar un servicio satisfactorio, pero en máquinas donde se opera a altas presiones y temperaturas se prefieren aceite sintéticos.

COMPRESORES DINAMICOS 

Los compresores dinámicos se designan también como compresores aerodinámicos o turbocompresores. Tienen paletas o impulsor es que giran muy rápidamente para aumentar la velocidad y presión del aire. Los compresores dinámicos, se clasifican en dos tipos según la dirección del flujo del aire a lo largo de los rotores: compresores de FLUJO RADIAL y compresores de FLUJO AXIAL

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El rotor y el difusor no se tocan en el compresor de flujo radial; las paletas fijas y las paletas móviles no se tocan en el compresor de flujo axial, por lo tanto no se necesita lubricación interna de ninguno de estos compresores. Los cojinetes y engranajes se lubrican por diversos métodos según el tamaño de la máquina. Las grandes máquinas tienen sus cojinetes y engranajes lubricados por un sistema de circulación de aceite. Las máquinas pequeñas pueden usar grasa, un baño de aceite o anillos de engrase para lubricar los cojinetes

CLASIFICACION DE LOS LUBRICANTES PARA COMPRESORES DE AIRE

Compresores de refrigeración 

La refrigeración es el enfriamiento de un espacio o una sustancia por debajo de la temperatura del me-dio ambiente. Los sistemas modernos logran este propósito por medios mecánicos que aprovechan los principios de la termodinámica. El medio enfriante se hace pasar por el espacio que se de-sea enfriar retirando calor, el cual es disipado en otra parte del sistema. El medio refrigerante es recirculado nuevamente retirando más calor

Lubricación de los compresores de refrigeración La lubricación de los compresores en los sistemas de refrigeración es más exigente que la delos compresores utilizados para aire o gas en otras aplicaciones, por el cercano contacto entre el refrigerante y el lubricante. Las funciones que debe cumplir un aceite para refrigeración son: Lubricar el compresor para minimizar la fricción y el des-gaste. Sellar el gas comprimido entre el lado de alta y de baja presión. Enfriar los cojinetes del compresor, Reducir los ruidos generados por el movimiento del compresor y Aislante eléctrico del motor en compresores herméticamente sellados. Las propiedades más importantes que deben considerarse en la selección del lubricante para es-tos compresores son: Viscosidad, miscibilidad, propiedades de baja temperatura, estabilidad térmica, estabilidad química y compatibilidad, estudiaremos cada una de ellas.

El punto de fluidez Es más importante para la selección de aceites con amoníaco y otros refrigerantes que son inmiscibles con el aceite.  El punto de floculación Es una medida de la tendencia de un lubricante a formar un material ceroso floculante en presencia de refrigerante, cuando es enfriado a temperaturas bajas. Es más significativo para seleccionar aceites que van a trabajar con refrigerantes en los cuales son miscibles.  Contenido de humedad: Los sistemas de refrigeración deben estar libres de humedad. La presencia de agua en el lubricante puede llevar a la obstrucción del circuito de refrigeración por la formación de cristales de hielo, y en unidades herméticamente selladas al deterioro del aislamiento eléctrico.  Estabilidad Química El aceite no debe reaccionar con el refrigerante, ni actuar como un medio para reacciones entre el refrigerante y otros componentes del sistema. En presencia de pequeñas cantidades de aire, humedad y otras impurezas, los aceites inapropiados pueden reaccionar con los refrigerantes para formar lacas y lodos. Un problema particular que se presenta en siste-mas que utilizan amoníaco como refrigerante, es que durante el cambio de aceite, agua y aire pue-den accidentalmente entrar al sistema. El aceite puede oxidarse y formar productos que por reacción con el amoníaco forman lodos. Es por lo tanto muy importante que el sistema se mantenga seco cuando se realizan cambios de aceite 

Selección del lubricante para muy bajas temperaturas 

La naturaleza del lubricante

El punto de fluidez y las propiedades de flujo del lubricante deben ser tales que aseguren que puede continuamente fluir y lubricar eficientemente a la más baja temperatura que encuentre. 

El sistema de refrigeración

En sistemas de refrigeración industrial, se debe adecuar un eficiente separador de aceite, para que solamente pequeñas cantidades de éste entren al sistema, las cuales no causarán problemas

En otros sistemas los separadores de aceite no son usados y cantidades sustanciales de aceite llegarán al sistema de refrigeración; es importante que el aceite no se solidifique y bloquee el evaporador. 

La miscibilidad del lubricante y el refrigerante

Si el lubricante y el refrigerante son completamente inmiscibles, las propiedades de fluidez del aceite sólo, son el factor limitante. Si el aceite y el refrigerante son completamente miscibles, el punto de floculación de la mezcla determina el límite de la temperatura más baja. Cuando la miscibilidad es limitada, el punto de floculación de la fase refrigerante en aceite es el factor límite.

Aceites para compresores de gas 

Los compresores de gases inertes

Normalmente se lubrican con los mismos aceites utilizados en los compresores de aire, en este contexto los gases inertes son aquellos que no reaccionan con el aceite lubricante y no condensan en el compresor a la presión de trabajo. Ejemplos de estos son: Nitrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono, helio, hidrógeno, neón y gases de alto horno (una mezcla de nitrógeno, monóxido ydióxido de carbono). Aceites minerales convencionales no pueden ser usados en compresores de gases inertes empleados en procesos de trabajo donde no se pueden tolerar trazas de aceite en el gas de proceso.

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Compresores de gases de hidrocarburos

Los compresores reciprocantes son ampliamente utilizados para comprimir gases de hidrocarburo, tanto en procesos químicos e industriales, como para la reinyección en los campos petroleros. Su lubricación presenta problemas particulares cuando se emplean aceites minerales en los cilindros estos son: 

Disolución del gas en el aceite

Con la consecuente reducción de viscosidad y los problemas que esto conlleva. El líquido que se forma por la condensación del gas comprimido tiende a lavar el lubricante de las paredes del cilindro, acelerando el desgaste por ausencia de aceite.