Imagine un equipo central transformándose en un costoso montón de chatarra en cuestión de segundos debido a las mínimas vibraciones del eje, lo que obliga a detener las líneas de producción mientras las pérdidas se acumulan por minutos. Esto no es una exageración, sino un riesgo real que enfrentan los compresores centrífugos de engranajes integrales (compresores IGC) cuando carecen de sistemas adecuados de monitoreo y protección.

Equipos esenciales en todas las industrias

Los compresores IGC sirven como equipos indispensables en la producción industrial, con aplicaciones que abarcan el petróleo, el procesamiento químico, el gas natural, la alimentación y bebidas, la automoción, la farmacéutica, el papel, el cemento, el acero y la fabricación de vidrio. Según los escenarios de aplicación y las normas de diseño, los compresores IGC se dividen en dos categorías principales:

• Compresores de proceso API 617: Diseñados para manejar aire y diversos gases de proceso, con diseños complejos para una amplia gama de aplicaciones.
• Compresores de aire centrífugos de engranajes integrales empaquetados API 672: Especialmente diseñados para la compresión de aire, estas unidades compactas incorporan compresores, mecanismos de accionamiento, sistemas de control y equipos auxiliares en paquetes integrados montados sobre patines.

Ventajas distintivas de los compresores IGC

El diseño único de engranajes integrales de los compresores IGC utiliza un engranaje de accionamiento grande (engranaje principal) con múltiples engranajes piñón que accionan los ejes del impulsor del compresor a diferentes velocidades, optimizando el rendimiento de cada impulsor. Las ventajas clave incluyen:

• Capacidad para suministrar aire sin aceite de Clase 0 para requisitos estrictos de calidad del aire
• Huella compacta en comparación con los compresores de capacidad equivalente
• Diseño simplificado de un solo acoplamiento que reduce las necesidades de mantenimiento y los puntos de fallo
• Menos requisitos de impulsor para presiones de descarga equivalentes
• Implementación eficiente de refrigeración entre etapas entre las etapas de compresión
• Ciclos de fabricación un 10-15% más cortos y reducciones de costos del 15-30% en comparación con diseños alternativos

Desafíos de monitoreo en operación a alta velocidad

Las altas velocidades de rotación de los piñones del compresor IGC crean una mínima tolerancia a fallos. Los problemas se agravan rápidamente, lo que a menudo resulta en fallos catastróficos. Por lo tanto, el monitoreo y la protección continuos se convierten en necesidades operativas en lugar de salvaguardas opcionales.

Monitoreo de vibraciones del eje: La primera línea de defensa

Desde la introducción en la década de 1960 de los sensores de corrientes parásitas (sondas de proximidad) para el monitoreo de vibraciones, los compresores IGC han estado entre los primeros en adoptarlos. Estos sensores permiten la observación directa del movimiento del eje, lo que facilita la detección temprana de problemas. Pioneros de la industria como Joy® Compressors estandarizaron inicialmente estos sensores con sistemas de monitoreo continuo, seguidos por fabricantes como Borsig, Worthington, Elliott (ahora FS-Elliott) y Clark.

Soluciones de monitoreo integrales

Los sistemas de monitoreo avanzados abordan los requisitos específicos de los diferentes tipos de compresores IGC, garantizando un funcionamiento fiable a través de enfoques personalizados:

1. Sistemas de monitoreo basados en transmisores (aplicaciones API 672)

Para los compresores de aire empaquetados que cumplen con API 672, los sistemas de monitoreo basados en transmisores ofrecen:

• Salida de señal de 4-20 mA para una integración perfecta del sistema de control
• Incorporación simplificada en las arquitecturas de control existentes
• Funcionamiento rentable sin sistemas de monitoreo independientes

Tipos de transmisores:

• Transmisores de vibración radial para el monitoreo de la amplitud de vibración del eje
• Transmisores de posición axial para el monitoreo de cojinetes de empuje
• Transmisores de velocidad para la medición de la velocidad de rotación

Soluciones para diámetros de eje pequeños: Los sensores especializados abordan los desafíos de medición en las secciones traseras del compresor, donde los pequeños diámetros de los ejes del piñón y del impulsor complican las aplicaciones tradicionales de los sensores de corrientes parásitas.

Supresión de picos no periódicos: Los algoritmos integrados filtran las perturbaciones eléctricas transitorias de los rayos, los disyuntores, las sobretensiones o las comunicaciones por radio para evitar falsas alarmas.

Configuración estándar API 672: Si bien exige el monitoreo de vibraciones radiales X-Y por impulsor, la norma no requiere la medición de la posición axial. Sin embargo, la adición de sondas de empuje proporciona una protección crítica contra el contacto rotor-estator por un movimiento axial mínimo.

2. Sistemas de monitoreo estándar API 670 (aplicaciones API 617)

Para los compresores de proceso API 617, los sistemas que cumplen con API 670 ofrecen un monitoreo mejorado a través de matrices de sensores integrales. Los diferenciadores clave incluyen:

• Funcionamiento independiente de los sistemas de control de la máquina según los requisitos de la API 670
• Capacidades de diagnóstico a través de disparadores de fase suplementarios
• Recomendaciones de adaptación para configuraciones de sensores óptimas

El acondicionador de señal inteligente 5580 de doble canal ejemplifica la protección rentable de la máquina para aplicaciones que no requieren la complejidad del sistema basado en bastidor, con alarmas integradas y funciones de relé.