SEMINARIO DE ACTUALIZACION EN REFRIGERACION INDUSTRIAL SEMINARIO DE ACTUALIZACION EN REFRIGERACION INDUSTRIAL

PRINCIPALES FALLAS DE COMPRESORES TORNILLO, EXPERIENCIAS A FAVOR DE SU PREVENCION

REFRICOLOMBIA / REFRIAMERICA – JULIO 2010

CONTENIDOCONTENIDOSe puede catalogar que las principales fallas en los compresores de tipo tornillo son tres:

1) Rodamientos2) Guia de Capacidad o Slide Valve3) Vena de Compresion

Se podria argumentar que existen otro tipo de fallascomo sellos mecanicos, Paneles o Micros de Control, sensores depresion, de temperatura, potenciometros, etc………………………pero debido a la gran variedad, diversidad en estoselementos, esta presentacion se concentrara en lostres primeros items.

Fundamentos BasicosFundamentos BasicosLos compresores de tipo Tornillo son compresores de tipo de desplazamiento positivo y son elementos de reduccion de volumen

Para aplicaciones de Refrigeracion Industrial, existen de dos (2) tipos

– Compresor de Tornillo Doble

– Compresor de Tornillo Simple o Monotornillo

Compresores Tornillo DobleCompresores Tornillo DobleLos compresores de tipo Doble son de tipo Macho y Hembra M+H, montados en rodamientos de tipo axial y tipo radial y montados con tolerancias justas y precisas sobre la carcasa y en pareja.

Usan perfil o vena de compresion sobre los rotores

Existen de configuracion M+H, 4+6, 5+7, y 5+6.

Velocidad de giro minima 600 rpm, maxima 4500 rpm.

Algunos acoplados por el lado macho y otros acoplados por el lado hembra y algunos a cajamultiplicadora de velocidad.

Grafica Tornillo DobleGrafica Tornillo Doble

Compresores Tornillo SimpleCompresores Tornillo SimpleLos compresores de Tipo de Tornillo Simple o Monotornillo, en oposicion a sus hermanosdobles, no requiere de ajustes precisos de carcasa y pareja y de tolerancias precisas.

No usan vena de compresion

No tienen o imponen esfuerzos sobre los rodamientos.

Los existen de tipo

–– CC--P Cylindrical PlanarP Cylindrical Planar

–– CC--C Cylindrical C Cylindrical CylindricalCylindrical

–– PP--C Planar CylindricalC Planar Cylindrical

–– PP--P Planar P Planar PlanarPlanar

Definicion de RodamientoDefinicion de RodamientoLos rodamientos son esenciales para la rotacion del equipo. Los rodamientossoportan al eje y permiten que los componentes de este roten bajo cargas de diseno y operacion.

Los rodamientos vienen de muchos estilos, tamano y especificaciones, el adecuado depende de la aplicacion.

Muchos aspectos se deben tener en cuenta como:1) Velocidad rotacional2) Lubricacion3) Vida util del Rodamiento4) Tipo de carga a soportar

RodamientosRodamientosExisten cuatro (4) categorias de rodamientos:

1. Anti Friccion2. Hidroestaticos3. Hidrodinamicos4. Magneticos

Los mas usados Anti Friccion o lubricacioninundada (PRE-LUBE, CYCLING LUBE, FULL TIME PUMP) y los Hidrodinamicoso lubricacion forzada o permanente( FULL TIME PUMP).

Tipo de RodamientosTipo de RodamientosCualquiera que sea el tipo de compresor, usara rodamientospara carga RADIAL:

1) Tipo de rodillos o jaula de rodillos o cilindros (Roller Bearings)

2) Tipo de Cojinete o Bujes

Rodamientos Carga AxialRodamientos Carga AxialY usaran para carga AXIAL rodamientos de bolas (Ball Bearings) o caja de Bolas.

Tipo Anti Friccion – Contacto Angular o Bolas

Rodamientos Anti Friccion o de Elementos Rodantes Rodamientos Anti Friccion o de Elementos Rodantes

De Anti Friccion o elemento rodante viene en diferentes configuraciones.

Primordialmente son construidos usando una pista estacionaria o pista externay una pista movil o pista interna. Tiene vida finita. ( L10 ).

Las pistas son separadas por un elemento rodante, el cual puede ser cilindro , esferico o conico y son normalmente de tipo endurecido.

La operacion de estos, usan el principio de lubricacion elastohidrodinamica.

VIDA UTIL DE UN RODAMIENTOVIDA UTIL DE UN RODAMIENTOL10h = (1,000,000/60*n)*(C/P)p

DONDE:

– L10 h = promedio basico de vida en horas

– n = velocidad rotacional (rpm)

– C = promedio de carga dinamica basica (lbf)

– P = carga dinamica equivalente (lbf)

– p = Exponente para la vida de acuerdo al tipo de rodamiento

• p = 3 para rodamientos de bolas

• p = 3.33 para rodamientos de rodillos

* AFBMA & ISO 281 / l-1977

Lubricacion ElastoHidrodinamicaLubricacion ElastoHidrodinamicaPrimero un lubricante es una substanciainterpuesta entre dos superficies que se encuentran en movimiento relativo y estasubstancia tiene el proposito de reducirdesgaste y friccion entre ellas. Un buenlubricante lubricara, protegera, enfriara, limpiaray sellara las superficies.

Segundo: el tipo de lubricacionelastohidrodinamica se encontrara en todo tipode rodamientos antifriccion. El elementorodante forma una pelicula entre el elemento y las pistas.

La formacion de la pelicula esta sujeta a la velocidad de operacion del rodamiento y en un grado menor a la carga sobre el rodamiento. Si los rodamientos son operados con la VISCOSIDAD CORRECTA para la velocidad y carga, una pelicula elastohidrodinamica se desarrollara lo suficientemente gruesa paraseparar las partes rotantes.

PRIMERA FALLA - RODAMIENTOSPRIMERA FALLA - RODAMIENTOSAl perderse la VISCOSIDAD CORRECTA del lubricante, se expondranlas pistas y elementos a contacto metalico, causando su desgaste o destruccion y/o acortando su vida util.

Una vez sin apoyos, el eje (rotor) cae o se desplaza y comienza a rozar contra otras piezas como paredes, carcasa, slide valve, etc hasta el punto de muerte o destruccion.

Lubricacion Normal Friccion Mixta

Contacto Metalico Presencia de Solidos

TIPO DE FALLAS EN RODAMIENTOS ANTIFRICCION

Posibles CausasPosibles CausasDigestion de Refrigerante Liquido, el cual se mezcla con el aceite en proporciones desiguales cambiandola viscosidad del lubricante.

Digestion de Refrigerante Liquido, el cual al entrar al compresor, entra en un estado de baja temperatura y en estado de saturacion, y al sentir el calor de trabajo de compresion, cambia inmediatamente de estadode liquido a gaseoso, removiendo el lubricante de las superficies.

Gas de succion sin el adecuadoSobrecalentamieno o Superheat, donde particulas de rocio o gotas de refrigerante liquido entran al compresor cambiando la proporciondel lubricante y su viscosidad.

Aceite contaminado de refrigeranteliquido, sea por problemas de sellode una valvula cheque, en descargao puerto lateral ( economizer) y condensacion en el separador de aceite.

Igual que el anterior pero porproblemas en sistemas de Inyeccionde liquido como medio de enfriar el compresos e inund el separador con una capa de amoniaco sobre el aceite sea en operacion o no uso de la maquina.

Condensacion de liquido en la zonaseca o zona dea coalescentes y retorna por succion al compresor.

Posibles Causas - ContinuacionPosibles Causas - ContinuacionAbuso de la carga de diseno o seleccion por digestion de liquido: ningun liquido es comprimible, luego en su intento impondra unacarga adicional al rodamiento.

Exceso de carga por apliacionesdonde existe una alta relacion de compresion (Pd/Ps). El rodamientoesta siendo forzado en su carga de diseno al limite y acorta su vida utilde diseno.

Deflexion del rotor, en especial en aplicaciones de alta relacion de compresion (Pd/Ps). El rodamientorecibe una carga adicional por tenerun elemento en rotacionirregular.Fabricantes que usanversiones de M, L, XL.

Falla de los pistones balanceadoresde carga, estos ayudan a equilibrarla carga del rodamiento, sin ellos, e rodamiento queda expuesto al limiteo sobrelimite de la carga. Si falla la presion sobre este piston, o falla la lubricacion en el, el rotor esempujado hacia su otro extremo y rozando contra este.

Compresores que usanmultiplicador de velocidad ( caja de engranajes) para poder dar la eficiencia en modelos chicos; y estaalta velocidad acorta vida util del rodamiento y del compresor.

Posibles Causas - ContinuacionPosibles Causas - ContinuacionAlta temperatura de aceite, perdiendo sus propiedades y aditivos. Al exceder la temp de aceite, se esfuma o se pierdenlos aditivos, ya no es el mismoaceite.

Bajo Nivel de Aceite o no aceite. Se pierde la cantidad requeridaque debe hacer pelicula y sello.

Aceite incompatible con la aplicacion o refrigerante. Si se usan aceites minerales cuandodeben ser semisinteticos o sinteticos.

Ajuste de tolerancias de compresormuy amplia o muy justa. Esto es en tornillos dobles contra la pared de descarga, puede rayarla si muy justao puede no hacer compresion simuy amplia.

Esfuerzo de tuberia o desalineacionsobre el compresor. Imponeesfuerzos en la carcasa que a su vezlos transmite a los rodamientos.

Baja temperatura de aceite, cambia el valor de viscosidad y de fluidez, logrando otra pelicula distinta de lubricacion.

Posibles Causas - ContinuacionPosibles Causas - ContinuacionContaminacion de agua en el aceite. Agua por infiltraciones, fugas de intercambiadores de calor como chillers, enfriadoresde aceite o condensadoresevaporativos, calidad del amoniaco, , etc…

Contaminacion de fluidos o solidos en el aceite, oxido de la paredes de la tuberia, elementosextranos en el sistema, aditivospara limpiar el aceite o amoniaco, piezas metalicas o externas.

Desprendimiento metalicointerno por posibles causas y que este cae en el aceite y circula nuevamente dentro del compresor como el Roze de paredes, roze de tornillos, rozede Slide Valve con tornillos, rozede resortes con tornillos , etc.

Desgaste mecanico interno del compresor por operar largos periodos en cargas parciales, en especial los que usan resortesinternos.

SEGUNDA FALLA – GUIA DE CAPACIDAD O SLIDE VALVE SEGUNDA FALLA – GUIA DE CAPACIDAD O SLIDE VALVE

Otra de las fallas mas comunes de los compresores, es la perdida de capacidad o eficiencia a causa que la pieza de capacidad (SLIDE VALVE) pierde sello contra el puerto de descarga. Esta pieza en los compresores de tipo doble, es una pieza con un mecanizado y guiaspara deslizar por debajo de los dos rotores y hacer el sello de compresion, pero al mismo tiempo ubicar el punto o apertura de descarga

Fallas en la Guia de CapacidadFallas en la Guia de CapacidadLa guia, en su constante deslizamiento, comienza a desgastar lasparedes de ajuste. Su constante movimiento axial, desgasta el puerto, y de esta manera comienza gas comprimido a retornar y restar eficiencia.

Falla en la Guia - ContinuacionFalla en la Guia - ContinuacionUna vez que existe luz entre ella y el puerto, comienza a retornargas comprimido, pero ahora tambien tiene movimiento de mecedora o en vaiven y los rotores comienza a rozarla

Posibles CausasPosibles CausasEl constante cargar y descagar, implica un compresor seleccionado de MANERA SOBREDIMENSIONADO para la carga o sistema.

La falta de una buena calibracion de potenciometros o USO DE POTENCIOMETROS o falla de estos, ubica a la pieza en el puntoequivocado y hace creer al sistema o MICRO que esta por encima de carga o por debajo de carga y EL COMPRESOR actua persiguiendo la carga o punto deseado.

LARGOS PERIODOS DE USAR EL COMPRESORE A CARGA PARCIALES: Para los compresores que usan resortes entre el SLIDE VALVE y SLIDE STOP, el resorte en cargas parciales, no estatotalmente comprimido y tiende a bailar o vibrar, y en su movimientoroza contra los rotores desprendiendo metal que cae encima de la piezao guia y cae sobre la pelicula de lubricacion, la pelicula actua luegocomo papel lija y comienza a desgastar el puerto y a ella.

TERCERA FALLA – VENA DE COMPRESION TERCERA FALLA – VENA DE COMPRESION

El perfil o vena de compresion es la parte del rotor que hacesello o barrido entre los rotores.

Falla en la Vena de CompresionFalla en la Vena de CompresionEn la medida que la vena desaparece, al mismo tiempodesaparace el sello de compresion hasta llegar al punto que no comprime y se debe reemplazar el compresor o rotores.

Posibles CausasPosibles CausasLa vena es normal que se desgaste en la vida util del compresor

Pero desgastes prematuros se debe a:

1) Digestion de liquido donde el refrigeranta barre el aceite y deja metal contra metal

2) Aplicaciones con Alta Relacion de Compresion donde se expone a mayor esfuerzo el compresor

3) Compresores de giro de Alta Velocidad

4) Deflexion del rotor y sobretodo en modelos de rotores largos

5) Roze del Slide Valve o Resorte Interno en los Rotores

CONCLUSIONESCONCLUSIONESSiendo el compresor una de las inversiones costosas en un sistema de Refrigeracion, se debe buscar por todo los medios el alargar su vida util

No todos los compresoresfueron CREADOS Iguales, luego existen opciones y alternativas para cadaaplicacion y usuario.

Evitar el uso de compresoresa carga parciales por largos periodos de tiempo

Usar el compresor adecuado, no sobredimensionarlo o no subdimensionarlo

Evitar el uso de compresoresque giran a alta velocidad

CONCLUSIONES - CONTINUACIONCONCLUSIONES - CONTINUACIONHacer un Analisis de Aceite en forma continua para determinarla calidad de aceite, refrigerantey aplicacion

Acostumbrarse a usar aceitefinos, de doble refinacion y preferible de tipo sintetico. Evitar mezclas de tipo y marca.

Para los compresores queexigen analisis de vibraciones, hacer un analisis seguidos parallevar un diagnostico

Revisar y calibrarcontinuamente los potenciometros para las Guiasde Capacidad y Volumen.

Hacer mantenimiento a lasvalvulas, valvulas cheques, sistemas de inyeccion de liquido, para evitar el ingreso de liquido al compresor

Disenar un buen sistema de refrigeracion y de proteccionpara evitar las digestiones de liquido

CONCLUSIONES – CONTINUACIONCONCLUSIONES – CONTINUACIONHacer el uso de Deshidratadoreso Purificadores de Amoniaco y evitar las filtraciones de aire o agua al sistema

Hacer uso de las partes OEM originales de fabricante y haceruso de personal calificado parael armado y desarmado del compresor para ajustes y servicios

Revise anualmente o cada vez quecambie un sello mecanico, el juegodel eje y compare con el fabricante.

Ante la presencia de cualquier ruido, pare el compresor y reviselo

Recuerde vale mas la perdida de produccion y reemplazo del compresor que tomarse el tiempo de revisar y cuestionar si se debeseguir usando.

GRACIASGRACIAS