Piedras angulares de la compresión: el compresor laberinto de Burckhardt

por Norm Shade30 de mayo de 2023

Sulzer introdujo por primera vez la exclusiva tecnología de compresor alternativo en 1935

El crecimiento del mercado del gas natural licuado (GNL) ha resultado en una mayor aplicación de compresores de laberinto en instalaciones estacionarias y marinas. Los compresores de laberinto alternativos en línea verticales emplean una tecnología única entre el pistón y la pared del cilindro y entre el vástago del pistón y el casquillo de sellado del vástago del pistón. El efecto de sellado de laberinto es creado por numerosos puntos de estrangulamiento diminutos que resisten las fugas de alta presión a baja presión. En cada punto de estrangulación, la energía de presión se transforma en energía cinética como resultado de la restricción de flujo. El proceso continúa en cada combinación de punto de estrangulación y cámara de volumen a lo largo de la pared del pistón y a lo largo del casquillo del vástago del pistón hasta que se alcanza la reducción de presión requerida. Se mantiene un pequeño espacio libre entre las superficies contiguas y la cantidad limitada de gas que pasa a través del sistema de sellado se recupera internamente. Este sellado sin contacto del pistón y el vástago del pistón se logra sin necesidad de lubricación y sin contacto físico que daría como resultado fricción mecánica o desgaste de los elementos de sellado en el área del cilindro del compresor. Esto proporciona ventajas para la compresión libre de contaminación de gases puros, y los compresores de laberinto generalmente han exhibido más tiempo entre revisiones que otros tipos de compresores alternativos.

Sin embargo, los compresores de laberinto no son nuevos. La mayoría son producidos por Burckhardt Compression hoy en día, pero en realidad fueron introducidos por primera vez por Sulzer para la compresión de amoníaco en una cervecería en Zúrich, Suiza en 1935. Después de varios años de cooperación, Sulzer adquirió Burckhardt Engineering Works en 1969. Unos años más tarde, el la empresa pasó a llamarse Sulzer-Burckhardt AG. Antes de ese momento, tanto Sulzer como Burkhardt tenían una larga tradición industrial, sobre todo Sulzer en motores de vapor y diésel, y Burkhardt en compresores alternativos.

Sulzer fue fundada en 1834 por Johann Jakob Sulzer-Neuffert en Winterthur, Suiza. Con sus dos hijos, Johann y Salomon, la empresa comenzó a producir hierro fundido. En 1841, los hermanos Sulzer produjeron su primera máquina de vapor. Acompañado en 1851 por el ingeniero de diseño inglés Charles Brown, Sulzer desarrolló nuevas máquinas de vapor innovadoras durante décadas. En 1898 comenzó la cooperación con Rudolph Diesel, lo que condujo al desarrollo del primer motor diesel Sulzer. Ya en 1880, Sulzer también comenzó a construir máquinas de refrigeración, un esfuerzo que más tarde condujo al desarrollo del compresor de laberinto para la compresión de amoníaco sin aceite utilizado en los ciclos de refrigeración.

Franz Burckhardt fundó su empresa en 1844 en Basilea, Suiza, fabricando máquinas para la industria textil. En 1856, la empresa comenzó a producir máquinas de vapor y, en 1883, había desarrollado y vendido su primer compresor alternativo, una máquina de una sola etapa de funcionamiento en seco que producía una presión de 87 psig (6 bar). Continuando con el hijo de Franz, August, la empresa Burckhardt comenzó a desarrollar compresores de alta presión. En 1913, entregó un compresor de síntesis de amoníaco de 4350 psig (300 bar) a BASF en Alemania, un cliente que había comprado uno de los primeros compresores de Burckhardt en 1885. En la década de 1920, la empresa comenzó a desarrollar compresores para 12 327 psig (850 bar) y luego procesos de síntesis de amoníaco a 14 500 psig (1000 bar). Para 1948, la tecnología de alta presión de Burkhardt había progresado hasta la producción de un compresor especial de 4000 bar (58 000 psig) para una planta piloto en los EE. UU. y en 1951 produjo once hipercompresores de 1500 bar (21 750 psig) para la producción de polietileno ( PEBD).

A partir de 2000, Sulzer comenzó a vender varias de sus divisiones para reenfocar su negocio. Esto se completó en 2002, cuando Sulzer-Burckhardt se vendió a su equipo de gestión, convirtiéndose en Burckhardt Compression. En 2006, Burckhardt Compression surgió como una empresa que cotiza en bolsa y se encontraba entre los líderes mundiales en una amplia gama de tecnologías de compresores alternativos.

Diseñado originalmente en 1935 para la compresión segura de amoníaco, las mejoras continuas y los desarrollos posteriores de Burckhardt han dado como resultado que los compresores laberínticos se utilicen en miles de instalaciones para numerosas aplicaciones que manejan gases complejos. Se han utilizado durante décadas para manejar gas de ebullición en terminales de recepción y exportación de GNL y otras aplicaciones criogénicas. Algunos otros ejemplos específicos de aplicaciones de compresores de laberinto incluyen la compresión de oxígeno para la producción de acero, monóxido de carbono para la producción de ácido acético y polipropileno. Muchos otros incluyen la compresión de gases completamente secos; gases húmedos (mojados); gases sucios, cargados de polvo, contaminantes en servicios de ensuciamiento, gases limpios donde no se permite la contaminación y gases reactivos, explosivos, corrosivos o tóxicos.

La operación sin contacto del pistón móvil y el vástago del pistón requiere cojinetes de guía lubricados con precisión que evitan que los componentes móviles lineales entren en contacto con el orificio del cilindro del compresor estacionario y el casquillo del vástago del pistón. La configuración de tiro vertical, las piezas de distancia extra larga y los rascadores de aceite en el cojinete guía evitan que el aceite entre en la sección de gas de proceso del compresor. La línea de compresores laberínticos de Burckhardt ha evolucionado a una amplia gama de productos que incluyen dos modelos capaces de comprimir gases hasta 2200 psig (152 bar). El tipo K es un diseño hermético al gas con dos a cuatro tiros con compresores que van desde 90 mm (3,5 in) de carrera a 1000 rpm hasta 165 mm (6,5 in) de carrera a 750 rpm y potencias nominales de 154 hp (115 kW ) a 2226 hp (1660 kW) o superior. El diseño tipo D tiene de dos a seis tiros con compresores que van desde 5,5 pulg. (140 mm) de carrera a 1000 rpm hasta 14,8 pulg. (375 mm) de carrera a 380 rpm y potencias nominales de 233 hp (174 kW) a 5460 hp (4000 kW) o superior. Incluso presiones más altas son posibles con arreglos especiales de sellado.