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May 28, 2023

Rendimiento de la válvula: un elemento clave para la confiabilidad y eficiencia de los compresores alternativos en aplicaciones de hidrógeno

Por Steve Chaykosky, Siemens Energy y Joel Sanford, Siemens Energy 20 de marzo de 2023 Los compresores alternativos son equipos críticos en el sector downstream tradicional, que depende de grandes volúmenes de

Por Steve Chaykosky, Siemens Energy y Joel Sanford, Siemens Energy 20 de marzo de 2023

Los compresores alternativos son equipos críticos en el sector downstream tradicional, que depende de grandes volúmenes de gas hidrógeno presurizado. El reformado con vapor de metano produce la mayor parte del hidrógeno consumido por los procesos de refinación de petróleo. La creciente necesidad de hidrógeno más limpio en toda la cadena de valor, incluidos el transporte y el almacenamiento, está ampliando rápidamente el mercado de compresores nuevos y renovados. Con más activos de compresión que mantener, los operadores se centran en lograr tiempos de actividad prolongados. Las válvulas juegan un papel importante en la eficiencia y confiabilidad de los compresores alternativos.

Una gran encuesta realizada en 1995 entre usuarios finales de compresores de hidrógeno (Leonard, S M. Incrementar la confiabilidad de los compresores alternativos de hidrógeno. Hydrocarbon Processing, enero de 1996) reveló que las válvulas eran la principal causa de tiempo de inactividad no planificado. Este hallazgo ayudó a estimular los esfuerzos de investigación y desarrollo que han llevado a mejoras significativas en la tecnología de válvulas durante los últimos 25 años.

En este artículo, analizamos la funcionalidad básica de las válvulas de compresores alternativos y describimos las variables clave que afectan su rendimiento en aplicaciones de hidrógeno.

Las válvulas de compresor alternativo son válvulas de retención accionadas por presión y de alta velocidad. Si bien existen muchos estilos de válvulas diferentes, todos emplean cuatro componentes principales: 1) asiento, 2) placa de tope, 3) elemento móvil y 4) resorte.

La Figura 1 a continuación muestra una válvula MAGNUM™ con los componentes etiquetados. Estas válvulas de retención especializadas vienen en varias formas y tamaños. Sin embargo, todos realizan la misma función y es permitir que el gas de baja presión ingrese al cilindro donde se comprime y sale como gas de alta presión.

La presión diferencial a través de la válvula proporciona una fuerza para empujar el elemento móvil desde su posición cerrada contra el asiento hasta su posición abierta contra la placa de tope. La distancia de recorrido vertical del elemento móvil se define como la carrera de la válvula. Los resortes proporcionan una fuerza para devolver el elemento móvil desde la placa de tope a su posición cerrada contra el asiento. Las válvulas actúan cada 200 milisegundos o menos (dependiendo de la velocidad del compresor) y están sujetas a fuertes cargas de fatiga.

Aún así, se espera que funcionen de manera eficiente y sin problemas entre las revisiones programadas de los compresores, que generalmente son cada tres años o más. Esto subraya la importancia crítica del diseño, operación y mantenimiento de las válvulas.

Los elementos de sellado y los resortes son las partes móviles de la válvula. Los ingenieros de diseño los estudian detenidamente porque son los más afectados por el desgaste. "¿Cuánto tiempo va a durar?" es la pregunta más frecuente sobre las válvulas de compresor. La respuesta depende de muchas variables, que generalmente se dividen entre factores de diseño y factores operativos.

Los factores de diseño los controla el OEM de la válvula, mientras que los factores operativos los determina el usuario final del compresor. Los diseñadores equilibrarán la confiabilidad de las válvulas y la eficiencia del compresor seleccionando la elevación de la válvula, la fuerza del resorte y los materiales de construcción. Los algoritmos informáticos simulan la dinámica de la válvula utilizando parámetros operativos como presión, temperatura, peso molecular y velocidad del compresor. El diseño final de la válvula se adapta de acuerdo con las pautas de aplicación.

Los factores operativos se relacionan con mayor frecuencia con la calidad del gas, particularmente si existen contaminantes sólidos o líquidos. Si la suciedad y los desechos de la corriente de gas ingresan al cilindro, entonces las válvulas, los anillos de pistón, las bandas guía y las empaquetaduras corren un mayor riesgo de sufrir un mayor desgaste y fallas prematuras. Dado que los líquidos son prácticamente incompresibles, las válvulas pueden sufrir una tensión excesiva cuando el pistón intenta comprimir el gas líquido arrastrado. Una lubricación inadecuada del cilindro, ya sea demasiada o muy poca, puede provocar una dinámica de válvula subóptima. Operar el compresor en condiciones significativas fuera de diseño también puede afectar negativamente la dinámica de la válvula. Finalmente, una mala práctica de reparación de válvulas puede acortar gravemente su vida útil. Si el hidrógeno producido comercialmente se considera generalmente un gas limpio, entonces la mayoría de los factores operativos que afectan la confiabilidad de la válvula son de menor preocupación que los factores de diseño de la válvula.

A lo largo de los años han surgido muchos estilos diferentes de válvulas, lo que ha dado como resultado una amplia gama de geometrías de elementos móviles. Prácticamente todos se han aplicado al servicio de hidrógeno con distintos grados de éxito. Los cinco tipos principales de válvulas se describen a continuación (y se muestran en la Figura 2).

Válvula de anillo concéntrico - Cada conjunto de válvula utiliza múltiples anillos de diferentes tamaños (diámetros). Aunque la figura muestra un conjunto de válvula con sólo cuatro anillos, las válvulas más grandes tienen capacidad para hasta 10. Cada anillo tiene su propio juego de resortes. Para proteger el resorte durante el accionamiento, se ubica un pequeño botón cilíndrico entre cada resorte y su anillo. Estos anillos tienen una sección transversal rectangular y se sellan contra una superficie de asiento plana. Las válvulas de anillo concéntrico se utilizaban comúnmente en compresores de hidrógeno a mediados de la década de 1990, que fue cuando se realizó la encuesta.

Válvula de placa con puerto - La placa con orificios es esencialmente un conjunto conectado de anillos concéntricos en un único elemento de válvula. Dado que los tamaños de las válvulas varían ampliamente, también lo hacen los tamaños de la placa. La placa está sostenida por una disposición de resorte bien equilibrada. Al igual que con los anillos concéntricos anteriores, la placa sella contra una superficie de asiento plana.

Válvula de asiento - El elemento de válvula de asiento presenta una cabeza en forma de seta, que tiene un diámetro significativamente mayor que el vástago. Cada resorte de retorno está alojado en el vástago. Los resortes tienen una relación de esbeltez (longitud/diámetro medio) mayor que otros tipos de válvulas. La cabeza del asiento está contorneada y se sella contra una superficie biselada del asiento.

Válvula MAGNUM HAMMERHEAD™ - La válvula patentada HAMMERHEAD utiliza un elemento con un diámetro de cabeza a vástago que es mucho más pequeño que el asiento. Los muelles de retorno, que también son más pequeños, utilizan inserciones no metálicas. La cabeza contorneada del elemento sella contra una superficie de asiento en ángulo.

Válvula MAGNUM - La válvula MAGNUM utiliza un elemento de forma cilíndrica, por lo que el diámetro de la cabeza y el diámetro del vástago son iguales. Alternativamente, el elemento bala del MAGNUM puede considerarse “sin cabeza”. Los resortes de retorno relativamente pequeños utilizan los mismos insertos no metálicos que el HAMMREHEAD. La cabeza en ángulo del elemento sella contra una superficie biselada del asiento. MAGNUM ha sido la válvula elegida en los compresores de hidrógeno durante casi 25 años.

Una válvula eficiente permite que el compresor entregue el mayor caudal de gas a las presiones deseadas consumiendo la menor cantidad de energía. Las válvulas pueden considerarse como un orificio con un área de flujo definida por la geometría de la válvula. Un orificio más grande tiene menos restricción de flujo e induce una menor caída de presión.

Debido a que existe una relación entre la caída de presión y el consumo de energía, cuanto mayor sea el orificio (es decir, el área de flujo de la válvula), menor será el consumo de energía. Dado que todo el gas que ingresa al compresor debe fluir a través de las válvulas, minimizar la caída de presión de la válvula promueve una mejor eficiencia del compresor al minimizar el consumo de energía del controlador.

Los compresores de hidrógeno suelen estar accionados por grandes motores eléctricos y es valioso minimizar su consumo de energía. Maximizar el área de flujo de la válvula es solo una de las dos consideraciones principales para optimizar la eficiencia de la válvula. El otro es el juego de válvulas.

La mayoría de las válvulas están ubicadas lo más cerca posible del diámetro del cilindro. Específicamente, la placa de tope de la válvula de entrada y el asiento de la válvula de descarga están ubicados adyacentes al orificio del cilindro. La holgura de la válvula se define como el volumen de gas contenido en los conductos de flujo de la placa de tope de entrada y el asiento de descarga porque estos volúmenes se comunican con el diámetro interior del cilindro y, por lo tanto, aumentan la holgura del cilindro. Dado que una mayor holgura de los cilindros reduce el flujo del compresor, una mayor holgura de las válvulas también da como resultado un menor flujo del compresor y, por lo tanto, una menor eficiencia del compresor. Los compresores de hidrógeno deben funcionar de manera eficiente, por lo que el objetivo del diseño es proporcionar válvulas con un área de flujo optimizada y un espacio libre reducido.

Se logra un área de flujo de válvula mayor con una mayor elevación de la válvula, pero solo hasta un cierto límite. Las características geométricas de cada tipo de válvula determinan este límite de elevación, más allá del cual no se puede obtener más área de flujo. Las pruebas de laboratorio miden los coeficientes de flujo en varias elevaciones, lo que permite obtener áreas de flujo para cada tipo de válvula.

En la figura se muestra un gráfico de elevación versus área de flujo efectivo que compara diferentes tipos de válvulas. Dado que el hidrógeno puro es el gas más ligero, con un peso molecular de 2,02, y dado que la caída de presión de la válvula es directamente proporcional al peso molecular, normalmente se puede obtener una caída de presión de válvula razonable para aplicaciones de hidrógeno con un área de flujo de válvula relativamente baja. Por lo tanto, normalmente se aplican elevaciones de válvula más bajas en el servicio de hidrógeno. El área resaltada de la figura compara las áreas de flujo de diferentes tipos de válvulas en el rango de elevación de 0,030” a 0,080”.

Por lo tanto, la eficiencia de la válvula para aplicaciones de hidrógeno se determina evaluando las distinciones entre el espacio libre y el área de flujo entre los diferentes tipos de válvulas. La válvula MAGNUM, con su elemento móvil relativamente pequeño y su distancia optimizada entre elementos, está diseñada específicamente para un espacio libre reducido pero tiene un área de flujo igual a las válvulas de anillo concéntrico. El anillo concéntrico, la placa con orificios y el HAMMERHEAD tienen mayores volúmenes de holgura de válvula. La válvula de asiento, con su elemento móvil relativamente alto y grandes conductos de gas, tiene el volumen de holgura más alto y el área de flujo más baja de todos los tipos de válvulas.

Así como la eficiencia de las válvulas es importante para la eficiencia general del compresor, lo mismo ocurre con la confiabilidad de las válvulas y el tiempo de funcionamiento general del compresor. Los resultados del estudio sobre compresores de hidrógeno de 1995 ilustran claramente este punto. Varios factores de diseño influyen en la confiabilidad de la válvula, como los materiales de construcción y la geometría/configuración.

La compatibilidad con el gas, la resistencia, la resistencia al impacto y la resistencia a la corrosión son variables importantes a considerar al seleccionar un material de construcción. Los materiales para el servicio de hidrógeno están bien establecidos. El hierro nodular (también llamado hierro dúctil) es un material probado para asientos y placas de tope para todos los tipos de válvulas, pero también se pueden usar otros grados de hierro y acero.

Antes de la llegada de los elementos móviles no metálicos, que hoy en día se utilizan en casi todos los tipos de válvulas, los anillos y placas concéntricos se fabricaban de acero inoxidable. Sin embargo, cuando los anillos y placas de acero fallaban en servicio, los fragmentos de las piezas rotas causaban daños secundarios a los pistones, las camisas de los cilindros y las válvulas adyacentes.

PEEK (poliéterétercetona), un termoplástico de alta resistencia que no absorbe la humedad, se utiliza comúnmente para fabricar los elementos móviles actuales. PEEK absorbe las velocidades de impacto mucho mejor que el acero inoxidable y, si un elemento se fractura, las piezas rotas rara vez causan daños secundarios importantes.

Se utiliza una amplia gama de materiales de alambre para los resortes, incluido el acero de aleación de cromo-silicio y el acero inoxidable 17-7 PH.

Todos los materiales mencionados anteriormente son compatibles con el hidrógeno puro, incluido el hidrógeno producido por electrolizadores alcalinos que pueden contener trazas de hidróxido de potasio (KOH). Algunas mezclas ricas en hidrógeno pueden incluir componentes corrosivos como el sulfuro de hidrógeno (H2S). En ese caso, pueden aplicarse las normas NACE (Asociación Nacional de Ingenieros de Corrosión) para el servicio de gas amargo, lo que alterará la selección de materiales de algunos componentes. Por ejemplo, aunque el hierro nodular es un material probado para asientos y placas de tope en servicios amargos, los usuarios finales pueden preferir el acero inoxidable 17-4 PH, más resistente a la corrosión. PEEK es inerte a la mayoría de los gases y funciona bien en servicios ácidos. ELGILOY® y HASTEALLOY® se encuentran entre los diversos materiales para resortes que cumplen con los estándares NACE.

Los elementos móviles de la válvula están sujetos a tensiones impuestas por fuerzas de presión diferencial y fuerzas de impacto. La presión diferencial es la diferencia entre la presión de descarga y la presión de entrada en cada etapa de compresión. El elemento móvil debe ser lo suficientemente fuerte para resistir la fuerza de presión diferencial cuando se cierra contra el asiento de la válvula. Su resistencia depende de la geometría y el material de construcción.

El elemento de válvula impacta contra la placa de tope cuando se abre y el asiento cuando se cierra. Las velocidades de impacto de apertura y cierre aumentan a medida que aumentan las elevaciones de las válvulas, las presiones de funcionamiento más altas y las velocidades del compresor más altas. Por lo tanto, es importante calcular las velocidades de impacto del elemento móvil para garantizar que pueda resistir las fuerzas del impacto. Los compresores de hidrógeno normalmente utilizan válvulas con elevaciones más bajas, en el rango de 0,030” - 0,060”. La mayoría de las velocidades de los motores son relativamente bajas, en el rango de 300 a 600 rpm. Esta combinación es un buen augurio para una buena confiabilidad de la válvula, incluso a altas presiones de descarga.

La capacidad de un elemento de válvula móvil para absorber altas velocidades de impacto a menudo determina su duración. Algunas geometrías de elementos son más adecuadas que otras para soportar cargas de impacto pesadas. La naturaleza y cantidad de las superficies de contacto del elemento móvil son clave. El contacto plano puede ser problemático. Los anillos concéntricos con sección transversal rectangular tienen superficies de contacto planas. En funcionamiento, el contacto inicial se produce en el borde exterior de cada anillo. Esta carga puntual relativamente alta imparte una alta tensión de tracción (flexión) a los anillos. El modo de falla típico de un anillo concéntrico es la fractura que se origina en un borde exterior.

Las placas con puertos también tienen una superficie de contacto plana. Si el diámetro exterior de la placa con puerto es circular, entonces funciona de la misma manera que un anillo concéntrico. El modo más frecuente de falla de la placa portada es también la fractura que se inicia en un borde exterior. La geometría de la placa con puertos poligonales patentada por Siemens Energy fuerza los impactos iniciales en un borde con un área de sección transversal mayor que una placa circular y es más capaz de absorber las velocidades de impacto.

Los elementos de asiento con forma de hongo estuvieron entre los primeros en utilizar un contacto de superficie en ángulo en lugar de un contacto plano. Se descubrió que el perfil de tensión en la cabeza del obturador era favorable para muchas aplicaciones de hidrógeno.

Sin embargo, la alta relación cabeza-vástago impone un límite de presión diferencial en el elemento de asiento, por lo que no se pudo aplicar en la etapa final de algunos compresores de hidrógeno. Años más tarde, los elementos MAGNUM y HAMMERHEAD se diseñaron con superficies de contacto en ángulo optimizadas que dispersan de manera más efectiva la energía del impacto y, por lo tanto, soportan velocidades de impacto mucho más altas.

El análisis de elementos finitos (FEA) muestra tensiones de tracción mínimas en los elementos MAGNUM y HAMMERHEAD, incluso bajo cargas elevadas. Ayuda que tengan diámetros mucho más pequeños que los anillos y placas concéntricos. Los elementos de válvula con tensiones de tracción mínimas deben ser robustos y duraderos porque si no se pueden doblar fácilmente, no se pueden romper fácilmente.

Las pruebas de laboratorio internas a largo plazo en un compresor de alta velocidad confirmaron que el elemento MAGNUM puede soportar presiones diferenciales y temperaturas de descarga extremas bajo cargas de alto impacto. Donde las geometrías de placa plana fallaban, el MAGNUM sobrevivió. Después de tres años de pruebas beta exitosas en más de 100 cilindros de compresores, con un tiempo de funcionamiento acumulado de la válvula de 250 000 horas, se introdujo la válvula MAGNUM en el mercado. Ya en su tercera década, la válvula MAGNUM se ha aplicado con éxito en cientos de compresores de hidrógeno, incluidos muchos con placas de identificación que no son de Dresser-Rand.

A medida que la economía del hidrógeno continúa creciendo a nivel mundial, las aplicaciones de compresores que requieren cilindros con diámetros mucho más grandes son cada vez más comunes. Dado que minimizar la holgura de los cilindros es clave para lograr los caudales requeridos por el compresor, estos cilindros más grandes utilizan menos válvulas pero más grandes. Para lograr simultáneamente la eficiencia requerida del compresor, estas válvulas más grandes deben diseñarse para proporcionar áreas de flujo mucho mayores. Ese desafío de diseño único se superó mediante la aplicación de la válvula HAMMERHEAD de Siemens Energy. Las pruebas de flujo internas muestran que HAMMERHEAD proporciona un área de flujo significativamente mayor que la válvula MAGNUM. Para lograr áreas de alto flujo de válvula, el elemento de asiento HAMMERHEAD presenta una cabeza ligeramente contorneada, optimizada con análisis de dinámica de fluidos computarizada (CFD). Las válvulas HAMMERHEAD se implementaron y adoptaron rápidamente en el mercado y están demostrando ser tan confiables como la válvula MAGNUM.

Cuando las válvulas del compresor no funcionan correctamente, es posible que haya resortes comprometidos. La dinámica de los resortes de las válvulas de los compresores alternativos es complicada. Una comprensión total ha resultado difícil de alcanzar. Por tanto, el conservadurismo en el diseño de primavera es útil. Además de utilizar un material compatible con el gas, es importante seleccionar alambre con resistencia a la tracción y a la fatiga adecuada para la aplicación. Esto puede ser un desafío si la geometría del elemento de la válvula y las condiciones de operación limitan que el diseño del resorte esté hecho de un determinado material, diámetro del alambre, diámetro exterior y longitud libre.

El movimiento de los elementos de la válvula del compresor se asemeja a una onda cuadrada, con eventos de apertura y cierre rápidos. Este movimiento de onda cuadrada puede imponer altas tensiones elásticas. Los resortes están diseñados para estar siempre comprimidos y, por lo tanto, están precargados en la posición cerrada. Sin embargo, si el elemento de válvula se abre con una fuerza especialmente grande, el resorte inicialmente precargado podría desplazarse más allá de su altura de diseño final y saltar fuera del elemento. Tal exceso significa que el resorte podría comprimirse hasta su altura sólida, lo que podría sobrecargar el cable.

En el campo, si se encuentran resortes con espiras planas adyacentes, a menudo brillantes, este es un signo revelador de contacto entre espiras. En el caso de la válvula MAGNUM, todos los resortes están diseñados con tensiones de altura sólida muy bajas para minimizar las preocupaciones con el contacto entre bobinas. Dado que los conjuntos de válvulas MAGNUM y HAMMERHEAD están diseñados para utilizar resortes individuales e idénticos, tienen una presión de resorte equilibrada incorporada. Esto contrasta con los anillos concéntricos individuales, que tienen una presión de resorte no uniforme (fuerza del resorte dividida por el área del anillo). La dinámica de la válvula con una presión de resorte tan desequilibrada puede ser deficiente, lo que puede provocar que algunos anillos se cierren tarde y otros que vibren (oscilen mal). Un movimiento de válvula como este puede provocar fallas prematuras en los resortes, fallas en los anillos o ambas.

Los usuarios finales que operan y mantienen adecuadamente compresores de hidrógeno con válvulas confiables y probadas esperan que duren hasta la próxima revisión planificada de la unidad (generalmente de tres a cinco años o más). La válvula más duradera sigue siendo una pieza de desgaste y eventualmente debe repararse o reemplazarse, por lo que la mejor práctica es almacenar repuestos y herramientas de reacondicionamiento de válvulas en el sitio.

La mayoría de los compresores de reposición de hidrógeno son unidades de etapas múltiples con diferentes tamaños de cilindros, por lo que a menudo se encuentran muchos tamaños de válvulas diferentes en un solo compresor. Por lo tanto, cuando se utilizan válvulas de anillo concéntrico y de placa con puerto, sería necesario almacenar varios tamaños de anillo y placa. Estos tipos de válvulas también utilizan diferentes índices de resorte, lo que requiere que también se almacenen diferentes resortes. Esto puede resultar costoso y engorroso.

Por el contrario, el elemento de válvula MAGNUM, fabricado a partir de una mezcla especial de PEEK, se utiliza en todas las válvulas en todas las etapas de compresión. La línea de resortes MAGNUM consta de solo cuatro tipos de resortes diferentes y solo dos materiales de resortes diferentes. Por lo tanto, los componentes típicos de reemplazo de válvulas para un compresor completo constan de un número de pieza de elemento MAGNUM y solo uno o dos números de pieza de resorte.

Si se aplican HAMMERHEADS en lugar de MAGNUMS, la situación de almacenamiento será la misma. El elemento de válvula HAMMERHEAD se utilizaría en todas las etapas de compresión. Dado que el diseño de la válvula HAMMERHEAD emplea la línea de resortes MAGNUM, solo se utilizan uno o dos números de pieza de resorte en todo el compresor. Cuando es necesaria la reparación de válvulas MAGNUM o HAMMERHEAD, se encuentra disponible una herramienta especial de reacondicionamiento del bisel del asiento para devolver las superficies de sellado a las especificaciones de fábrica. MAGNUM y HAMMERHEAD facilitan en la mayor medida posible el desafío logístico de almacenar componentes de válvulas de repuesto.

Una importante refinería de petróleo de Estados Unidos estaba experimentando un tiempo medio entre fallas (MTBF) de válvulas de 10 meses en una flota de 21 compresores que tenían 50 cilindros en funcionamiento continuo. Este corto MTBF representó la razón principal de las paradas no programadas de los compresores en la refinería. La mayoría de los compresores están en servicio de hidrógeno y funcionan a presiones de descarga de hasta 1825 psia y a velocidades de motor que oscilan entre 285 rpm y 585 rpm. Un promedio anual de 16 fallas de válvulas entre 2000 y 2002 significó que un equipo dedicado de mecánicos cambiara las válvulas cada tres o cuatro semanas. Este fue el entorno en el que se realizaron pruebas beta de las válvulas MAGNUM en un pequeño compresor de la refinería durante aproximadamente dos años. Tras las pruebas exitosas, se instalaron válvulas MAGNUM en dos de los compresores de hidrógeno más grandes de la refinería y funcionaron sin problemas hasta la siguiente parada planificada.

La mayoría de los compresores restantes fueron modernizados con válvulas MAGNUM durante los siguientes tres años. El promedio anual de fallas de válvulas entre 2003 y 2007 se redujo de 16 a dos en la misma flota de 21 unidades. Entre 2008 y 2015, la flota se amplió a 27 compresores con 70 cilindros en funcionamiento continuo, durante el cual hubo un promedio de solo una falla de válvula MAGNUM por año. Para tener una idea de escala, hay más de 500 válvulas instaladas en los 27 compresores.

En 2016, todos los compresores estaban equipados con válvulas MAGNUM o HAMMERHEAD. El número medio de fallos de válvulas entre 2016 y 2022 también fue de solo uno por año. De hecho, la única falla de válvula registrada en 2022 no se atribuyó al desgaste típico, sino a depósitos del proceso en la corriente de gas.

El MTBF de la válvula aumentó sustancialmente a 60 meses después de que las válvulas MAGNUM se convirtieran en el estándar de la refinería, lo que representa una mejora seis veces mayor que continúa manteniéndose. La Figura 5 muestra la fuerte reducción de fallas de válvulas después de la introducción de MAGNUMS hace 20 años. La mejora rápida y sostenida del MTBF significa que las válvulas del compresor ya no son la razón principal de las paradas no programadas en la refinería.

Para citar a un ingeniero de confiabilidad de refinería: “El objetivo original era poder hacer funcionar nuestros compresores en intervalos mínimos de cinco años sin que ningún mantenimiento requiriera una parada. Antes de convertir las válvulas en válvulas MAGNUM, ni siquiera podíamos soñar con alcanzar ese objetivo. Desde que utilizamos válvulas MAGNUM, nuestro MTBF ha aumentado constantemente a más de 5 años. Este fue un esfuerzo conjunto entre nosotros y el fabricante/diseñador que requirió una cantidad significativa de trabajo en un corto período de tiempo para alcanzar y superar este objetivo. Este aumento en la vida útil de la válvula se ha traducido en una mayor vida útil del pistón y del anillo cilíndrico.

Anteriormente, cuando las válvulas empezaban a fallar, se producía un rápido aumento de la temperatura local debido al diseño de las válvulas. Este calentamiento localizado es muy probablemente la causa de la degradación del anillo del pistón y del cojinete. Las operaciones siempre continuarán funcionando hasta que se produzca el apagado por temperatura de descarga masiva. Un escenario potencial sería una válvula de descarga del extremo de la cabeza fallada o fallida un viernes, lo que resultaría en una falla del pasador de muñeca el lunes. La capacidad de la válvula MAGNUM de continuar funcionando mientras está parcialmente dañada (lo que llamamos “labilidad”) es lo que evita que ocurran estos mecanismos de falla.

Antes de este esfuerzo, tuvimos un número significativo de cierres “costosos” no planificados. Hoy en día, por lo general, realizamos nuestras revisiones de manera itinerante en función del mantenimiento preventivo.

Vemos máquinas funcionando durante 7-8 años y nuestro objetivo es avanzar a partir de 5 años. Algún día podremos lograr 10 años sin que se produzca una parada común en una gran cantidad de cilindros”.

Durante décadas, los compresores alternativos han desempeñado un papel fundamental en el suministro de hidrógeno a alta presión en aplicaciones de refinería. En los últimos años, su gama de usos se ha ampliado para incluir plantas de electrólisis, plantas de licuefacción de hidrógeno y tuberías de hidrógeno. Si bien los requisitos de compresión en estas diferentes instalaciones varían, el tiempo de actividad y la eficiencia siguen siendo clave. El diseño de válvulas es fundamental a este respecto y es un área clave de atención para los usuarios finales y operadores. La aplicación adecuada de la válvula evita pérdidas de ingresos asociadas con tiempos de inactividad no planificados.