Identificación del Top Dear Center (TDC) en compresores reciprocantes

La identificación del TDC (Top Dear Center) constituye un aspecto de vital importancia en la colección de data para el análisis y diagnóstico de condiciones en compresores reciprocantes. Marcar el TDC es lo que permite sincronizar el funcionamiento del compresor con el equipo de colección de data y a partir de esto generar información en cada uno de los puntos de interés en tiempo real y sincronizado, es decir, se registra cada uno de los eventos en los grados de giro del cigüeñal que corresponden de acuerdo a la geometría del compresor.

Además de la identificación en tiempo de ocurrencia de los eventos del proceso de compresión, de la colección de los datos en sincronización con el TDC depende la veracidad de los cálculos termodinámicos (Volumen Manejado, eficiencia volumétrica, relación de compresión, carga en barra, potencia requerida entre otros) que realiza el software de analizadores de equipos reciprocantes (Ej: Windrock), los cuales son utilizados para el análisis y diagnóstico. Tengamos en cuenta que el análisis de condiciones de este tipo de equipos se basa en el estudio tanto cualitativo (Diagramas) como cuantitativo (Variables termodinámicas) para el diagnóstico de condiciones.

Figura 1. TDC Compresor Reciprocante
Figura 1. TDC Compresor Reciprocante 

Teóricamente el TDC corresponde al punto de completa extensión de la biela, sin embargo, debido a la tolerancia existente entre componentes del conjunto reciprocante, el TDC se ubica dentro de una zona denominada “zona muerta”, con un inicio y un fin; estos puntos son marcados en el volante del motor cuando el acople motor-compresor es directo, cuando existe una caja reductora de por medio, se marcan en el volante del compresor.

La zona muerta la podemos identificar como la zona de inversión de movimiento del conjunto. Inicia en el punto donde, aun cuando se gira manualmente el motor, el conjunto reciprocante permanece en estado estacionario, esto se debe a las tolerancias entre componentes del conjunto reciprocante, y culmina cuando nuevamente se mueve el conjunto reciprocante en sentido contrario. Los grados requeridos para ir del punto inicial hasta el punto final mencionado son los puntos de interés a identificar para determinar la zona muerta y, exactamente en la mitad de esta, se ubica el TDC.

Existen varios métodos para la identificación del TDC, entre los más utilizados se encuentran:

El Método Reloj Comparador / Base Magnética, utilizando la cruceta del cilindro compresor.

El método de la pletina calibrada, desmontando una válvula del lado HE.

Para los fines del presente procedimiento se describirá el método de reloj comparador / Base magnética, utilizando el movimiento de la cruceta, por considerarse el más práctico y menos intrusivo desde el punto de vista operacional.

Figura 2. Identificación de Cilindro Compresor más Cercano al Acople
Figura 2. Identificación de Cilindro Compresor más Cercano al Acople 

Las consideraciones previas para llevar a cabo el procedimiento son las siguientes:

El conjunto reciprocante de referencia debe ser el más cercano al acople. Hacerlo en este conjunto garantiza la sincronización de todos los conjuntos, ya que este es el muñón de biela de desfase 0º. Hacerlo en un conjunto diferente a este, solo permitirá la sincronización de ese conjunto en particular, mientras que el resto quedará desfasado. Figura 2

El motor debe estar aislado (Bloqueo y Etiquetado), normalmente se cierra la válvula de aire que alimenta los arranques para evitar cualquier giro no controlado del motor, además de mantener cerrada la válvula de gas combustible. El giro del motor solo debe ser manual, ya que es un procedimiento de precisión. Figura 3

El compresor debe estar despresurizado y las válvulas de succión del proceso deben estar cerradas (Aplicar Bloqueo y Etiquetado)

Contar con las siguientes herramientas: Reloj comparador con base magnética y extensiones, llave manual de la medida correspondiente a los tornillos de sujeción de la tapa de visita de cruceta, marcador de metal y cinta reflectiva.

Se deben lubricar el motor y compresor previamente. Marcar una referencia fija próxima al volante.

Figura 3. Bloqueo y Etiquetado
Figura 3. Bloqueo y Etiquetado

Descripción del procedimiento

  • Extraer tapa de visita de la cruceta del conjunto compresor más cercano al acople.
  • Girar manualmente el motor para aproximar el pistón al punto muerto del lado HE.
  • Acoplar el dial indicador a la extensión con base magnética y colocarlo en un punto fijo del frame del compresor.
  • Fijar el dial indicador a un punto de la cruceta.
Figura 4. Resumen de los Pasos 1 – 4
Figura 4. Resumen de los Pasos 1 – 4.
Fuente: El Autor 

Girar el motor manualmente para alcanzar el PMS (Punto Muerto Superior), mientras se gira el motor el dial indicador irá cargando la aguja positivamente (haciendo que esta gire en sentido horario). Al detectar que, aun cuando se está girando el motor, la aguja del dial no se mueve, estar muy atentos y continuar girando el motor suavemente, detener el movimiento cuando detectemos que la aguja comienza a girar negativamente. Hacer la primera marca en el volante, alineada con la marca fija previamente realizada.

Figura 5. Punto Inicial de Zona Muerta
Figura 5. Punto Inicial de Zona Muerta.
Fuente: El Autor 

Colocar el reloj comparador en cero girando la corona del mismo. Invertir el movimiento de giro manual del motor, se debe hacer muy suavemente, la aguja se moverá en sentido horario aproximadamente 5 milésimas e invertirá su movimiento y se irá aproximando al cero. Al llegar la aguja a cero, detener el movimiento de giro del motor y realizar la segunda marca sobre el volante, también alineada con la marca fija colocada previamente.

Figura 6. Punto Final de Zona Muerta
Figura 6. Punto Final de Zona Muerta.
Fuente: El Autor 

El TDC del compresor se encuentra exactamente en la mitad de la zona muerta. Marcar TDC del compresor en el volante.

Figura 7. TDC Compresor
Figura 7. TDC Compresor.
Fuente: El Autor 
Figura 8. Resumen Ilustrado Marca Inicial – Marca Final – Marca TDC
Figura 8. Resumen Ilustrado Marca Inicial – Marca Final – Marca TDC.
Fuente: El Autor

Conclusiones y recomendaciones

Trate siempre de realizar la colección de la data sincronizando el equipo con el TDC marcado previamente. Tenga como principio que el método ajustando la curva PT del compresor de manera teórica sea su último recurso.

Realizar el análisis de los riesgos asociados a la ejecución de este procedimiento y tomar las medidas necesarias para minimizar estos. Recuerde que, aunque el procedimiento sea el mismo en cualquier compresor, tenga presente que las condiciones asociadas al proceso y configuración del equipo no son las mismas.

Establezca una rutina de ¨restauración¨en las marcas del TDC para evitar tener que realizar el procedimiento nuevamente. Lo puede hacer cuando el equipo entre en mantenimiento o por oportunidad de una parada no programada.

Autor: Odlanier J. Mendoza M.
Ingeniero Mecánico
Ingeniero CBM de Equipos Reciprocantes
Villavicencio; Meta – Colombia
Correo: odlaniermendoza@gmail.com 

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