Elementos fundamentales de la compresión: lubricadores de cilindros de alimentación forzada

La empresa Madison-Kipp Lubricator Co., de Madison, Wisconsin, comenzó a producir lubricadores de alimentación forzada en 1898. Este modelo 50, accionado por trinquete, utilizaba el principio de cilindro y émbolo de Kipp, que no requería válvulas de retención. (Foto: Madison-Kipp Lubricator Co.)

A medida que los primeros compresores alternativos se aplicaban a velocidades y presiones más altas, la lubricación del pistón, los anillos y el empaque del vástago se convirtieron en problemas que debieron superarse.

Si la presión del cilindro descendía por debajo de la presión atmosférica durante parte del ciclo, se podían utilizar vasos de goteo alimentados por gravedad para lubricar el cilindro o el empaque del vástago.

La invención de los lubricadores de alimentación forzada fue un avance crucial que permitió que los compresores alternativos funcionaran más rápido y comprimieran gases a presiones más elevadas.

Estos dispositivos cuentan con una o más bombas que inyectan pequeñas cantidades de lubricante a presión en el cilindro y el empaque con cada carrera del pistón del compresor, o bien, de forma sincronizada para proporcionar una cantidad medida en función de la velocidad de funcionamiento del compresor. El lubricador se acciona mediante el cigüeñal del compresor o mediante un pequeño motor eléctrico.

Los sistemas de lubricación por alimentación forzada son comunes hoy en día y están disponibles de varios fabricantes.

El desarrollo de estos sistemas comunes se inspiró en la necesidad de lubricar máquinas de vapor y locomotoras. La lubricación continua permitió mayores velocidades de pistón y redujo el tiempo de inactividad y la mano de obra asociados con el engrase de cojinetes y bujes del motor.

La empresa Richardson-Phenix Co. de Milwaukee comenzó a fabricar lubricadores en 1904. Este lubricador Richardson de alimentación visual se ofrecía con una o dos cámaras para diferentes lubricantes y de una a veinte entradas para presiones de hasta varios miles de psig. (Foto: Richardson-Phenix Co.)

Los lubricadores automáticos aparecieron por primera vez en la década de 1860 en el Reino Unido. Estos dispositivos, accionados por vapor, suministraban aceite lubricante a los cilindros de la máquina de vapor y, en ocasiones, también a los cojinetes. Los lubricadores con indicador visual, que permitían observar la tasa de lubricación, aparecieron alrededor de 1887.

La primera invención estadounidense de lubricadores automáticos se atribuye a Elijah McCoy. Nacido en Canadá, hijo de esclavos liberados y con una buena educación, McCoy emigró a Michigan, pero solo pudo encontrar trabajo como fogonero y engrasador en el Ferrocarril Central de Michigan.

En el taller mecánico de su casa en Ypsilanti, desarrolló un lubricador automático de aceite para las máquinas de vapor de locomotoras y barcos.

Este invento de 1872 fue el primero de las 50 patentes de McCoy relacionadas con sistemas de lubricación. Al carecer de capital para fabricar sus lubricadores en grandes cantidades, solía ceder los derechos de patente a empleadores o venderlos a inversores.

Una de ellas era la Detroit Lubricator Co. de Detroit, que en 1912 afirmaba ser el mayor fabricante de dispositivos de lubricación del mundo.

Los lubricadores con la marca McCoy no se fabricaron hasta 1920, cuando fundó la Elijah McCoy Manufacturing Company. Curiosamente, otro de los inventos de McCoy, una copa recogegotas de aceite para motores de locomotoras, era uno de los favoritos de los ingenieros ferroviarios.

La empresa McCord Manufacturing Co. de Detroit comenzó a fabricar lubricadores de alimentación forzada en 1904. Fue una de las primeras compañías en ofrecer lubricadores de alimentación forzada con doble compartimento para compresores y motores de vapor. Este modelo de doble alimentación, con un solo compartimento de un cuarto de galón y accionamiento por trinquete, tenía un precio de venta sugerido de 30 dólares en 1914. (Foto: McCord Manufacturing Co.)

Para evitar copias de baja calidad, la solicitaban por su nombre, como “la auténtica”, lo que generalmente se considera el origen de ese término icónico.

A finales del siglo XIX, los lubricadores automáticos para máquinas de vapor se habían generalizado. Estos dispositivos también eran necesarios para un número creciente de motores de gas, compresores de aire alternativos y compresores de amoníaco para refrigeración y fabricación de hielo. Algunos de los primeros fabricantes de compresores desarrollaron sus propios lubricadores de cilindros de alimentación forzada.

Por ejemplo, Norwalk, pionera en el desarrollo de compresores de aire de alta presión, ya contaba con un tipo de lubricador de alimentación forzada en 1885.

También surgieron varios fabricantes especializados en lubricadores, centrados principalmente en aplicaciones para máquinas de vapor, locomotoras y motores de tracción a vapor.

Las primeras versiones del lubricador de alimentación forzada moderno aparecieron a principios del siglo XX. En 1898, O.G. Kipp y otro hombre fundaron una empresa para fabricar un sistema de lubricación automática que habían inventado. En 1902, la empresa se trasladó a Madison, Wisconsin, y pasó a llamarse Madison-Kipp Lubricator Co.

En 1914, Madison-Kipp anunciaba que era el mayor fabricante exclusivo de lubricadores de alimentación forzada del mundo y que había producido más de 500.000.

Su lubricador de servicio pesado Modelo 50 podía acomodar de uno a cincuenta puntos de alimentación contra presiones de hasta 2000 psig (138 bar).

Utilizaba el principio del cilindro y el émbolo Kipp, que no requería válvulas antirretorno ni dispositivos similares. Los tubos de alimentación con visor permitían observar la cantidad exacta de aceite que se suministraba, y los botones de ajuste permitían regular cada suministro hasta una fracción de gota por cada carrera del émbolo. El modelo 50 se siguió fabricando tres décadas después.

La empresa Manzel Brothers Co. de Buffalo comenzó a producir bombas de aceite de alimentación forzada alrededor de 1905. En 1914, este modelo HA se ofrecía habitualmente con una prueba gratuita de 30 días. (Foto: Manzel Brothers Co.)

Otros dos lubricadores de alimentación forzada fueron patentados en 1904. Uno de ellos, obra de Henry Winkenwerder de la Milwaukee Metal Working Co., fue fabricado por la Richardson-Phenix Co. de Milwaukee. Los lubricadores Richardson-Phenix se anunciaron ampliamente a principios del siglo XX, ofreciendo una o dos cámaras para diferentes lubricantes y de una a veinte entradas para presiones de hasta varios miles de psig.

La otra patente de 1904 fue de John F. McCanna, cuya compañía de Chicago la fabricó durante un corto tiempo antes de ser adquirida por McCord Manufacturing Co. McCord, de Detroit, producía lubricadores de alimentación forzada para locomotoras, así como para los primeros automóviles.

En 1915, muy pocos se utilizaban para automóviles, sin embargo, el uso de lubricadores McCord estaba creciendo rápidamente para motores de gas, motores de vapor y compresores de aire de todo tipo.

Los primeros lubricadores McCord estaban disponibles con entre una y catorce entradas, incluyendo un modelo especial de doble compartimento para máquinas de vapor y compresores de aire y amoníaco.

Adolf y Charles Manzel de Buffalo tuvieron varias patentes para bombas de aceite y lubricadores de alimentación forzada entre 1905 y 1927. Un anuncio de Manzel Brothers Co. de 1908 mostraba un lubricador mecánico con una a seis alimentaciones para motores de tracción.

Un folleto de 1910 decía que Manzel tenía la planta más grande de los EE. UU. dedicada exclusivamente a la fabricación de bombas de aceite de alimentación forzada.

La patente de Adolph de 1912 sirvió de base para los productos de lubricación por alimentación forzada de Manzel durante décadas. Un anuncio de 1914 ofrecía pruebas gratuitas de 30 días y afirmaba un ahorro de entre el 30 y el 60 % en aceite lubricante.

El lubricador automático Rochester de embrague positivo, fabricado por Greene, Tweed & Co. de Nueva York, se utilizaba para la lubricación de todo tipo de máquinas de vapor, bombas y compresores de aire y amoníaco, 1914. (Foto: Greene, Tweed & Co)

Los sistemas de lubricación Graco Manzel siguen estando disponibles hoy en día. Curiosamente, otro fabricante actual de sistemas de lubricación forzada comenzó a distribuir lubricadores Manzel alrededor de 1922.

Sloan Brothers se consolidó como integrador de sistemas de lubricación completos, siendo pionero en la aplicación de la tecnología de bloques divisores a compresores de aire y gas. Tras la adopción de esta tecnología por parte de la competencia, Sloan comenzó a fabricar sus propios componentes de lubricación en la década de 1970.

Greene, Tweed and Co. se originó en 1863 en Manhattan y fue uno de los primeros fabricantes de empaquetaduras de vástago de pistón para maquinaria reciprocante.

La empresa también fabricó otros productos bajo licencia de inventores. Entre ellos se encontraba el lubricador automático Rochester, que en 1914 se utilizaba en todo tipo de máquinas de vapor, bombas y compresores de aire y amoníaco. Este lubricador empleaba un accionamiento interno por embrague y se anunciaba como «silencioso».

La tecnología de lubricación por alimentación forzada ha seguido evolucionando durante el último siglo, y los lubricadores fiables actuales incluyen sofisticados sistemas de monitorización y protección .