Pilares de la compresión: Compresores de anillo líquido

La bomba de anillo líquido es una máquina singular que también puede utilizarse como compresor de aire o gas. La primera bomba de anillo líquido apareció en 1903, con una patente concedida a Siemens-Schuckertwerke en Alemania. Siemens fabricó bombas de anillo líquido bajo la marca Elmo durante un siglo para numerosas industrias y aplicaciones.

Imagen descriptiva del compresor de aire de anillo líquido Nash, 2014.

La primera patente estadounidense fue solicitada por Lewis H. Nash en 1910. Nash, aprendiz de maquinista e ingeniero graduado, fue un prolífico inventor. Siendo aún estudiante, diseñó un nuevo tipo de medidor de agua. Tras graduarse, Nash comenzó a trabajar en la National Meter Company en Brooklyn, Nueva York, donde obtuvo más de 60 patentes para medidores de agua y una cantidad similar para motores de gas que la empresa fabricaba. Aunque era ingeniero jefe, la relación de Nash con National Meter no siempre fue la mejor. La empresa no persiguió las infracciones de sus patentes de motores de gas y sus esfuerzos fueron subestimados. Muchos de sus desarrollos no se impulsaron y su autoridad se vio constantemente limitada.

A los 53 años, cuando Nash concibió la idea de un nuevo tipo de bomba de vacío, decidió no ceder las patentes a la National Meter Company. En 1905, fundó la Nash Engineering Company (NEC) en Brooklyn para fabricar el producto él mismo. Sin embargo, siendo oriundo de Norwalk, Connecticut, en 1908 trasladó la empresa a un pequeño taller en esa ciudad, donde se fabricaban bombas de aire. Tras tres años de desarrollo y pruebas, patentó sus primeros diseños para varias bombas de vacío de anillo líquido y compresores utilizados en sistemas de calefacción a vapor y alcantarillado. Las instalaciones pronto se ampliaron considerablemente para dar soporte al aumento de la producción de estos productos.

Un catálogo de productos ASME de 1914 caracterizaba a NEC como el fabricante exclusivo de compresores de aire de turbina hidráulica y bombas de vacío, y proporcionaba una descripción de las máquinas. La carcasa, el cabezal y el rotor constituyen la totalidad del compresor o bomba de vacío. Nótese la ausencia de engranajes, válvulas y piezas móviles o recíprocas. El rotor gira con una gran holgura. Se eliminan todas las tensiones debidas a la compresión del eje y los cojinetes, ya que el aire se comprime simultáneamente en lados opuestos del rotor. El agua sigue la carcasa debido a la fuerza centrífuga. Dos veces por revolución, el agua se retira del rotor, dejando espacios entre las palas por donde entra el aire a través de los orificios de entrada. A continuación, el agua regresa al rotor, comprimiendo y expulsando el aire a través de los orificios de salida. La simplicidad del principio de la turbina hidráulica Nash se traduce en un compresor de aire y una bomba de vacío de alta calidad a un precio razonable; un compresor que puede ser operado por cualquier persona; un compresor que funcionará de forma continua las 24 horas del día con una eficiencia inalterada. El aire se suministra sin pulsaciones. No se requiere depósito de aire. Ocupa menos espacio que cualquier otro compresor de la misma capacidad. No se necesitan cimientos complejos. No hay vibraciones ni ruido. Fiabilidad y durabilidad absolutas. y se garantiza una alta eficiencia constante. El aire se lava completamente con el agua al pasar por la bomba y se entrega totalmente libre de compuestos de hidrocarburos debido a la descomposición del lubricante. Esto convierte a la bomba en una herramienta única para la agitación de líquidos, en particular soluciones de cianuro, para el escape de gases de producción, para la filtración de aire comprimido y cualquier proceso que requiera aire limpio.

Tras graduarse en ingeniería, los dos hijos de Nash se incorporaron a la empresa. Esto le permitió a Nash dedicar la mayor parte de su tiempo a su laboratorio, donde podía desarrollar sus numerosos inventos e ideas. En 1922, incluso incursionó en la política, siendo elegido representante en la Legislatura del Estado de Connecticut. Para cuando Nash falleció en 1923, NEC se había convertido en una empresa próspera y consolidada.

La empresa Nash Engineering Company comenzó a producir bombas y compresores de anillo líquido en 1908. Aquí se muestra una gran máquina antigua que se construyó para aplicaciones como calefacción a vapor y sistemas de alcantarillado. (Imagen: División Nash de Ingersoll-Rand)

Posteriormente, NEC desarrolló sistemas completos de calefacción por vapor al vacío y sistemas de recolección de aguas residuales por vacío para muchas de las ciudades estadounidenses en crecimiento, así como bombas de vacío utilizadas en otras industrias. Este trabajo continuó hasta principios de la década de 1960, cuando la empresa se alejó de los campos de la calefacción comercial y el tratamiento de aguas residuales para centrarse en maquinaria industrial, como bombas de vacío para la industria papelera, energética, petroquímica y alimentaria. Para entonces, la planta de Norwalk había crecido hasta superar los 10 220 m² (110 000 ft²) y contaba con más de 800 empleados. Se establecieron instalaciones de producción adicionales en varios otros países. En 1995, las operaciones se trasladaron a Trumbull, Connecticut .

Mientras tanto, en 2000, Siemens escindió su división de bombas y compresores de anillo líquido para formar Elmo Vacuum Technology. En 2002, esta división se fusionó con Nash Engineering Company para formar Nash Elmo, que posteriormente fue adquirida por Gardner Denver en 2004. En 2012, las operaciones de Nash se trasladaron a unas nuevas instalaciones en Bentleyville, Pensilvania, donde la empresa continúa operando actualmente como una división de Ingersoll-Rand.

La capacidad de presión del compresor de anillo líquido original estaba limitada a unos pocos psig. Sin embargo, con el tiempo, las presiones de descarga se incrementaron hasta alcanzar los 30 psig (2,1 bar) en los modelos de baja presión y los 200 psig (13,8 bar) en los de alta presión. También se construyeron sistemas de anillo líquido multietapa con dos etapas de compresión en un eje común. Las unidades modernas están diseñadas para caudales de entrada que van desde aproximadamente 30 cfm (0,8 m³/min) hasta 9400 cfm (266 m³/min) o más. Los compresores se fabrican con acero inoxidable, hierro dúctil y otros materiales para garantizar su compatibilidad con gases sucios, tóxicos, explosivos y corrosivos.