Pilares de la compresión

Cuatro compresores rotativos de paletas dúplex de dos etapas FLSmidth Ful-vane accionados por motor eléctrico en una aplicación industrial.

El coronel James W. Fuller III fundó una empresa en Catasauqua, Pensilvania, en 1926. La compañía diseñaba y vendía sistemas de transporte neumático para materiales líquidos, pulverizados y secos, principalmente cemento Portland terminado y materias primas para cemento. Su empresa original, Fuller-Lehigh Co., de Fullerton, Pensilvania, que desarrolló y patentó la bomba de tornillo Fuller-Kinyon (un sistema de bombeo neumático para carbón pulverizado y cemento seco), se había disuelto cuando Babcock & Wilcox adquirió la patente y los derechos de fabricación para el transporte de carbón.

Al continuar centrándose en las plantas de cemento, Fuller descubrió que estas carecían de suficiente aire a alta presión para el transporte. Por ello, decidió fabricar compresores para aplicaciones con bombas Fuller-Kinyon. La decisión de fabricar compresores alternativos refrigerados por agua era inminente cuando un ejecutivo de Fuller, durante un viaje de negocios a Europa, quedó impresionado con los compresores rotativos de paletas deslizantes. El diseño del compresor, originalmente creado y patentado en Suiza, era fabricado por la Cie de Machines Pneumatiques Rotatives de Gennevilliers, Francia.

En comparación con los compresores alternativos, el nuevo diseño del compresor de paletas rotativas era compacto, ligero, de construcción sencilla y de menor costo. Presentaba vibraciones mínimas, utilizaba cimientos simples y carecía de pulsaciones. Al observar sus múltiples ventajas para el transporte neumático y otras aplicaciones, Fuller comenzó de inmediato a desarrollar la tecnología tanto para bombas de vacío como para compresores. En 1931, Fuller adquirió los derechos exclusivos para fabricar el compresor en Estados Unidos.

Este compresor Fuller, cubierto de polvo de cemento, se utiliza para el transporte neumático de material de cemento seco, la aplicación que dio origen al desarrollo por parte de la empresa de compresores de paletas rotativas .

El éxito del compresor de paletas rotativas depende de la correcta interrelación de factores físicos para lograr una vida útil de las paletas de 10 000 horas o más. El diseño francés original utilizaba paletas delgadas de acero de aleación especial que requerían un cilindro con un revestimiento de acero endurecido, generalmente un casquillo ajustado a presión en un cilindro de hierro fundido encamisado. El equipo de Fuller introdujo importantes mejoras en el diseño francés. La primera patente de Fuller Co., la estadounidense n.º 1 890 000, concedida en 1932, describía la lubricación de un cilindro con orificio rebajado, lo que proporcionaba una mayor superficie de sellado en la parte inferior del cilindro entre el puerto de descarga de alta presión y el puerto de entrada de baja presión, y un rotor alojado en la parte inferior del cilindro. En 1933 se obtuvo una patente para un compresor de paletas rotativas de dos etapas y una bomba de vacío. Las mejoras de diseño de 1934 incluyeron un cilindro de hierro fundido de alta calidad y paletas de plástico laminado, puertos de entrada y salida rediseñados para mejorar la eficiencia y la durabilidad, y sistemas mejorados de lubricación y refrigeración por agua. Una patente de 1935 describía un diseño para reducir el riesgo de que el rotor se expandiera hacia los cabezales mediante el uso de un cabezal de accionamiento fijo y un diseño de cabezal sin accionamiento flotante, lo que también mejoraba la eficiencia del compresor.

La producción de compresores se subcontrató a una fundición y taller mecánico de calidad, de Manheim, Pensilvania, que fabricaba los compresores según los diseños y estándares de Fuller. El diseño rotativo gozó de gran aceptación durante la Segunda Guerra Mundial. Los pedidos de producción aumentaron tanto que Fuller se vio obligado a adquirir y ampliar la fundición y el taller de Manheim en 1946.

El transporte neumático de cemento seco siguió siendo una aplicación importante para los compresores rotativos de paletas Fuller, pero en la década posterior a la Segunda Guerra Mundial, la empresa encontró muchas aplicaciones nuevas para sus compresores. En 1945, Fuller presentó un compresor rotativo de paletas de alta presión con clasificaciones de presión de hasta 300 psig (20,7 bar). En 1949, se asoció con un importante proveedor de sistemas industriales para alimentos congelados con el fin de adaptar compresores rotativos de paletas de una etapa para gas amoníaco, otorgándoles los derechos exclusivos de empaquetado para el compresor rotativo de amoníaco Fuller. Como compresor de primera etapa para un compresor alternativo de segunda etapa, la configuración redujo considerablemente el tamaño, el costo y los requisitos de energía de los sistemas comerciales de refrigeración para almacenamiento congelado. Los nuevos diseños especializados incluyeron innovaciones como un sistema de sello de doble eje presurizado y un sistema de refrigeración con camisa de aceite para evitar la congelación, ambos patentados poco después. En los años siguientes se fabricaron miles de compresores Fuller para refrigeración con amoníaco .

Los compresores Fuller se adaptaron por primera vez para servicios de refrigeración con amoníaco en 1949, y miles de ellos, como este, se incluyeron en sistemas industriales de alimentos congelados.

En 1950, Fuller Co. presentó un compresor de vacío de dos etapas capaz de alcanzar un vacío de 29,97 pulgadas de mercurio (1,015 bar). Su exclusivo diseño de cilindro con orificio rebajado resultó fundamental para su éxito, ya que permitía una mínima fuga interna y reducía las temperaturas de funcionamiento y el consumo de energía. Fuller Co. se fortaleció enormemente tras su adquisición, en 1954, por General American Transportation Corp. (GATX). Al operar como filial de GATX, las áreas de ingeniería y marketing de Fuller se expandieron de inmediato. El desarrollo continuó, especialmente en el campo de los compresores de amoníaco, y en 1962 Fuller celebró la venta de su compresor número 10 000. Entre 1963 y 1970, se realizaron importantes mejoras en la planta de Manheim, incluyendo la ampliación de la capacidad de fundición a 100 toneladas mensuales.

En 1968, Fuller presentó un compresor rotativo de paletas de mayor tamaño, capaz de generar más de 3000 cfm (85 m³/min) de caudal de entrada. En 1986, un grupo inversor, que incluía a la dirección de GATX-Fuller, adquirió la empresa . El desarrollo de productos continuó y, en 1987, la compañía lanzó una variante de los compresores con un orificio circular que permitía alcanzar mayores velocidades y capacidades en un cuerpo de compresor más compacto.

FLSmidth A/S adquirió la empresa en 1990, y la evolución del producto continuó, incluyendo la introducción de una opción de accionamiento integral en compresores de mayor tamaño y el uso de álabes de fibra de carbono de FLSmidth que reducían el desgaste del cilindro al tiempo que aumentaban la velocidad, la temperatura y la capacidad de presión del compresor.

Los compresores rotativos de paletas de la empresa se utilizan en docenas de aplicaciones diferentes. Además de transportar sólidos a granel y refrigerar con amoníaco, se han empleado para el trasvase de líquidos y gases de hidrocarburos pesados, el suministro de aire comprimido, la inyección de gas natural en boca de pozo, gas combustible y gases de proceso, así como para servicios de recuperación de vacío y vapor.

La evolución del producto en la década de 2000 incluyó sistemas de lubricación mejorados y una actualización de eficiencia que permitió reemplazar fácilmente los antiguos, costosos e ineficientes motores eléctricos de accionamiento directo de 600 rpm por motores de 1800 rpm de alta calidad y bajo costo, sin modificar los cimientos ni la distribución. Entre los desarrollos más recientes se incluyen sistemas de lubricación mejorados y controladores PLC con capacidad para monitorear y controlar las operaciones de compresión . Posteriormente, la línea de compresores Fuller cambió de marca y se registró como el compresor rotativo de paletas FLSmidth Ful-Vane, que sigue siendo un producto importante de FLSmidth Cement USA Inc.