Pilares fundamentales: Worthington Pump and Machinery

La Worthington Pump and Machinery Company fue líder en compresores industriales y marinos, bombas, motores alternativos y otra maquinaria industrial. Fue un importante proveedor de grandes compresores-motores de gas horizontales.

Hacia 1920, con una amplia experiencia en motores verticales y compresores, Worthington desarrolló compresores-motores de gas integrales "unibloque". Como se muestra en la figura 1, estas máquinas tenían cilindros de potencia verticales de 292 mm (11,5 pulg.) de diámetro y 305 mm (12 pulg.) de carrera, y cilindros de compresor verticales de 305 mm (12 pulg.) de carrera en una configuración en línea, delante de los cilindros de potencia, sobre un bastidor común.

Figura 1.

Aunque representaban una idea novedosa que ahorraba espacio, estos compresores se limitaban a uno o dos cilindros con diámetros y presiones modestas. Se cree que Reeves Gas Engine Company fue la primera en introducir este tipo de máquinas alrededor de 1915. Sin embargo, entre 1927 y 1928, Worthington fue pionera en la industria al desarrollar el primer compresor-motor de gas integral de tipo angular.

Como se muestra en la figura 2, este diseño presentaba cilindros de potencia verticales y cilindros compresores horizontales sobre un bastidor común. Estos compresores-motores integrales angulares de cuatro tiempos y encendido por chispa, con una velocidad de 300 rpm, eran mucho más compactos que los horizontales, pero su potencia promedio por cilindro era de tan solo 37,5 hp (28 kW). Se construían con cuatro, seis u ocho cilindros de potencia y, por lo general, la mitad de cilindros compresores. Estas máquinas fueron ganando terreno gradualmente frente a los horizontales para aplicaciones de menos de 300 hp (224 kW), pero pasaría más de una década antes de que los compresores-motores angulares de mayor carrera y diámetro amenazaran a los horizontales más grandes utilizados en los gasoductos de larga distancia.

Figura 2.

En 1937, apenas tres años antes del centenario de la compañía, HC Lehm, de Worthington, presentó un informe a la Asociación Americana del Gas en Nueva York. El informe de Lehm destacaba las prácticas vigentes en ese momento en el diseño y la construcción de equipos de compresión de gas utilizados en los principales gasoductos y en diversos otros campos. El último artículo de Cornerstones of Compression se centró en extractos que resaltaban la evaluación que Worthington hizo de la tecnología de compresores de gas de gran tamaño en 1937, una época en la que los compresores de gas horizontales habían satisfecho las necesidades de la industria durante más de tres décadas y los compresores de gas angulares aún estaban en sus inicios. En este artículo, se comparan extractos del informe de 1937 de algunos de los "nuevos" compresores de gas verticales y angulares integrales. El informe se cita con ligeras modificaciones.

Estas unidades estándar (horizontales) utilizadas en los gasoductos se adaptan igualmente a la compresión en otros campos, como la distribución de gas manufacturado a presiones relativamente bajas, la compresión de gas de refinería y de los gases sintéticos desarrollados en procesos químicos. Sin embargo, en la mayoría de los casos, este tipo de servicio requiere una capacidad de unidad menor que la del compresor del gasoducto, requisito que se satisface con varios diseños de desarrollo reciente. Entre ellos destacan los denominados tipos angulares, que en principio son una adaptación del antiguo motor de soplado horizontal-vertical de alto horno, pero con las posiciones relativas de los extremos de potencia y compresión invertidas. Estas unidades se construyen con la biela de potencia vertical y la biela del compresor horizontal acopladas a una caja de manivela común, o con cajas de potencia y compresor separadas, una al lado de la otra, en una manivela común. El diseño ofrece una amplia gama de capacidad, ya que cualquier tamaño de cilindro de potencia puede combinarse en unidades de uno a cuatro cilindros compresores, que pueden ser de cualquier diámetro dentro de un rango razonable para adaptarse a las condiciones específicas.

La disposición vertical de la unidad de potencia, junto con los compresores horizontales de conexión compacta, permite que todos los componentes se ubiquen en las zonas de mayor acceso, tanto para la conexión de las tuberías de succión y descarga del compresor y los intercoolers (cuando estos últimos sean necesarios), como para el mantenimiento y los ajustes en campo. El espacio requerido y los cimientos necesarios son reducidos, lo que se traduce en un coste de la estación por caballo de fuerza bastante bajo. En caso de que el suministro de agua de refrigeración sea un problema, se pueden utilizar ventiladores con un sistema cerrado, lo que reduce al mínimo el consumo de agua. Este tipo de instalación se adapta a ubicaciones temporales, ya que la estación completa puede trasladarse con un coste mínimo.

“Otro tipo es el motor de gas multicilíndrico vertical, con el compresor formando una unidad separada, accionada a través de un acoplamiento desde el extremo del eje del motor, o con los cilindros del compresor y el tren de rodaje alojados en una extensión del bastidor principal del motor. Este último forma una unidad compacta y autónoma y tiene casi todas las ventajas del tipo angular. No se adapta a una gama tan amplia en número y tamaño de cilindros del compresor, pero no requiere más y en algunos casos menos espacio de cimentación y piso. Las fuerzas de inercia de este tipo de unidad pueden estar más completamente equilibradas que las del tipo angular, el grado depende del número y disposición de los cilindros, la potencia y el compresor. Por ejemplo, una unidad que consta de cuatro cilindros de potencia y dos cilindros de compresor en un extremo tiene solo un ligero desequilibrio restante, y al colocar un cilindro de compresor en cada extremo se puede lograr un equilibrio completo, correspondiente al motor de potencia de seis cilindros. En general, las fuerzas libres y los pares de desequilibrio de la unidad vertical de cinco o más cilindros en total son de menor magnitud en comparación con los del compresor horizontal y, por lo tanto, el tipo tiene una clara ventaja para la instalación en suelos pobres o en lugares donde la transmisión de vibraciones sería indeseable.”

“Cuando la potencia requerida se aproxima a la de la unidad horizontal estándar de doble efecto, las ventajas de este tipo de motores desaparecen en cierta medida, ya que son inherentemente más caros por caballo de fuerza en los tamaños grandes y el ahorro en espacio y cimentación se ve absorbido por el mayor costo del motor.”

Continuará...