Details

1. Introducción
El Banco de Pruebas de Compresores está diseñado para evaluar y caracterizar los aceites lubricantes de compresores de tornillo rotativo con inyección de aceite bajo condiciones realistas y controladas. Su función principal es operar un compresor de tornillo rotativo con inyección de aceite —típicamente un Atlas Copco GA 15 A 13 (o equivalente)— en un circuito cerrado, mientras se monitorean continuamente la presión, temperatura, flujo y parámetros relacionados. Al someter los aceites de prueba (ISO VG 32–100) a una operación sostenida, se pueden inspeccionar los componentes aguas abajo para extraer conclusiones sobre la estabilidad frente a la oxidación, las propiedades de desgaste y el rendimiento general bajo carga.

Objetivos clave incluyen:
 ● Evaluación del Rendimiento del Aceite: Determinar la tendencia a la oxidación y la durabilidad de los aceites del compresor.
 ● Diagnósticos Basados en Datos: Captura de datos en tiempo real (presión, temperatura, flujo) mediante un sistema integrado DAQ/PLC para análisis posterior a la prueba.
 ● Seguridad y Cumplimiento de Normas: Diseñado para cumplir la Directiva Europea de Máquinas 2006/42/CE o normas indias equivalentes, con enclavamientos, válvulas de alivio de seguridad y paradas de emergencia.

2. Especificaciones Técnicas

            

              
Parámetro
              
Especificación
            
            

              
Tipo de Compresor
              
Tornillo rotativo inundado de aceite (Atlas Copco GA 15 A 13 o equivalente)
            
            

              
Potencia del Motor
              
15 kW (20 HP)
            
            

              
Voltaje de Entrada
              
415 VAC, 3 fases, 50 Hz, 63 A
            
            

              
Presión Máxima de Descarga
              
12,5 bar (nominal); alivio de seguridad a 14 bar
            
            

              
Caudal Máximo
              
71 CFM (≈ 120 m³/h) a 130 °C
            
            

              
Grados de Aceite Soportados
              
ISO VG 32, 46, 68, 100
            
            

              
Capacidad del Tanque de Aceite
              
500 L, recipiente vertical de acero (IS 2062 E 250 BR), probado a presión de 15 bar
            
            

              
Rango del Medidor de Flujo
              
0–150 LPM (tipo turbina, salida 4–20 mA)
            
            

              
Transmisores de Presión
              

                • Succión: 0–2,5 bar abs (Wika S20)

                • Descarga/Depósito: 0–16 bar gauge × 4 (Wika S20)
              
            
            

              
Transmisores de Temperatura
              
0–150 °C (Wika TR 10 × 5, sonda de 6 mm)
            
            

              
Sistema de Enfriamiento
              
Enfriador de aceite + bomba de circulación (≤ 130 °C salida); enfriador de aire + separador aguas abajo
            
            

              
Punto de Ajuste de la Válvula de Seguridad del Depósito
              
14 bar (drenaje a 12,5 bar mediante válvula de asiento angular)
            
            

              
Hardware HMI/DAQ
              

                • PLC: Siemens SIMATIC S7-1200

                • PC industrial: Intel i7, 8 GB RAM, 1 TB HDD, Windows 10 Pro, monitor TFT de 21″
              
            
            

              
Panel de Control (VFD)
              
Schneider ATV212, 22 kW, 3 fases, con MCCB, relés de sobrecarga, pulsadores, torre de señalización, parada de emergencia
            
            

              
Bloqueos de Seguridad
              
Sobretemperatura (> 130 °C → apagado del VFD), sobrepresión (> 14 bar → alivio), alarma de bajo nivel de aceite
            
            

              
Dimensiones Aproximadas
              
2,5 m × 1,5 m × 1,8 m (composición de patín de compresor, paneles, depósito)
            
            

              
Dimensiones del Patín del Compresor
              
1,3 m × 0,78 m × 1,2 m
            
            

              
Dimensiones del Gabinete DAQ
              
0,6 m × 0,8 m × 1,8 m
            
            

              
Dimensiones del Panel de Control VFD
              
0,8 m × 0,3 m × 1 m
            
            

              
Dimensiones del Depósito
              
Ø 1 m × 1,2 m
            
            

              
Material de Construcción
              
Patín: placa MS IS 2066 (10 mm) + canales ISMC-100; Depósito: acero IS 2062 E 250 BR; tuberías: SS/PK
            
            

              
Pintura/Revestimiento
              
Recubrimiento en polvo en patín; imprimación + capa anticorrosiva en depósito
            
            

              
Precisión de Instrumentación
              

                • Presión: ± 1 % FS (Wika 233.50.100)

                • Temperatura: ± 0,5 °C (Wika TR 10)
              
            
          

3. Bloques Funcionales Principales
El banco se divide en cuatro subsistemas principales, formando un circuito de prueba cohesivo:
 1. Conjunto del Compresor 
  - Máquina: Compresor de tornillo rotativo con inyección de aceite impulsado por un motor eléctrico de 15 kW.
  - Operación: Transporta el aceite de prueba a través de los rodamientos internos y los tornillos, y luego descarga aire con aceite hacia el separador.

 2. Unidad de Control de Potencia (Panel VFD)
  - Variador de Frecuencia: Schneider ATV212 (22 kW, trifásico) regula la velocidad del motor para mantener los puntos de consigna de presión, temperatura o flujo.
  - Panel Eléctrico: Aloja MCCB, pulsadores, torre de señalización (rojo/amarillo/verde), parada de emergencia y enclavamientos por sobretemperatura, sobrepresión y fallas del motor.

 3. Adquisición de Datos y Control (DAQ/PLC)
  - PLC: Siemens SIMATIC S7-1200 para todas las entradas/salidas analógicas y digitales.
  - HMI/PC Industrial: Computadora industrial Advantech (Intel i7, 8 GB RAM, 1 TB HDD, Windows 10 Pro) con software propietario para monitoreo en tiempo real.
  - Sensores:
   ▪ Transmisores de presión (Wika S20, 0–2,5 bar abs; 0–16 bar gauge) en succión, descarga y depósito.
   ▪ Transmisores de temperatura (Wika TR 10, 0–150 °C, sonda 6 mm) antes/después del enfriador de aceite y en la descarga del compresor.
   ▪ Medidor de flujo (tipo turbina, 0–150 LPM, salida 4–20 mA) en el circuito de aceite.
   ▪ Medidor de energía (según requerimiento) para medir el consumo eléctrico.

4. Enfriamiento y Almacenamiento de Aire/Aceite
  - Enfriador de Aceite + Bomba de Circulación: Mantiene la temperatura de entrada del aceite al compresor; controlado por VFD para mantener salida ≤ 130 °C.
  - Enfriador de Aire + Separador: Enfría el aire comprimido y separa el aceite antes de almacenarlo en el depósito.
  - Depósito: Recipiente vertical de acero de 500 L (IS 2062 E 250 BR), probado hidráulicamente a 15 bar, con ganchos de izado, válvula de drenaje (½″ BSPM) y puertos de medición (¼″ + ½″ BSPM).
  - Válvula de Seguridad: Ajustada a 14 bar en el depósito; drena automáticamente a 12,5 bar mediante válvula de asiento angular.

4. Circuito Hidráulico Detallado (ver documentos adjuntos)
Un circuito cerrado de aceite funciona como sigue:
 1. Inyección de Aceite: El aceite del tanque (“Aceite Frío”) se bombea a los rodamientos del compresor.
 2. Separación de Descarga: Aceite + aire mezclado entra al separador; el aceite retorna al tanque; el aire pasa por el enfriador de aire.
 3. Enfriamiento de Aceite: El aceite separado pasa por un enfriador (transmisores de temperatura 6.3/6.4).
 4. Medidor de Flujo (7.0): Mide el flujo de aceite (0–150 LPM).
 5. Punto de Muestreo: Permite tomar muestras manuales para análisis de laboratorio.
 6. Válvula de Seguridad (8.0): Protege el circuito de sobrepresión superior a 14 bar.
 7. Tanque de Aceite (9.0): Capacidad de 500 L; equipado con indicadores de nivel, drenaje y puertos de inspección.
 8. Retorno al Compresor: El aceite recircula al puerto de inyección del compresor (el transmisor de presión 5.1 indica 0–16 bar gauge).

Etiquetas del esquema hidráulico:
● 1.0 = Succión del compresor
● 2.0 = Panel VFD
● 3.0 = Medidor de energía
● 4.0 = Transmisor de presión de succión
● 5.1–5.5 = Transmisores de presión en descarga/depósito
● 6.1–6.6 = Transmisores de temperatura alrededor de enfriadores
● 7.0 = Medidor de flujo
● 8.0 = Válvula de seguridad
● 9.0 = Depósito de aceite
● 10.0 = Válvula de drenaje automático del depósito
● 11.0 = Manómetro
● 12.0 = Secador de aire (para suministro de aire limpio)
● 13.0 = Instrumentación opcional (p. ej., sensor de punto de rocío).

5. Componentes Mecánicos y Estructurales
1. Base y Bastidor
 o Fabricado con canales ISMC-100 (patas) y placa base de acero de 10 mm (IS 2066), soldado según planos aprobados, recubierto con pintura en polvo.
 o Ganchos de izado (MS de 16 mm) en las cuatro esquinas, aptos para manejo seguro con gato y grúa.

2. Depósito de Aire y Colector
 o Cuerpo y extremos: IS 2062 E 250 BR, extremos elipsoidales, probado hidráulicamente a 15 bar.
 o Bloques de colector mecanizados de MS; provistos con roscas ½″ BSPM, probados con penetrante.
 o Pintado con imprimación + capa superior; tiempo de secado 24 h.

3. Tuberías y Conexiones
 o Tubos y accesorios de alta presión (SS/PK) conectando compresor, enfriador, depósito y válvulas. Todas las juntas probadas a 18 bar.
 o Válvula de drenaje automática (Parker/Festo, ½″ BSPM) en la base del depósito; válvula neumática de asiento angular (Parker/Festo, ½″ BSPM) para control.

4. Paquete de Enfriamiento
 o Enfriadores de aceite y aire dimensionados para mantener aceite ≤ 130 °C (corte crítico a 130 °C).
 o Ventilador/motor controlado por VFD para enfriamiento variable según temperatura de descarga.

5. Montaje de Instrumentación
 o Manómetros (Wika 233.50.100, 0–21 bar, 1 % FS) en líneas de succión/descarga y depósito.
 o Instrumentos montados en roscas SS (SA-105, 3000#) con válvulas de aislamiento.
 o Medidor de flujo (turbina, 1″ BSPF) instalado después del enfriador de aceite.
 o Transmisores de temperatura en pozo de 6 mm, antes/después del enfriador y en la descarga.

6. Arquitectura Eléctrica y de Control
 ● Entrada de Potencia: Trifásica, 415 VAC, 63 A (suministrada por cliente).
 
 ● Panel VFD:
     - Schneider ATV212 (22 kW).
     - MCCB, relés de sobrecarga, fusibles, contactores, protección de motor.
     - Pulsadores: START, STOP, RESET; parada de emergencia (mushroom head).
     - Torre de señalización (verde = listo, amarillo = en marcha, rojo = falla).
 
 ● Gabinete PLC/DCS:
     - CPU Siemens S7-1200 con entradas analógicas 4–20 mA (presión, temperatura, flujo).
     - E/S digitales para enclavamientos, alarmas, control motor/válvulas.
     - SMPS y MCB según esquema.
     - Enlace Ethernet entre PLC y PC industrial.
 
 ● HMI/PC Industrial:
     - Monitor TFT de 21″, teclado, ratón.
     - Interfaz gráfica con diagrama de tanque, nivel de aceite, temperaturas, presiones y alarmas en tiempo real.
     - Registro de todos los parámetros; exportable a CSV/Excel para análisis posterior.
 
 ● Enclavamientos de Seguridad:
     - Sobretemperatura (aceite > 130 °C → apagado VFD).
     - Sobrepresión (depósito > 14 bar → válvula de seguridad, alarma).
     - Bajo nivel de aceite → interbloqueo para detener compresor.
     - Protección con contraseña en HMI.

7. Lista de Materiales (Elementos Clave)

  

    
N.º de artículo
    
Número de pieza
    
Descripción
    
Fabricante/Modelo
    
Cantidad
  
  

    
1
    
2A3876P0001
    
Compresor de tornillo rotativo inyectado con aceite, 20 HP/15 kW
    
Atlas Copco GA 15 A 13
    
1
  
  

    
2
    
2A3876P0002
    
VFD (22 kW, 3Ø)
    
Schneider ATV212
    
1
  
  

    
3
    
2A3876P0003
    
Medidor de energía (según necesidad)
    
Estándar
    
1
  
  

    
4
    
2A3876P0004
    
Transmisor de presión, 0–2,5 bar abs
    
Wika S20
    
1
  
  

    
5
    
2A3876P0005 (×4)
    
Transmisor de presión con elemento de enfriamiento, 0–16 bar
    
Wika S20
    
4
  
  

    
6
    
2A3876P0006 (×5)
    
Transmisor de temperatura, 0–150 °C
    
Wika TR 10
    
5
  
  

    
7
    
2A3876P0007
    
Medidor de flujo, 0–150 LPM (tipo turbina)
    
Estándar
    
1
  
  

    
8
    
–
    
VFD adicional (según necesidad)
    
Estándar
    
1
  
  

    
9
    
2A3876P0009
    
Tanque de aceite, 500 L, 15 bar, montaje vertical
    
Neometrix
    
1
  
  

    
10
    
2A3876P0010
    
Manómetro, 0–21 bar, 1 % FS
    
Wika 233.50.100
    
1
  
  


8. Aseguramiento de Calidad y Protocolos de Prueba
8.1. Prueba de Aceptación de Fábrica (FAT)
Antes del envío, cada banco se somete a:
 ● Integridad Hidráulica: Prueba de fugas a 18 bar; todas las tuberías y accesorios verificados.
 ● Precisión de Presión/Temperatura: Certificados de calibración de todos los transmisores de laboratorios acreditados NABL.
 ● Inspección Visual: Dimensiones (≈ 1,3 m × 0,78 m × 1,2 m para skid del compresor), etiquetado correcto, montaje de pulsadores y manómetros.
 ● Depósito de Aire: Certificado de prueba hidráulica, registros de soldadura, integridad de ganchos, tamaño de puertos correcto (¼″ × 2, ½″ × 2, entrada/salida 1½″ × 2).
 ● Seguridad y Enclavamientos: Parada de emergencia, alarma, torre de señalización, enclavamientos del motor, verificación de válvula de alivio, protección con contraseña en HMI.
 ● Prueba Funcional:
   • Incrementar VFD por pasos; verificar arranque del compresor.
   • Rendimiento del enfriamiento de aceite: registrar temperaturas de entrada/salida (rango 40–84 °C); garantizar corte ≤ 130 °C.
   • Pruebas de presión: registrar presiones de succión, operación y descarga cada 10 min; confirmar drenaje del depósito a 12,5 bar, alivio a 14 bar.

8.2. Prueba de Aceptación en Sitio (SAT)
Tras la instalación en BPCL (dentro de tres semanas):
 ● Verificación Mecánica: Confirmar cimientos, nivelación y alineación según diseño del sitio.
 ● Verificación de Conexión Eléctrica: Confirmar alimentación entrante (3 Φ 415 VAC, 63 A), puesta a tierra de potencia/instrumentos, y tendido de cables.
 ● Funcionamiento Completo: Operación a plena carga durante 4,000 hr (fiabilidad mínima esperada) bajo supervisión.
 ● Entrega de Documentación:
   1. Copia física/digital del Manual de Usuario y de Mantenimiento (× 2 cada uno).
   2. Planos técnicos completos (GA, circuito, BOM).
   3. Certificado de prueba del compresor, certificado de garantía de 2 años.
   4. Capacitación a operadores de BPCL por ingenieros de servicio de Neometrix.

9. Flujo Operativo
1. Secuencia de Arranque
 ● Verificar nivel de aceite en el tanque; llenar hasta la marca.
 ● Cerrar válvula de drenaje del depósito.
 ● Encender panel VFD; configurar parámetros VFD (RPM/Presión objetivo).
 ● Encender PLC/PC; lanzar aplicación HMI.
 ● Presionar “START” en HMI; VFD alcanza velocidad; compresor arranca.
 ● Monitorear temperaturas de aceite de entrada/salida; ajustar ventilador controlado por VFD si es necesario.

2. Registro de Datos
 ● HMI registra valores cada segundo: presión de succión, presión de descarga, presión del depósito, temperatura de aceite, condiciones ambientales, flujo.
 ● Umbrales de alarma: temperatura aceite > 130 °C (apagado VFD), presión depósito > 14 bar (válvula de seguridad activa).

3. Secuencia de Parada
 ● Reducir velocidad VFD gradualmente vía HMI.
 ● Permitir que el compresor desacelere sin carga.
 ● Abrir válvula de asiento angular para liberar presión del depósito.
 ● Apagar VFD → PLC → alimentación principal.
 ● Drenar aceite residual desde el punto de muestreo; recoger para análisis de laboratorio.
 ● Registrar informe final de prueba (temperaturas, presiones, horas de funcionamiento, consumo de energía).

10. Materiales de Construcción y Características de Seguridad
 ● Acero estructural: IS 2062 E 250 BR para skid, depósito y soportes.
 ● Normas de Soldadura: Soldadores calificados; pruebas con penetrante en juntas críticas.
 ● Recubrimiento: Pintura en polvo en skid; imprimación + pintura anticorrosiva en depósito.
 ● Seguridad:
   - Pulsador de emergencia en panel VFD y gabinete DAQ.
   - Torre de señalización (verde = listo, amarillo = en marcha, rojo = falla).
   - Alarma audible.
   - Enclavamientos por sobretemperatura y sobrepresión.
   - Protección por contraseña en interfaz de operador.

11. Consumibles y Mantenimiento
 ● Aceite del Compresor: Grados de prueba (ISO VG 32, 46, 68, 100) suministrados por BPCL.
 ● Filtros:
   - Filtros de aceite en línea; reemplazo cada 200 hr.
   - Cartuchos de secador de aire; cambiar cada 6 meses o al dispararse alarma de humedad.
 ● Refrigerante: Mezcla agua/glicol para enfriador de aceite (si ambiente > 35 °C).
 ● Repuestos Recomendados:
   - Transmisor de presión (uno por rango), sensor de temperatura (uno de repuesto).
   - Juego de correas V (si es accionado por correa); juntas tóricas y empaquetaduras para bridas.
   - Fusibles/interruptores para VFD/PLC.
   - Bombillas de torre de señalización, respaldo de HMI-PC.

12. Informes y Entregables
Después de cada prueba, los entregables incluyen:
1. Informe de Rendimiento del Aceite
 ● Temperaturas de aceite entrada/salida vs. tiempo.
 ● Curvas de presión (succión, descarga, depósito).
 ● Flujo vs. tiempo.
 ● Observaciones (picos, caídas de presión, aumento anormal de temperatura).

2. Registro del Compresor
 ● Horas totales de operación, perfil RPM del VFD, consumo de energía (kWh).

3. Registro de No Conformidades y Mantenimiento
 ● Desviaciones de sensores/calibración.
 ● Activaciones de fugas o válvulas de seguridad.
 ● Mantenimiento realizado (cambios de filtros, revisión de acoplamientos).

4. Resumen Final
 ● Conclusiones sobre oxidación del aceite y idoneidad.
 ● Recomendaciones para el siguiente ciclo de prueba o intervalos de cambio de aceite.

En resumen, este Banco de Pruebas de Compresores es una plataforma completamente integrada, con certificación CE, diseñada para:
 ● Operar un compresor de tornillo rotativo con inyección de aceite de 15 kW bajo condiciones controladas.
 ● Enfriar y separar aceite/aire, y recircular el aceite de prueba para ciclos prolongados (≥ 4,000 hr).
 ● Registrar datos completos mediante PLC/DAQ y PC industrial HMI.
 ● Cumplir con estándares de seguridad (alivio de presión, enclavamientos, paradas de emergencia).
 ● Proporcionar pruebas robustas y repetibles de lubricantes de compresores.