Recubrimientos especializados para compresores

El conocimiento de los expertos es clave para que el reemplazo de los recubrimientos sea más efectivo.

En los compresores de gas industrial se utilizan recubrimientos especializados para brindar rendimiento y confiabilidad continuos. La renovación de este sistema de protección es una parte importante del programa de mantenimiento rutinario. La calidad de los nuevos recubrimientos depende de la atención a los detalles y la experiencia del experto de reacondicionamiento. Con un profundo nivel de comprensión de los procesos, es posible que los operadores evalúen este conocimiento y seleccionen los proveedores más adecuados.

Garret Haegelin, Superintendente de la División HICoat de Sulzer, analiza las características y los procesos que se utilizan al aplicar recubrimientos de alta calidad y porqué la atención a los detalles es esencial para un rendimiento óptimo.

Muchos compresores de gas son equipos críticos en gasoductos, refinerías y plantas químicas y parte integral del funcionamiento de muchas instalaciones. Por lo tanto, una confiabilidad estable es lagarantía para que los procesos de generación de energía y fabricación puedan continuar.

Los componentes de un compresor de gas industrial están sujetos a la degradación causada por el desgaste, la oxidación, la corrosión y el ensuciamiento. Estos mecanismos de degradación pueden ser un factor limitante no solo en el intervalo de trabajo del compresor de gas, sino también en la vida general del componente. Se han desarrollado recubrimientos especializados para proteger estos componentes y extender su vida operativa, así como para mejorar el rendimiento general del compresor de gas.

El proceso de sustitución de estos sistemas de protección requiere personal experto y equipamiento de última generación para garantizar que el nuevo recubrimiento tenga el mismo rendimiento e incluso mayor que el original. Se requiere una gran atención a los detalles a niveles microscópicos con una estrategia de control de calidad continua y rigurosa.

Sin embargo, para encontrar el proveedor de recubrimientos más adecuado es necesario que el operador del compresor tenga cierto conocimiento del proceso. Al formular una serie de preguntas perspicaces, es posible determinar el nivel de conocimientos técnicos y los controles de calidad con que cuenta el posible proveedor.

Metodología

Los recubrimientos para equipos en procesos de gases industriales requieren métodos de aplicación que implican procedimientos y equipamiento específicos. La proyección térmica de partículas a alta velocidad fundidas con oxígeno combustible (HVOF), el plasma, la soldadura de de arco, la combustión y la deposición química por vapor (CVD) se utilizan en el reacondicionamiento de los componentes de los equipos a gas.

Los diferentes recubrimientos tienen propiedades de adhesión que varían ligeramente con distintos sustratos, por lo que es esencial comprender las condiciones necesarias para lograr una adhesión perfecta. La adhesión de un recubrimiento es uno de los aspectos más críticos para una reparación exitosa.. Como tal, debe ser el punto de atención durante todos los procesos asociados con el recubrimiento. Es importante que las propiedades del recubrimiento terminado sean las correctas para su adecuadaaplicación: el valor de dureza es un indicador de la correcta aplicación de los recubrimientos de desgaste, mientras que la rugosidad de la superficie tendrá un gran impacto en la eficiencia del flujo. Al inspeccionar la microestructura y las propiedades mecánicas del recubrimiento es posible verificar que se aplicó según las especificaciones requeridas y que proporcionará todos los beneficios esperados en la operación.

En cada proyecto de reacondicionamiento, es esencial fijar los fundamentos del proceso para el éxito a largo plazo y la durabilidad del recubrimiento. Esto implica detallar el equipo y los parámetros, así como las propiedades requeridas para el recubrimiento, tales como su resistencia a la tracción, las características de la microestructura, la dureza y los valores de rugosidad de la superficie. Esta información, junto con un proceso de taller de alcance controlado,constituyen la base de una aplicación de alta calidad. Calificar y fijar todos los parámetros que influyen en el proceso para cada capa y cada componente ayuda a garantizar la calidad y la consistencia brindadas por el proveedor.

Preparación

En muchos casos, los recubrimientos se aplican como una de las etapas finales de un proyecto de reparación mayor. Por lo tanto, es importante asegurarse primero de que se han adoptado todas las medidas necesarias para garantizar que el sustrato esté debidamente preparado para la aplicación. La importancia crítica de la preparación para el recubrimiento se amplifica cuando los proveedores de reparación y recubrimiento no están integrados. Sin una comprensión mutua de la importancia de la preparación de la superficie, los proyectos de reparación pueden prolongarse y dar resultados no muy óptimos.

Un sustrato adecuado es esencial para un rendimiento excelente de los sistemas de protección. Por lo tanto, el proceso de reparación es crítico para la calidad del recubrimiento. Una vez aplicado el recubrimiento, se puede hacer un proceso mínimo sin quitar o dañar el recubrimiento.

Comprobaciones previas al recubrimiento

La mayoría de las aleaciones que se utilizan en los componentes de los compresores de gas presentan oxidación y corrosión durante su funcionamiento. Es esencial eliminar por completo cualquiera de estos contaminantes, incluyendo los restos del recubrimiento anterior. Es posible que la presencia de cualquier capa intermedia entre el sustrato y el nuevo recubrimiento cause problemas en la adhesión entre ambos.

Sin embargo, se debe tener cuidado al limpiar con chorro de arenilla o al mezclar, para reducir al mínimo cualquier remoción del sustrato original. A fin de identificar cualquier área de oxidación o recubrimiento residual que quede, los componentes se tiñen al calor. Si quedan contaminantes, el proceso se repite hasta que se obtengan resultados adecuados.

Es posible que se necesiten otros procesos una vez que se eliminen las capas intermedias. Del mismo modo, puede ser necesario modificar las dimensiones del componente antes del recubrimiento. El espesor del recubrimiento recién aplicado afectará las dimensiones finales del componente, por lo que en muchas situaciones será necesario retirar algún material de base o ajustar los perfiles geométricos para aceptar el espesor adicional. Además, será necesario comprobar el balanceo de los componentes giratorios antes y después de la aplicación de determinados recubrimientos para garantizar que la unidad se mantenga balanceada durante la adición de la masa del proceso de recubrimiento.

Deberán completarse las comprobaciones finales de control de calidad previas a la aplicación de la capa, incluidas las dimensiones e inspecciones para detectar defectos, utilizando tintas penetrantes si es necesario. Los recubrimientos se adherirán de forma correcta únicamente si no hay huecos o grietas en el sustrato; cualquiera de esos defectos ocasionará el rápido deterioro de un nuevo recubrimiento.

Proceso de aplicación

Después de eliminar los residuos, de determinar que la pieza está libre de grietas, que está dimensionalmente lista para aceptar el recubrimiento y que se han completado todas las demás reparaciones, el componente está casi listo para la aplicación del recubrimiento. Al llegar a este punto, la pieza probablemente entró en contacto con varios contaminantes, como aceite, fluido de maquinado y tinta penetrante de evaluación no destructiva (NDE). Estos contaminantes se eliminan por medios químicos o térmicos en el proceso de “desengrase”. A partir de este punto, se debe tener un cuidado extremo para asegurar que los contaminantes no se reintroduzcan en el sustrato, lo que pondría en peligro la adhesión del recubrimiento.

El siguiente paso es preparar la superficie para que acepte el nuevo sistema de protección mediante el perfilado de arenilla. Este proceso da rugosidad a la superficie objetivo del componente, creando un “patrón de diente de anclaje” para que el recubrimiento se adhiera mecánicamente. Este perfil se atribuye al tipo y tamaño del material de chorro utilizado en este proceso, que dependerá tanto del sustrato como del recubrimiento que se aplique. Sin embargo, en todos los casos se debe procurar por que se utilice arenilla virgen en lugar de arenilla reutilizada a fin de evitar la contaminación, que puede dar lugar a una adhesión de mala calidad o incluso a la difusión de contaminantes en el material de base.

En este punto, el equipo involucrado comienza a complicarse, y por buenas razones. La aplicación de las capas de base y de acabado requiere una considerable precisión y exactitud para asegurar que se aplique la cantidad adecuada de recubrimiento en las áreas correctas y con las características especificadas. En el caso de los recubrimientos por pulverización térmica, los brazos de los robots industriales, controlados por el software de posicionamiento, trabajan en conjunto con dispositivos de sujeción personalizados para conseguir una aplicación uniforme. Para los recubrimientos por pulverización de aire, debido a la complejidad y singularidad de cada trabajo, se requiere una aplicación manual artesanal donde la experiencia es decisiva. Además, es imprescindible disponer de una cabina con temperatura y humedad controladas para aplicar correctamente estos materiales especializados por pulverización de aire.

Una vez aplicada la capa base, en algunos casos se requiere un tratamiento térmico. La temperatura, la duración y el tipo de horno dependerán del recubrimiento y del material del sustrato. Una vez más, la precisión en todos los aspectos de este proceso es crucial para lograr un resultado satisfactorio.
Dimensiones finales

Cuando corresponda, se aplica una capa superior, de manera similar a la capa de adhesión, con control de calidad. Una vez completada esta aplicación, es importante eliminar con cuidado cualquier exceso de pulverización y pulir la capa para que cumpla con la rugosidad de la superficie especificada. La inspección final de calidad debe identificar las zonas que pueden necesitar reparaciones menores y confirmar que se han cumplido todas las especificaciones requeridas.

Después de la inspección del recubrimiento, se deben realizar pruebas de ajuste o controles dimensionales a fin de asegurar que el recubrimiento no haya cambiado las dimensiones del componente quedando fuera de especificación. Puede ser necesario un mecanizado o rectificado final para que el recubrimiento se ajuste a las especificaciones dimensionales y de acabado de la superficie. Si se contrata un tercero, éste debería participar en este proceso. Los procesos posteriores, como los mencionados, requieren una comprobación NDE adicional.

Se debe realizar un balanceo final de los componentes giratorios para asegurar que el equipo sea estable y no haya sufrido cambios durante la reparación y el recubrimiento. Durante los procesos posteriores al recubrimiento y cualquier otra manipulación de los componentes recubiertos, es importante asegurar que el recubrimiento permanezca protegido y en condiciones prístinas hasta que se reinstale el componente.

Mejora del rendimiento

El rendimiento de un compresor de gas industrial depende de sistemas de protección especializados sin los cuales los materiales de base se oxidarían, corroerían o erosionarían rápidamente. La eficiencia se mantiene gracias a las capas antiensuciamiento en las superficies de la trayectoria del gas; los recubrimientos de las superficies duras reducen el desgaste en las superficies de acoplamiento como sellos y cojinetes; la protección contra la corrosión mejora la durabilidad y prolonga la vida útil de la máquina.

Por ejemplo, seis años después de aplicar la capa antiensuciamiento A24 a un compresor de gas de reciclaje de propileno y propano, el 90% de las superficies recubiertas seguían siendo funcionales. Las etapas posteriores seguían estando relativamente limpias, lo que supuso una mejora considerable respecto al rendimiento anterior. Debajo de una fina capa superficial de residuos, la capa duradera seguía en su lugar y solo se necesitó una limpieza rutinaria para que los componentes volvieran a estar en condiciones prístinas.

En cada caso, un recubrimiento especializado mejora el rendimiento de un componente, pero cada uno es diferente y los procesos para aplicarlo también varían. Solo gracias a años de experiencia y conocimiento de las propiedades metalúrgicas, la tecnología de aplicación y los procedimientos de control de calidad, se puede lograr un sistema de protección confiable y duradero.

Encontrar el mejor servicio

Con un procedimiento tan complejo que exige precisión y atención a los detalles en todo momento, la aplicación de recubrimientos especializados requiere una cantidad considerable de conocimiento y experiencia para lograr los mejores resultados. Esto también debe ir acompañado de rigurosos sistemas de control de calidad y una asociación muy estrecha con los ingenieros de reparación de los componentes antes del proceso.

Trabajar con un proveedor de servicios experimentado, como Sulzer, puede brindar tranquilidad cuando se trata de reacondicionar las turbinas de gas. Al esforzarse continuamente por mejorar los procedimientos para que los procesos de reparación sean perfectos, Sulzer se propone maximizar la productividad y mantener los costos de operación al mínimo.

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Sulzer is a global leader in fluid engineering. We specialize in pumping, agitation, mixing, separation and application technologies for fluids of all types. Our customers benefit from our commitment to innovation, performance and quality and from our responsive network of 180 world-class production facilities and service centers across the globe. Sulzer has been headquartered in Winterthur, Switzerland, since 1834. In 2021, our 13’800 employees delivered revenues of CHF 3.2 billion. Our shares are traded on the SIX Swiss Exchange (SIX: SUN). www.sulzer.comThe Flow Equipment division specializes in pumping solutions specifically engineered for the processes of our customers. We provide pumps, agitators, compressors, grinders, screens and filters developed through intensive research and development in fluid dynamics and advanced materials. We are a market leader in pumping solutions for water, oil and gas, power, chemicals and most industrial segments. www.sulzer.com

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