Piedras angulares de la compresión: compresores de tornillo Frick

Por Norm Shade 28 de septiembre de 2022

George Frick, un genio de la ingeniería nacido en 1826, fue pionero en el desarrollo de maquinaria eléctrica que facilitaba el trabajo de hombres y animales. Habiendo comenzado en Waynesboro, Pensilvania en 1853, una década más tarde, Frick se encontró a medio camino entre las cruciales batallas de Antietam y Gettysburg de la Guerra Civil. Su planta fue objeto de numerosas incursiones confederadas y estuvo cerrada durante un mes cuando Waynesboro fue ocupada por fuerzas confederadas antes de la Batalla de Gettysburg.

Pero después de la guerra, Frick prosperó construyendo máquinas de vapor, trilladoras de cereales y aserraderos. Sus motores de tracción portátiles y autopropulsados ​​estuvieron entre los primeros en los EE. UU., y fueron seguidos por las máquinas de vapor Corliss en tamaños de hasta 5000 hp (3729 kW).

En 1882, Frick ingresó al campo de la maquinaria de refrigeración construyendo un cilindro compresor de amoníaco que se montó en el marco de una máquina de vapor vertical existente. La Frick Company se constituyó en 1883 y George se jubiló en 1886, después de 43 años de construir la empresa industrial. Su lema, “Asegúrate de tener razón; ¡Entonces hágalo rápido!”, definió la entrada de Frick en el mercado en desarrollo de los compresores de refrigeración.

El éxito de sus primeros compresores de amoníaco estimuló la demanda y, a mediados de la década de 1880, la Frick Company desarrolló una línea completa de grandes máquinas de refrigeración, impulsadas por las nuevas máquinas de vapor Frick Corliss. En 1896, Frick construyó la máquina frigorífica más grande del mundo. El gigante de 30 pies (9,14 m) de altura medía 50 pies (15,2 m) de largo, lo que requirió un tren de 15 vagones para enviarlo en pedazos desde Waynesboro a Armor en Kansas City, Missouri. A finales de la década de 1890, Frick anticipó una demanda de tamaños más pequeños, con piezas más ligeras funcionando a velocidades más altas, para sistemas de refrigeración de capacidad moderada para servir a hoteles, restaurantes, hospitales y diversas plantas industriales. Como la energía de vapor no siempre estuvo disponible, se introdujeron otros métodos para accionar los compresores.

Los pesados ​​​​compresores horizontales de baja velocidad fueron reemplazados por máquinas Tipo J, que fueron adaptadas para accionamiento por motor síncrono directo. También se desarrollaron máquinas verticales de CO2 de tipo cerrado, pero pronto fueron reemplazadas por compresores de freón-12 a principios de la década de 1930. Se produjeron decenas de miles de unidades frigoríficas de baja presión y máquinas más pesadas de Frick. En los años siguientes, Frick desempeñó un papel destacado en muchos tipos de sistemas de refrigeración y refrigeración comerciales, industriales y de edificios, ampliando su línea para incluir un compresor de 9 cilindros.

Sin embargo, justo cuando los motores de combustión interna desplazaron el negocio de máquinas de vapor de Frick a principios del siglo XX, surgió una nueva tecnología de compresores que pronto amenazaría la posición de liderazgo de Frick en refrigeración. En 1964, la empresa sueca SRM había desarrollado una versión de su compresor de tornillo rotativo patentado específicamente para aplicaciones de refrigeración y, a finales de la década de 1960, varios licenciatarios de SRM habían producido más de 1.000 compresores de tornillo de refrigeración.

Finalmente, en 1980, Frick obtuvo una licencia SRM y se propuso desarrollar sus propios compresores de tornillo. Para contrarrestar la competencia de otras empresas que ya fabricaban tornillos, Frick desarrolló algunas características diferenciadoras importantes que en aquel momento sólo podían caracterizarse como “ideas radicales”. Frick también fue el primero en construir todos sus compresores de tornillo con cojinetes antifricción, lo que permitió que la gran mayoría de sus máquinas funcionaran sin bombas de aceite. Pero la característica más revolucionaria revelada en el primer compresor de tornillo rotativo Frick en 1982 fue la inclusión de dos correderas en la carcasa del compresor que podían moverse axialmente a lo largo de la malla del rotor para proporcionar un control continuo tanto de la capacidad como del índice de volumen (Vi ). Hacer coincidir el Vi con la relación de presión del sistema eliminó las penalizaciones de energía asociadas con la compresión excesiva o insuficiente del típico compresor de tornillo. Para aprovechar aún más esta ventaja competitiva, Frick desarrolló un sistema de control basado en PC que ajustaba automáticamente las válvulas deslizantes accionadas hidráulicamente para optimizar el rendimiento a medida que cambiaban las condiciones operativas.

A mediados de la década de 1990, ante un clima empresarial estático en el negocio de los compresores de refrigeración industrial, Frick comenzó a buscar otras aplicaciones para su exitosa línea de productos de compresores de tornillo. Esto llevó a que los compresores de tornillo Frick se suministraran en sistemas empaquetados de fábrica para aplicaciones de refrigeración en los sectores químico y petroquímico, procesamiento de petróleo y gas, producción de gas industrial, transporte y almacenamiento de petróleo y gas, y otras aplicaciones. Pero apuntando a la creciente demanda del mercado de compresores de tornillo para aplicaciones de recolección, procesamiento de gas, refuerzo de gas combustible y recuperación de vapor, Frick también inició un programa de desarrollo de OEM para empaquetar sistemas de compresión que incorporaban compresores de tornillo rotativo Frick. Frick fue deliberado y selectivo al elegir envasadores probados para sus compresores, con el fin de garantizar el éxito y ofrecer a los envasadores una franquicia.

Las características únicas de los compresores de tornillo de Frick también fueron ventajas en el sector del gas. En particular, la disposición de dos correderas con el sistema de control de Frick era perfecta para disminuir la presión del pozo, ya que podía reducir la presión del pozo y mantener la unidad cargada. Los cojinetes antifricción también fueron una ventaja, ya que podían funcionar a temperaturas más altas que los cojinetes de película fluida, lo que permitía a los operadores mantener el gas de proceso por encima de la temperatura del punto de rocío. El sistema de control de Frick, junto con un diseño de paquete apropiado, ayudó a mantener el agua en forma gaseosa y permitió que las máquinas Frick estándar comprimieran gases húmedos que contenían CO2 y H2S.

Con el tiempo, Frick desarrolló sus propios perfiles de rotor, adaptados al tipo de gas, lo que ayudó a limitar las pulsaciones y el ruido, optimizando al mismo tiempo el rendimiento. Las clasificaciones de presión de algunos modelos se aumentaron a 600 a 700 psig (41,4 a 48,3 bar), mucho más altas que las clasificaciones originales del compresor de refrigeración, y algunos modelos alcanzaron 900 a 1200 psig (62,1 a 82,7 bar) para aplicaciones especiales.

Los compresores de tornillo Frick continuaron evolucionando durante más de tres décadas después de la introducción del primer modelo. En 2013, una línea completa abarcaba 86 modelos únicos con potencia nominal que oscilaba entre 50 y 6000 hp (37 a 4474 kW) y con opciones de transmisión directa y con engranajes internos.

Se han producido más de 130.000 compresores de tornillo Frick desde la introducción de la línea en 1982, que funcionan con alrededor de 100 gases diferentes, incluidos más de 12.000 compresores en aplicaciones de gas natural. Frick pasó a formar parte de York International c. 1986, que posteriormente fue adquirida por Johnson Controls, Inc. en 2005.

C. 2013.

Los compresores de tornillo Frick continuaron evolucionando durante más de tres décadas después de la introducción del primer modelo en 1982. En 2013, una línea completa abarcaba 86 modelos únicos con potencia nominal que oscilaba entre 50 y 6000 hp (37 a 4474 kW) y con engranajes internos. y ofertas de transmisión directa.