Compresores GAS NATURAL

8/18/2019 Compresores GAS NATURAL

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INDICE

1.OBJETIVO2

1.1.Objetivo General 2

1.2.Objetivos Especificos 2

2.DESARROLLO 3

2.1. CLASIFICACION DE LOS COMPRESORES 3

2.1.1.Compresores de desplazame!"o pos"#o 3

2.1.1.1.Compresores Reciprocantes 4

2.1.1.2.Compresores Rotatorios 6

2.1.1.Compresores d!$m%os 8

2.1.2.1.Compresores Axiales 8

2.1.2.2.Compresores Centrf!"os 11

&. CONCL'SION 14

(. BIBLIO)RAFIA 1#

*. ANE+OS 16

1. OBJETIVO

1.1. O,-e"#o )e!eral


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2

Est!$iar los procesos $e optimi%aci&n $el fen&meno $e '!r"e en compresores

centrf!"os.

1.2. O,-e"#os Espe%/0%os

1. (efinir !n proceso $e compresi&n.

2. (escribir el fen&meno $e Surge ) s! efecto en los compresores centrf!"os.

3. Anali%ar !n sistema $e control para la prevenci&n $el efecto Surge en

compresores centrf!"os.

4. Clasificar las $esventajas $el efecto $e Surge en los compresores centrf!"os.

2. DESARROLLO


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3

2.1 CLASIFICACION DE LOS COMPRESORES

*os compresores m+s !sa$os en la in$!stria son los $e $espla%amiento positivo

) los $in+micos. *os tipos $e $espla%amiento positivo son $e $os cate"oras

b+sicas, Reciprocantes ) Rotatorios- ) para los compresores $in+micos se

tienen Axiales ) Centrf!"os- tal como lo m!estra el es!ema a contin!aci&n,

Fra 2.1 Clas0%a%3! de los %ompresores

2.1 Clas0%a%3! de los %ompresores

2.1.1 Compresores de desplazame!"o pos"#o

En to$as las m+!inas $e $espla%amiento positivo !na cierta canti$a$ $e

vol!men $e "as $e a$misi&n se confina en !n espacio $a$o- ) $esp!/s se

comprime al re$!cir este espacio o vol!men confina$o. En esta etapa $e presi&n


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eleva$a- el "as se exp!lsa ense"!i$a 0aca la t!bera $e $escar"a o al sistema

contene$or.

*os compresores $e $espla%amiento positivo incl!)en !n amplio espectro $e

m+!inas compresoras- pero los $e ma)or importancia se p!e$en clasificar

en $os cate"oras es!emati%a$as anteriormente, Reciprocantes ) Rotatorios-

los c!ales son ampliamente !tili%a$os en los procesos $e compresi&n $el "as

nat!ral- en la "ran ma)ora $e los pases !e manejan esta in$!stria. Esta

clase $e compresores son menos sensibles en c!anto al cambio en las

propie$a$es $el "as !e los compresores $in+micos.

2.1.1.1. Compresores re%pro%a!"es

Estos compresores son ampliamente !tili%a$os en la in$!stria petrolera- como por

ejemplo en las plantas $e refinaci&n- !micas ) petro!micas- en aplicaciones

tales como, *a in)ecci&n $e "as nat!ral a los )acimientos para mantener la

presi&n $e la formaci&n- la in)ecci&n $e "as nat!ral a la col!mna $e fl!i$os $el

po%o o levantamiento artificial- la $istrib!ci&n $e "as en re$es $e s!ministro-compresi&n $e aire para instr!mentaci&n ) control- ) m!c0as otras aplicaciones.

Estos compresores p!e$en ser $e !na etapa simple o $e mltiples etapas el

nmero $e etapas est+ $etermina$o por la relaci&n $e compresi&n presi&n

$e $escar"a 5 presi&n $e s!cci&n- la c!al a s! ve% est+ limita$a por la

temperat!ra m+xima permisible $e $escar"a $el "as a la sali$a $el compresor.

'e"n lo estip!la la norma A7 61- para el $ise9o ) man!fact!ra $e

compresores reciprocantes se 0a estableci$o- en base a recomen$aciones $e los

fabricantes $e compresores- !na temperat!ra m+xima permisible $e 2:; a 3;;


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compresi&n por etapa por lo "eneral no exce$e $e c!atro 4- pro$!cien$o con

ello !n proceso s!ficientemente eficiente- por lo !e se consi$era $e alta !tili$a$

pr+ctica para la in$!stria $e los 0i$rocarb!ros "aseosos.

*os compresores reciprocantes- por tener m+s partes en movimiento- tienen !na

eficiencia mec+nica m+s baja !e otros compresores- ca$a cilin$ro consiste en

!n pist&n- el cilin$ro propiamente $ic0o- cabe%ales $e los cilin$ros- v+lv!las $e

s!cci&n ) $escar"a- ) to$as las partes necesarias para convertir el movimiento $e

rotaci&n en $espla%amiento positivo. En la fi"!ra 2.2 se p!e$en apreciar los

principales componentes $e !n compresor reciprocante- ) s! respectiva f!nci&n

en el proceso $e compresi&n.


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6

Fra 2.2 Par"es de ! %ompresor re%pro%a!"e

2.1.1.2 Compresores ro"a"oros

'e $enominan compresores rotatorios a a!ellos "r!pos !e pro$!cen "as o aire

comprimi$o por !n sistema rotatorio ) contin!o- es $ecir- !e emp!jan el

fl!i$o $es$e la aspiraci&n 0acia la sali$a- comprimi/n$olo. Entre los $iversos tipos

$e compresores $e este "r!po tenemos el compresor $e espiral rotatorio

mostra$o en la fi"!ra 2.3 a contin!aci&n,

Figura 2.3 Compresor de espiral rotatorio


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El compresor $e espiral es !n compresor $e $espla%amiento con pistones en !n

formato $e espiral. *as pie%as principales $e este elemento $e compresi&ncompren$en rotores mac0os ) 0embras !e se m!even !nos 0acia otros

mientras se re$!ce el vol!men entre ellos ) el alojamiento. *a relaci&n $e presi&n

$e !n espiral $epen$e $e la lon"it!$ ) perfil $el mismo ) $e la forma $el p!erto

$e $escar"a. El espiral no est+ e!ipa$o con nin"!na v+lv!la ) no existen

f!er%as mec+nicas para crear nin"n $ese!ilibrio- por tanto- p!e$e trabajar a

altas veloci$a$es $e eje ) combinar !n "ran ca!$al con !nas $imensiones

exteriores re$!ci$as. Estos compresores son $e "ran !tili$a$ en las plantas $e

Rec!peraci&n $e >apor RE>A.

El se"!n$o estilo $e los compresores rotatorios es el $e aspas o paletas

$esli%antes- !e tiene !n rotor con ran!ras- $entro $e las c!ales se $esli%an las

aspas 0acia a$entro ) af!era en ca$a revol!ci&n. *as aspas atrapan el aire o "as

) en forma "ra$!al re$!cen s! vol!men ) a!mentan la presi&n- 0asta !e

escapa por orificios en la carcasa. En las in$!strias $e procesos !micos esta

clase $e compresor tiene aplicaci&n limita$a por!e pro$!cen presiones bajas )

s&lo se p!e$en obtener- en "eneral con carcasa $e 0ierro f!n$i$o- !e los 0acen

ina$ec!a$os para ciertos "ases corrosivos o peli"rosos.

Como los compresores $e aspas $esli%ables necesitan l!bricaci&n s&lo se

emplean en procesos en !e se p!e$e permitir la presencia $e l!bricante. El

aceite en la c+mara $e compresi&n re$!ce las temperat!ras $e $escar"a ) el

cons!mo $e aceite es eleva$o- por comparaci&n con !no reciprocante. El

compresor $e aspas $esli%ables es m!) compacto- pero tiene la misma

$esventaja !e el reciprocante por!e se necesitan pie%as con ro%amiento en la

corriente $e "as- ) la p/r$i$a $e l!bricante p!e$e ocasionar sobrecalentamiento

$el cilin$ro. Estos compresores necesitan interr!ptores por alta temperat!ra $el


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a"!a ) $el aire. *a re$!cci&n en la veloci$a$ se limita a alre$e$or $el 6;? $e

la normal- por!e la $ismin!ci&n en la f!er%a centrf!"a pro$!ce p/r$i$a $e

eficiencia $e sellamiento.

El tercer estilo es el compresor $e anillo $e l!i$o- !e es rotatorio- pero tiene !n

principio excl!sivo $e f!ncionamiento- $iferente al $e c!al!ier otro rotatorio. @n

rotor con aspas "ira en !na c!bierta circ!lar ! ovala$a $entro $e la c!al siempre

0a) a"!a ! otro l!i$o sella$or- la f!er%a centrf!"a 0ace !e el l!i$o forme

!n anillo en la periferia $e la carcasa $!rante el f!ncionamiento. El aire o "as

avan%a 0acia el centro $el rotor )- en forma "ra$!al- se re$!ce s! vol!men )

a!menta s! presi&n 0asta !e pasa por los orificios $e $escar"a ) sale $e la

carcasa. El l!i$o conteni$o en el aire o "as $escar"a$o se separa ) se enfra-

) se recirc!la o se $esec0a en !n sistema $e !na sola pasa$a.

2.1.2. Compresores d!$m%os

Estos compresores se f!n$amentan en el principio $e impartir veloci$a$ a !na

corriente $e "as ) l!e"o convertir esta veloci$a$ en ener"a $e presi&n.

Con frec!encia a estos compresores se les $enomina t!rbocompresores. *asm+!inas centrf!"as compren$en casi el 8;? $e los compresores $in+micos.

*os compresores centrf!"os tienen por lo "eneral m!) pocos problemas en el

proceso $e compresi&n $el "as- ) a$em+s son confiables para comprimir

c!al!ier tipo $e "as. En !n compresor $in+mico- el a!mento $e presi&n se

obtiene com!nican$o !n fl!jo $e "as a !na cierta veloci$a$ o ener"a cin/tica-

!e se convierte en presi&n al $esacelerar el "as c!an$o este pasa a trav/s $e

!n $if!sor- el c!al 0ace la conversi&n $e veloci$a$ a ener"a cin/tica. En este tipo

$e compresores se tiene, Axiales ) Centrf!"os.

2.1.2.1. Compresores a4ales


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Estos compresores se caracteri%an- ) $e a! s! nombre- por tener !n fl!jo axial

en forma paralela al eje.

El "as pasa axialmente a lo lar"o $el compresor- !e a trav/s $e 0ileras

alterna$as $e paletas- estacionarias ) rotativas- com!nican cierta veloci$a$ $el

"as o ener"a- !e $esp!/s se transforma en presi&n . *a capaci$a$ mnima

$e este tipo $e compresores- viene a ser $el or$en $e los !ince metros

cbicos por se"!n$o m3

5s- !tili%an !n tambor $e e!ilibrio para contrarrestar la

reacci&n o emp!je axial. (ebi$o a s! pe!e9o $i+metro ) para !n mismo

tipo $e trabajo- f!ncionan a veloci$a$es m+s eleva$as !e los compresorescentrf!"os- estas veloci$a$es son s!periores en !n 2#? aproxima$amente.

*os compresores axiales se $estinan a a!ellas aplicaciones en !e es preciso

$isponer $e !n ca!$al constante a presiones mo$era$as. *os compresores

axiales son m+s a$ec!a$os para a!ellas plantas !e precisen "ran$es )

constantes ca!$ales $e aire.

@na aplicaci&n m!) frec!ente es el sopla$o $e los altos 0ornos. ormalmente

se !tili%an para capaci$a$es alre$e$or $e los 6# metros cbicos por se"!n$o )

para presiones efectivas $e 0asta 14 bares.

ara el caso $e los compresores axiales- el movimiento a lo lar"o $e !n eje se le

llama movimiento axial- el movimiento axial es recto. @n compresor !e m!eve

el "as en $irecci&n paralela con s! eje es !n compresor axial. Estos compresores

tienen placas $e rotor ) placas $e estator. *as placas $el rotor est+n fija$as al eje

) "iran con /l- mientras !e las placas $el estator est+n fija$as a la c!bierta.

C!an$o el "as es lan%a$o $entro $e las placas $el estator- las abert!ras entre las

placas actan como $if!sores re$!cien$o la veloci$a$ $el "as con esta


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p/r$i$a $e veloci$a$ la presi&n $el "as a!menta. En "eneral- se p!e$e se9alar

!e el compresor axial eleva la presi&n me$iante el !so $e m!c0os j!e"os $e

placas $e estator ) $el rotor.

En los compresores axiales el fl!jo $el "as es paralelo al eje o al +rbol $el

compresor- ) no cambia $e senti$o como en los centrf!"os $e fl!jo ra$ial. *a

car"a por etapa $el axial es m!c0o menor menos $e la mita$ !e la $e !n tipo

centrif!"o- por ello- la ma)or parte $e los axiales son $e cierto nmero $e etapas

en serie- ca$a etapa consta $e aspas rotatorias ) fijas. En !n $ise9o $e

reacci&n $e #; ?- la mita$

$el a!mento $e la presi&n oc!rre en las aspas $el rotor- ) las $e la se"!n$a

mita$ en las $el estator.

*os compresores $e fl!jo axial est+n $isponibles $es$e !nos veinte mil pies

cbicos normales por se"!n$os 2; BC' 0asta m+s $e c!arenta mil pies

cbicos normales por se"!n$o 4; BC'- ) pro$!cen presiones $e 0asta 6#

lpcm en !n compresor in$!strial tpico $e 12 etapas- o $e !n poco m+s $e 1;;

lpcm- con los t!rbocompresores $e 1# etapas.

Estos tipos se emplean en t!rbinas $e "as ) motores $e reacci&n jet para

aviones- excepto los m!) pe!e9os- tambi/n se emplean m!c0o en aplicaciones

!e re!ieren fl!jos $e "as s!periores a #mil o 1;;mil pies cbicos

normales por se"!n$o # & 1;; BC' en especial por!e son m+s

eficientes !e los centrf!"os $e etapas mltiples $e tama9o comparable- si

esto se c!mple el proceso p!e$e lle"ar a tener !na alta eficiencia. El compresor axial "eneralmente es m+s costoso !e el compresor centrif!"o- ) en tama9os

m+s pe!e9os solo se j!stifica por s! ma)or eficiencia.


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Es $e 0acer notar !e estos compresores no son $e m!c0a !tili$a$ para el

proceso $e compresi&n $el "as nat!ral- s! !tili$a$ est+ m+s limita$a a otras

f!nciones. En la fi"!ra 2.4 se presenta !n ejemplo $e !n compresor axial.

Figura 2.4 Modelo de un compresor axial

2.1.2.2.Compresores %e!"r/0os

El compresor centrf!"o o $e fl!jo ra$ial- es !na m+!ina !e convierte la

ener"a cin/tica en presi&n. El a!mento $e presi&n tiene l!"ar por me$io $e $os

tipos $e elementos- los elementos rotativos- $enomina$os imp!lsores !e


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aceleran ra$ialmente el fl!i$o- tal como aparece en la fi"!ra 2.#- ) los elementos

est+ticos $enomina$os $if!sores $isp!estos alre$e$or $e los imp!lsores-

forman$o parte $e la carcasa $el compresor.

Figura 2.5 Impulsor del compresor centrífugo

C!an$o el imp!lsor empie%a a "irar- los +labes f!er%an el movimiento $el "as

$es$e el centro 0acia la parte exterior- imprimi/n$ole veloci$a$. Como el "as

tien$e a oponerse al emp!je $e los +labes- se ori"ina !n a!mento en la presi&n-

por lo !e se p!e$e $ecir !e el imp!lsor imprime al "as presi&n ) veloci$a$-

$ebi$o a la f!er%a centrf!"a.

En la fi"!ra 2.6 se m!estra "r+ficamente el incremento $e la presi&n !e oc!rre

en el proceso $e compresi&n. Es $ecir- !e presenta en forma "r+fica la

$iferencia entre la presi&n $e s!cci&n ) $escar"a. *os compresores centrf!"os

son los e!ipos $e compresi&n !e m+s se 0an $esarrolla$o en los ltimos a9os-esto se $ebe a !e en m!c0as aplicaciones 0an res!lta$o m+s eficientes !e los

compresores reciprocantes- esta eficiencia se expresa en t/rminos $el

cons!mo total $e ener"a por !ni$a$ $e costo ) por !ni$a$ $e peso $el sistema

compresor. Este factor- por ejemplo- 0a si$o $eterminante en la selecci&n $e los


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sistemas !e $eben instalarse en las plataformas constr!i$as costa af!era-

$on$e $eben $e ser instala$as las plantas compresoras- para permitir el

transporte ) almacenamiento $el "as nat!ral pro$!ci$o.

En la fi"!ra 2. se m!estra !n compresor centrf!"o con c!atro imp!lsores- en

el c!al se ve !e el "as !e lle"a a !n $if!sor se $iri"e a la entra$a $el

pr&ximo imp!lsor. Ca$a imp!lsor va a9a$ien$o presi&n al "as- $e tal forma !e el

trabajo reali%a$o por !n compresor se tra$!ce en !n a!mento $e ener"a en

el "as. Esta ener"a pro$!ce normalmente !n a!mento en la presi&n )

temperat!ra $el "as. Este tipo $e compresor tiene !na "ran se"!ri$a$ $e

f!ncionamiento- facili$a$ $e re"!laci&n ) b!ena a$aptabili$a$ a las

con$iciones $e servicio $e los procesos in$!striales.


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(ebi$o a las caractersticas intrnsecas $e este tipo $e compresor- se p!e$e

$ecir !e $ebe !tili%arse $on$e se re!iere mantener !na presi&n constante

$entro $el proceso.

Figura 2.7 Compresor de cuatro impulsores


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&. CONCL'SI5N

1. *a eficiencia ) confiabili$a$ $el proceso $e compresi&n $epen$en $e

la capaci$a$ !e ten"a el !s!ario para la selecci&n $el compresor.

2. El '!r"e es !n contrafl!jo peli"roso por!e ca!sa $a9os al

compresor ) $eficiencia en la compresi&n- este oc!rre $entro $e

los compresores centrf!"os ) se presenta b+sicamente c!an$o

existe bajo fl!jo $e "as ) alta relaci&n $e compresi&n.

3. *os sistemas $e control anti'!r"e son sistemas

a!tomati%a$os m!) sofistica$os !e trabajan asocian$o to$as las

variables al mismo tiempo- toman$o en c!enta par+metros como la

presi&n- el vol!men- veloci$a$ ) temperat!ra.

4. *os compresores centrf!"os son m+s eficientes ) confiables !e los

reciprocantes- pero m+s sensibles en c!anto al cambio a las

propie$a$es $el "as.


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16

(. BIBLIO)RAFIA

1. ino Borales- =ernan$o. 6Pro%eso de Compres3! 7 E4pa!s3!del )as

Na"ral8. 2;;1.

2. (>'A 6Sele%%3! del Tpo de Compresor8 Ban!al $e (ise9o $eroceso.

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Ma!"e!me!"o8.Bc.GraIill. 1::2.

#. >7 Jorna$as $e Gas- 6Po!e!%as 7 Seso!es Tol 3- $ecember 2;;#.


17/21

17

*. ANE+OS

AN!" # Turbina a gás


18/21

18

AN!" 2 Partes de un compresor centríugo

AN!" 3 !ompresor centríugo con dos "2# etapas de compresi$n.


19/21

19

AN!" 4 %otor de& compresor centríugo.


20/21

AN!"$ 5 !ompresor centríugo "P'()P ' *+,!)%#

AN!" % !ompresor centríugo "%-!)T )naco#


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&losario

A'I( 'nstituto )mericano de& Petr$&eo ")merican Petro&eum 'nstitute#.

)ifusor /ispositio genera&mente una supericie "por eemp&o un reestimiento# ue

distribue e& sonido o &a e&ocidad ue incide sobre e& mismo en e& espacio en e&

tiempo.

'resi*n( uera norma& eercida por &a materia contenida en un sistema por unidad de

área.

'resi*n de )escarga( -s &a presi$n abso&uta de& gas en &a sa&ida de& compresor.

'resi*n de $ucci*n( -s &a presi$n abso&uta de& gas en &a entrada de& compresor.

Surge +oscilaciones,( -s una condici$n de inestabi&idad de pu&saciones en &a cua& se

inierte momentáneamente e& &uo esto ace ue e& compresor pueda operar en orma

incorrecta.

-urina -s e& nombre genrico ue se da a &a maoría de &as turbomáuinas

motoras. stas son máuinas de &uido a tras de &as cua&es pasa un &uido en orma

continua este entrega su energía tras de un rodete con pa&etas o á&abes.

/0l1ula( Piea m$i& ue sire para cerrar o interrumpir &a comunicaci$n entre dos partes

de una mauina o aparato con e& in de regu&ar e& paso de un &uido.

/0l1ula de Control( /ispositio ue se emp&ea para contro&ar &a a&tura o nie& e& &uo &a

temperatura o presi$n de un &uido durante un proceso. )& a&canar a&gunos de estos

parámetros se acciona un mecanismo ue abre una á&u&a para drenar despresuriar o

entear dico &uido.

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