COMPRESORES

7/17/2019 COMPRESORES

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INTRODUCCION

La compresión de gases y vapores es una operaciónimportante en plantas de proceso de la industriahidrocarburífera.



CLASIFICACION GENERAL



COMPRESORES RECIPROCANTES

Se utilizan ampliamente en la industria, son flexibles en caudal y rangode presión de descarga.

Rangos:otencia motor : de ! a !".""" #.$.resión descarga: de ! a m%s de &"" atm$elocidad: de !'( a !""" r.p.m.#audal: )asta !" """ cfm *+,& m-s



COMPRESORES ROTATORIOS

Los tipos principales son:S/L0123 43 L567L/S

#/8R3S/R3S 43 2/R19LL/

#/8R3S/R3S 43 0L320S

#/8R3S/R3S 43 019LL/ L9794/

Soplante de Lóbulos Compresor de Tornllo Compresor de paletas



COMPRESORES CENTRIFUGOS

Los compresores din%micos dependen de la conversión deenergía cin;tica en energía de presión. ueden ser de trestipos:

#/8R3S/R3S #312R<=7>/S, ?ue aceleran el fluido en ladirección radial.

#/8R3S/R3S 0@90L3S, ?ue aceleran el fluido en la direccióndel eAe *$3129L04/R3S y S/L0123S#/8R3S/R3S 43 =L7B/ 89@2/.

Los compresores centrífugos operan con velocidades defluAo de hasta !+" m,-s y presiones de hasta &"" bars.















CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA SELECCION

ropiedades del fluido. Son importantes en el establecimiento de laoperación del e?uipo de compresión. Siempre ?ue sea posible se debe

darse el an%lisis del fluido. Si no se tiene esta información puede habercierta desviación de las razones de capacidades caloríficas, pesosmoleculares, etc. #on lo cual no se podr% tener con certeza la operaciónactual del e?uipo.#ompresibilidad. La compresibilidad del gas es un factor importante ?ueinfluye en la capacidad del compresor. 3s buena pr%ctica establecer

valores de compresibilidad a diferentes temperaturas y presiones en elrango de compresión baAo consideración. #onsiderando la compresibilidadlos volCmenes son corregidos para cada condición de entrada a la primeraetapa y las subsecuentes.1aturaleza corrosiva. 4eben identificarse los fluidos corrosivos ocontaminantes. La corriente principal del gas puede o no ser corrosivabaAo ciertas circunstancias, pero los contaminantes pueden re?uerirconsiderable atención en el diseDo del cilindro.8ezclas. Las mezclas en un gas pueden contener vapor de aguaproveniente del aire o de un lavador de gases, o algCn otro vaporcondensable. 3sto es importante en la determinación del volumenmanipulado por el compresor.



CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA SELECCION

#ondiciones especiales. 8uchas veces el proceso puede tenercondiciones las cuales controlan la flexibilidad de la selección del e?uipo

de compresión. 3stas pueden incluir temperaturas limites antes de ?ue elgas se polimerice, reacción ?uímica, exceso de calor para los materialesde lubricación, condiciones explosivas sobre ciertos límites detemperatura. 4ebe especificarse la caída de presión límite entre etapas.7sualmente puede ser tolerada una caída de presión de E ( psig entreetapas para la mayoría de condiciones. 3l aumento de la caída de presiónaumenta el consumo de potencia. Situaciones especiales pueden baAar

esta caída de presión a ",( F ! psig.

#aracterísticas de operación. Si usted mira las ecuaciones de trabaAo,entonces es claro ?ue los compresores sean muy sensitivos para lascondiciones de la entrada, incluyendo temperatura y presión. 3s menosobvio, pero importante, el peso molecular del gas. 3s un problema

particular cuando una corriente de materiales GligerosG est% contaminadacon un poco de un compuesto m%s pesado



GUIA GENERAL DE SELECCI!N DE LOS COMPRESORES

La selección de los compresores se realiza por consideraciones pr%cticas,m%s ?ue por t;cnicas o económicas.

Sele""ón en #un"ón de la $elo"dad de "ompresón % "audal




Sele""ón en #un"ón de la Presón de des"ar&a % "audal











PROCESO DE COMPRESI!N DEFINIDO POR ELDIAGRAMA P'

#/8R3S951R3#9R/#0123:

3s adiab%tica1o hay cambios de

forma de energía: depresión a presión

#/8R3S9/1#312R9=7#0:

3s politrópica

#ambios de forma deenergía: de cin;tica apresión



DESEMPE(O DE LOS COMPRESORES

3n el compresor centrifugola presión es aprox.constante para diferentesfluAos3n el compresor

reciprocante el fluAo esaprox. constante para unrango de presión3n compresor axial est%entre el centrifugo y elreciprocante



EFICIENCIA DEL COMPRESOR RECIPROCANTE

4epende de:Relación decompresión

2amaDo del cilindro

4iseDo de lasv%lvulas

8ateriales



TEORIA )*SICA COMPRESOR RECIPROCANTE

!. 3stado inicial '. #ompresión . 4escarga

+. 3xpansión (. 0dmisión



TEORIA )*SICA COMPRESOR RECIPROCANTE

3ficiencia volum;trica H #apacidad - 4esplazamiento del pistón

3f. $ol * I H !"" E * rL - JF Lc ELr H Relación de compresión

J H #p - #vc H espacio libre en el cilindro

L H factor de corrección * típicamente &I

otencia del #ompresor 6) H K R2*r JF! - JF!*J-*JF!-""m1 04M

H factor de compresibilidad para los gases reales

R H #onstante de los gases, !(+( - .8.J H #p-#vr H Relación de compresión1 04 H 3ficiencia 0diab%ticam H fluAo m%sico, Lb-min



Ener&+a de los "ompresores re"pro"antes



Control de los "ompresores re"pro"antes

$%lvulas de succión descargadas7n cilindro est% descargado cuando las v%lvulas de succión est%nmanual o autom%ticamente abiertas. Se tiene una descarga del &(, (",'( o "I para una ma?uina de doble cilindro.

6olsillos de los cilindros3ste dispositivo cambia el espacio vacío efectivo * por lo tanto laeficiencia volum;trica y es viable para servicios con una relación decompresión mayor o igual a ':!

6y passLos dos casos mencionados anteriormente reducen la capacidad delcompresor, el byFpass regresa un fluAo de gas al tambor de succión,con esta sistema se incrementa el consumo de energía



'enta,as de los "ompresores re"pro"antes

0ltas relaciones de compresión: en plantas de polietileno hasta("""" psig. Limitado a temp. y resistencia mec%nica delembolo

$olumen constante, presión variable

=lexibilidad a cambios en el eso molecular

2ecnología b%sica: =%cil de operar y de mantener

0lta eficiencia



Des$enta,as de los "ompresores re"pro"antes

Re?uerimientos exigentes para las bases de concreto y soportería

de las tuberías=luAo pulsante: 3sta pulsación puede ser transmita a otrose?uipos, complica la medición de fluAo

Sensible al contenido de sólidos y li?uido en el gas: Los empa?ues,anillos y v%lvulas son extremadamente sensibles

0ltos costos de mantenimiento: aprox. 7SN ( - 6) 0Do

>randes re?uerimientos de %rea para la instalación

Limitaciones para el maneAo de grandes volCmenes de gas: parafluAos superiores a '""" acfm se debe considerar el uso de

compresores centrífugos#ontaminación con el lubricante

3fectos de torción: 4ebido a las características pulsantes deltor?ue, se debe proteger el motor y el circuito el;ctrico. 7n volantese usa en algunos casos.



Teor+a b-s"a de los "ompresores "entr+#u&os

#ompresión 9sentrópica

*vJ H const. : #ompresión 0diab%ticareversible. 3ntropía constante, es ideal

#ompresión politrópica *vn H const. : 3s una compresiónirreversible, la entropía no es constante

#abeza :Representa la energíasuministrada al gas9sentrópica

olitrópica

4onde:

H presión absoluta$ H volumen molar

J H #p-#v

n H #onstante ?ue depende de las propiedadesdel gas, el enfriamiento al cuerpo delcompresor y las perdidas de energía debidos ala fricción y la irreversibilidad



Teor+a b-s"a de los "ompresores "entr+#u&os

otencia del #ompresor 6) H * OR2 J - *JF! *r *JF!.- J F !

*"""1p4onde:J H #p-#v

1p H eficiencia politrópicaR H !(+( - .8. H compresibilidad promedior H Relación de compresión d-sO H lb-min

2emperatura de salida 2d

2dF2s H P.*'(+&6)FL-*#p4onde:2s H 2emp. succiónL H perdida de calor hacia los alrededores, 627-hr H S#=8, P"Q=, !+.& psia

[ ]



E#"en"a poltróp"a de los "ompresores "entr+#u&os %de #lu,o a.al



Control de los "ompresores "entr+#u&os

Regulador de velocidad

L

I N E A

D E

S U R G E




Estran&ulamentoSe usa una v%lvula para modificar la resistencia del sistema. Se coloca en la succión puesto ?ue se tiene menorpresión, al restringir la v%lvula se incrementa el acfm lo ?ue incrementa la eficiencia del compresor

P'al$∆




0bsorber

>as

)%pass

ermite una gran flexibilidad, incrementa el fluAode gas y por lo tanto la demanda de potencia

6) * 12! J r *JF!- J E !

*JF! 4onde:

1 H numero de moles

2!H 2emperatura de succiónr H relación de compresiónJ H #p-#v

[ ]



Sur&e

#uando comienza el surge,el fluAo de gas cambia dedirección a trav;s del rotor,cambiando las fuerzas en el

eAe

0#=8

) p

, p i e s

Surge



'enta,as del "ompresor "entr#u&o

0lta disponibilidad, baAo mantenimiento: 1ormalmente puede

operar por m%s de cinco aDos sin parar para inspección#apacidad de maneAo de grandes fluAos

2olera el contenido de pe?ueDas cantidades de li?uido ypartículas en el gas

=luAo m%s estable: m%s f%cil la medición del caudal, el control,mínimos re?uerimientos de la fundación y soportería de lastuberías m%s simple

Rango de fluAo mayor : Se tiene un mayor rango de fluAo a unapresión relativamente constante

#ontaminación del gas de proceso: 3l sistema de sello se diseDapara ?ue el fluido de sello contaminado con el gas de proceso searuteado al sistema de tea

#ompatibilidad con el motor : 1o tiene problemas de torsión. Larelación 2or?ueF$elocidad es compatible con motores y turbinas



Des$enta,as del "ompresor "entr#u&o

Rango en el peso molecular : 4ebe diseDarse teniendo en cuenta elrango de peso molecular a maneAar

m-vH H x .8.- *R2

*4ensidad del vapor x *#abeza politrópica

6aAa eficiencia para baAos fluAos: 3l consumo de energía del compresorcentrífugo por debaAo de !""" acfm es '"IF"I mayor ?ue elreciprocante

osibilidad de estar en surge: Se re?uiere de un sistema de control ?ueprevenga este estado

Sofisticación : Re?uieren mayor conocimiento y capacidad para seroperados ?ue los reciprocantes

ρ ∆



Teor+a b-s"a de los "ompresores a.ales

La curva de la compresión en un compresor axial espolitrópica, igual ?ue un compresor centrifugo.

2iene una serie de cuchillas rotativas y estacionarias. La

rotativas imparten energía de velocidad la cual esconvertida a presión. Las estacionarias redireccionan elfluAo a la siguiente etapa de mayor presión.

3s muy usado en servicios de aire y nitrógeno



Control de los "ompresores a.ales

Regulador de velocidad 0l igual ?ue en los compresores centrífugos, es una manera muy flexible

para hacer el control.




3statores variables:

3s una manera mucho m%s eficiente ?ue el estrangulamiento para elcontrol de un compresor de velocidad fiAa

Se cambia el patrón de fluAo del gas a trav;s del compresor, medianteel cambio en el %ngulo de dirección de las cuchillas del estator.

3n algunos casos se usa en combinación con el sistema anterior




6ypass

0bsorber

>as



'enta,as del "ompresor a.al

0lta eficiencia: 3l compresor axial tiene de PI a I meAor eficiencia ?ueun centrifugo

2amaDo de la carcaza menor : #omparado con el centrifugo su carcazaes relativamente menor

6aAo mantenimiento: 3s tan confiable como el centrifugo

8ayor compatibilidad con una turbina de recuperación de calor : 3n lamayoría de los casos el compresor axial y el expansor giran mas cercade sus velocidades optimas ?ue el compresor centrifugo y el expansor

=luAo constante a un mayor rango de presión

#ompatibilidad con el motor : 1o tiene problemas de torsión. La relación

2or?ueF$elocidad es compatible con motores, turbinas de vapor oturbinas de gas

=luAo m%s estable: 0l igual ?ue los centrífugos el fluAo es m%s estable, enfabrica se calibra la garganta de entrada para medir el fluAo de en formaprecisa



Des$enta,as del "ompresor a.al

3nsuciamiento de las cuchillas: Si el filtro en la succión no est%operando adecuadamente, la cuchillas se pueden erosionar en %rasde alta velocidad, lo ?ue afecta grandemente el comportamiento

Sensible al Surge: Se re?uiere de un sistema para control deantisurge, normalmente el proveedor provee una TcaAa negraU con los

par%metros de velocidad, fluAo de entrada, presión diferencial, %ngulodel estator, etc.

Sofisticada tecnología: Se re?uiere para el an%lisis de problemas deexpertos

#osto: uede costar cerca de 7SN '"".""" a 7SN ("".""" m%s ?ue

el compresor centrifugo8aneAo de hidrocarburos: Se tiene poca experiencia para el maneAode gases diferentes al aire y nitrógeno

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