REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA

EDUCACIÓN UNIVERSITARIAUNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE VENEZUELA

EJE CACIQUE MARAPFG HIDROCARBUROS – GAS

Diseño de Procesos Compresores

Integrantes: Amaury CabreraFrancisco Durán

Introducción

Los compresores, imponentes equipos encargados de comprimir el gas, llevarlo desde una muy baja presión a otras más elevadas de acuerdo a los requerimientos del campo.

Estos equipos de altos calibre necesitan de ciertas consideraciones para funcionar correctamente, estas van desde presión, temperatura, flujo, hasta el material con que se diseñen, todas estas consideraciones técnicas varían de acuerdo al tipo de fabricante y, obviamente el uso que se le vaya a dar al equipo dentro de la industria.

1 Consideraciones de diseño en un compresor

Capacidad de un compresor

Temperatura crítica

Presión crítica

Relación de compresión

Relación de presión

1 Consideraciones de diseño en un compresor

Eficiencia de compresión Proceso adiabático

Proceso isotérmico

Proceso isentrópico

Proceso politrópico

Compresores Reciprocantes

1 Consideraciones de diseño en un compresor

Presión de Descarga NominalEs la máxima presión requerida de acuerdo con las condiciones especificadas por el comprador para un uso determinado. Temperatura de Descarga

Nominal: Es la temperatura más alta de operaciónpredecible, resultante de las condiciones específicas de servicio.

1 Consideraciones de diseño en un compresor

Compresor Centrífugo

Oleaje: Se refiere a la cíclica e inestable operación de un compresor dinámico a bajo flujo.

Punto Normal de Operación : Este es el punto de operación usual y en el cualse obtiene la óptima eficiencia deseada.

2. Factores Sensitivos en Costos de Inversión

Número de unidades compresoras instaladas en paralelo.

Tipo de compresor.

Tipo de accionador.Velocidad de

Flujo.

Requerimientos de cabezal.

Requerimientos de Potencia.Tipo de Control.

3. Factores que dañan las partes internas de un

compresor Contenido de Líquido

La presencia de líquidos en la corriente gaseosa, usualmente es dañina a los compresores y deberá evitarse diseñando un sistema de entrada apropiado.

Contenido de Sólidos

Partículas sólidas grandes en la corriente gaseosa pueden causar daños mayores en compresores de cualquier tipo. Partículas sólidas pequeñas, tales como desecho de soldadura, productos de corrosión, arena, etc, pueden dañar las válvulas y partes del revestimiento de los compresores reciprocantes.

3. Factores que dañan las partes internas de un

compresor Corrosión

Los constituyentes corrosivos en el gas deben ser identificados incluso para condiciones de operación transitorias. Tendencia al Ensuciamiento

El ensuciamiento de las partes internas de un compresor ocurre como resultado del arrastre de sólidos finos y la polimerización de monómeros insaturados.

4. Efecto del Reciclo

Si se elimina el condensado (luego de un enfriamiento) de la corriente de reciclo alrededor de un compresor que maneje una mezcla gaseosa, el peso molecular y otras propiedades del gas de reciclo cambian con respecto a las de la “alimentación fresca”.

5. Presión de Descarga

Normal:La presión de descarga especificada es aquella requerida en la brida de descarga del compresor ó a la salida del eliminador de pulsaciones a la descarga.Máxima:La presión de descarga máxima que un compresor de desplazamiento positivo es capaz de producir está limitada normalmente por la graduación de la válvula de seguridad a la descarga.

6.Presión de AjusteLa presión de ajuste es el máximo nivel de presión que puede ser alcanzado dentro del compresor, después de que éste se dispare y antes de que la presión sea venteada manualmente.

7 Temperatura de EntradaDebido a que la temperatura de entrada afecta tanto la velocidad de flujo volumétrico como el requerimiento de cabezal para un determinado servicio de compresión, el rango completo tiene que ser especificado.

8. Temperatura de DescargaLa temperatura de descarga del compresor está influenciada por la temperatura (absoluta) de entrada, la relación de presión, el valor del calor específico del gas, y la eficiencia de compresor.9. Etapas del Proceso

Los servicios de compresión de alta relación de presión comúnmente se separan en etapas de compresión múltiples y casi siempre incluye enfriadores entre etapas a fin de remover el calor generado en la compresión.

Razones para Diseñar el Proceso de Compresión por Etapas

10. Razones para Diseñar el Proceso de Compresión

por Etapas1. Para limitar la temperatura de descarga de cada etapa a niveles que sean seguros desde el punto de vista de limitaciones mecánicas o tendencia de ensuciamiento del gas.2. Para tener disponibles corrientes laterales, en la secuencia de compresión a niveles de presión intermedia, tales como en los sistemas de los procesos de refrigeración.3. Para aumentar la eficiencia total de compresión (a fin de obtener una reducción en potencia)

4. Para enfriar las entradas a las etapas y de ésta manera reducir los requerimientos de cabezal de compresión total, suficientemente a fin de reducir el número de etapas de compresión requeridas.

5. Para fijar el aumento de presión por etapa a las limitaciones de presión diferencial del tipo de maquinaria.

10. Razones para Diseñar el Proceso de Compresión por

Etapas

11. ControlPara decidir sobre el sistema de control de una unidad de proceso es importante conocer las variables de proceso que son importantes y las herramientas de control y medición requeridas para efectiva operación de la unidad.12. Cabezal

“Cabezal” es un término usado en la determinación de la cantidad de energía que debe ser añadida a cada unidad másica de gas para producir el incremento deseado de presión.

Requerimiento de Servicio:

12. Cabezal

Requerimiento de Servicio:

Las unidades que normalmente seutilizan son:1g =x

Joules de energía =Kilogramos de gas

metros de cabezal

Pie – lb de energía =lb de gas

Pie del cabezal

13. Condiciones Extremas de OperaciónEl diseñador del compresor debe :

Especificar el rango de los puntos de operación alterna que debe ser capaz

de aguantar el compresor.

Optimizar el diseño de la máquina para las condiciones de operación más

frecuentes.

Determinar el intervalo de tiempo entre cada condición de operación

especificada.

14. Consideraciones para el ArranqueA- Prueba Inicial con Aire

Se realiza a todas las

unidades compresoras para servicios de gas y aire, por un período corto, después de su instalación inicial,

después de trabajos mayores de mantenimiento, o antes de comenzar largos períodos de funcionamiento.

15. Objetivos de la Prueba Inicial con Aire 1. Verificar la limpieza y operatividad del aceite lubricante y los sistemas de sello

del eje.

2. Probar todas las señales permisibles de arranque, señales de alarmas y

paradas.

3. Revisión de las partes de desgaste (sellos de contacto, anillo de pistones,

dientes de engranaje, etc.) a baja velocidad y carga liviana, con altas velocidades de lubricación, y con

paradas frecuentes para enfriamiento e inspección.

4. Probar el encendido y apagado del accionador.

6. Verificación de alineamientos de acoplamientos y niveles de vibración con el

compresor y conductor a temperaturas cercanas a la temperatura de operación.

7. Dar oportunidad de entrenamiento al operador.

8. Soplado y/o secado de las líneas de proceso y equipos.

15. Objetivos de la Prueba Inicial con Aire

Una serie de corridas de prueba muy cortas e

intermitentes para probar la seguridad de una corrida

prolongada y para detectar problemas que puedan surgir

a velocidad máxima

Mezcla de helio–nitrógeno que recircula en el sistema

(Recirculación de una Mezcla de Gas Inerte) .

B- Circuito Cerrado para la Prueba Inicial

C- Riesgos al Circular Aire Los compresores centrífugos

con sellos de aceite y los compresores reciprocantes con cilindros lubricados no deberán operarse en ningún momento en un circuito cerrado usando

aire u oxígeno

En los casos donde el sistema requiera una inyección de

nitrógeno deberá ser especificada por el diseñador

D- Condiciones de Proceso

El diseñodor deberán considerar:

Probar el compresor y el accionador bajo flujo total

La operación eficiente de compresión a carga parcial. 16. Flexibilidad para Expansión

Especificar las condiciones de operación futuras

Estimados en la etapa de diseño, para poder especificar los sistemas de servicios

y estimar los costos de operación.

17. Requerimientos de Potencia

18. Reclasificación de la Capacidad del Compresor Operado

a Máxima CargaEl diseñador debe estipular:Si existe un margen entre el requerimiento de potencia nominal del compresor y aquel permitido por el elemento motriz, entonces

la calibración de la capacidad del compresor debe incrementarse hasta que

elaccionador quede a carga máxima

19. Condiciones Ambientales que afectan el diseño y las

instalaciones de todos los equipo de compresión

B-Rango de Temperatura Ambiente –Determina la clasificación climática de la zona

C-Polvo y Arena –Afecta piezas descubiertas del sistema

A-Altura –Afecta la lectura de algunos indicadores

20. Líquido en Corrientes GaseosasA- Riesgos Daños a los lubricantes Corrosión Erosión

B- Medios para Proteger los CompresoresEl diseño del sistema de compresión debe contemplar algunos sistemas de remoción de líquidos

21. Materiales para MaquinariasA- Corrosión con Esfuerzo de

Acero Super–Templado

Seleccionar acero con baja susceptibilidad (H2S+H2O)

22. Afectaciones a los Sellos del EjeA- Presión

Deben ser incluidas en la especificaciones de diseño las siguientes presiones:

Presión de entrada mínima Presión de entrada máxima

Presión de ajuste, luego de una paradaB- Ingreso de Sellador en la Corriente

Gaseosa Deberá indicarse la sensibilidad del

proceso a pequeñas cantidades de los siguientes selladores:

1. Aire atmosférico, en pequeñas cantidades.

2. Aceite lubricante, en pequeñas cantidades.

3. Gas amortiguador.

23. Exactitud de la Información de Ingeniería Suministrada por

el suplidor

Los Catálogos de ProductosLas Investigaciones de Pre–oferta

Las Propuestas ComercialesLas Ordenes de Diseño

Se deben obtener los datos de ingeniería a través de los siguientes

documentos:

24. Temperatura de DiseñoEs la temperatura del metal a la

condición más severa de presión y temperatura coincidentes, debe ser

entre 10 y 30°C superior a la temperatura máxima de operación

Compresores Centrífugos

«Máxima temperatura de trabajo de la carcaza» =Tem de descarga máx+

30°C

Compresores Reciprocantes y Rotativos

«Temperatura máxima permisible»= Temperatura nominal de

descarga+14°C

25. Presión de Diseño Es la presión a la cual la máquina

tiene que ser estructuralmente segura utilizada para

determinar el espesor mínimo de pared de las cavidades presurizadas

Compresores CentrífugosPresión máxima de trabajo = máxima

presión del compresor + máxima presión de succión + la presión diferencial que el

compresor está en capacidad de desarrollar

Compresores Reciprocantes y Rotativos

Presión de trabajo máxima permisible = presión de descarga nominal + 10% (o 175

kpa, 25psi)

26. Especificaciones del Compresor

El ingeniero de proceso debe llenar la Hoja de Especificaciones

Correspondiente con:

Los datos generales del Compresor Condiciones de operación para el

servicio que va a cumplir Tipo de gas y composición del

mismo Datos del sitio, y condiciones de los

servicios.

Conclusión