LECTURA - COMPRESIÓN DE GAS NATURAL (ESPAÑOL)

8/13/2019 LECTURA - COMPRESIN DE GAS NATURAL (ESPAOL)

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COMPRESION DE GAS NATURALNDICE

INTRODUCCINMetas del Mdulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

SECCIN 1 COMPRESIN DE GASIntroduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Compresin de Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Relaciones Termodinmicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Instalaciones de Compresin de Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Optimizacin de las Instalaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Revisin 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

SECCION 2 COMPRESORESIntroduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Categoras de Compresin de Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Compresores de Desplazamiento Positivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Compresores Dinmicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Caractersticas de Impulsores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Revisin 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

SECCION 3 ACCIONAMIENTOS (IMPULSORES)Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Tipos de Accionamientos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Motores de Combustin Interna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Motores Elctricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Turbinas de Gas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Utilizacin de la Energa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Revisin 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

SECCION 4 SELECCIN Y OPERACIN DE LAS INSTALACIONES DE COMPRESIONIntroduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Aplicaciones de Compresores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Configuraciones de las Instalaciones de Compresin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Rendimientos de la Unidad Compresora y Caractersticas Operativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Rendimientos de los Accionamientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Modos de Operacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Alarmas y Paradas de Emergencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Regulaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Revisin 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

RESUMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

GLOSARIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

RESPUESTAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61


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NOTAEl personal de operaciones utiliza una combinacin de habilidades,conocimiento, y tecnologa para alcanzar metas especficas. El objetivoclave del Programa de Entrenamiento para Controladores de Gas Natural, es mejorar el entendimiento de las bases tericas paradecisiones operacionales que se toman en el trabajo todos los das. Este programa de entrenamiento mejora las habilidades relacionadas con eltrabajo mediante el suministro de informacin relevante y actual quetiene una aplicacin inmediata para los empleados.

La informacin contenida en los captulos es terica. La descripcin deinformacin bsica facilita el entendimiento de la tecnologa y suaplicacin. Se han hecho todos los esfuerzos para reflejar principioscientficos puros en este programa de entrenamiento. Sin embargo, enalgunos casos, la teora pura presenta conflictos con la realidad prcticade las operaciones diarias. Nuestra ms importante prioridad durante eldesarrollo del material en el Programa de Entrenamiento paraControladores de Gas Natural, fue su utilidad para el empleado.

COMPRESIN DE GAS NATURALPROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA CONTROLADORESDE GAS NATURAL

1998 ENBRIDGE TECHNOLOGY INC.Prohibida su Reproduccin (April 2000)

ENBRIDGE TECHNOLOGY INC.Suite 502, PO Box 39810303 Jasper AvenueEdmonton, Alberta

Canada T5J 2J9

Telephone +1-780-412-6469Fax +1-780-412-6460

Reference - G4 Spanish GasCompression


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7. Todos los mdulos tienen una evaluacin basada en el desempeola performance. Cada tem de la evaluacin est relacionado con un objetivode cada seccin. Para prepararse para la evaluacin, deber aserciorarse deque haya revisado y entendido toda la informacin y que usted comprenditodo. Mucha gente revisa el material del mdulo antes de realizar laevaluacin.

8. Para ayudarlo en su aprendizaje y optimizar su tiempo, los trminos, losconceptos y los principios nuevos estn sobre impresos en letra negrita,acompaados por sus definiciones en letra cursiva. Estos tTambin estnlistados en el glosario de trminos suministrado al final del mdulo.

9. Muchos lectores han tenido xito leyendo el resumen y el glosario. Lostems en del glosario tienenestn con referencias cruzadas, para relacionarloscon el lugar del mdulo donde fueron presentados en primer al lugar donde primero aparecen. De esta manera, si hay un tema o una definicin queusted no reconoce, lo podr localizar fcilmente en el mdulo.


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SECCIN 1

COMPRESIN DE GAS

INTRODUCCINLa primera seccin de este mdulo se centra en las leyes y principios cientficosque explican los efectos de la compresin del gas natural. Esta seccin tambin

describe las unidades e instalaciones de compresin, y explica los diversos procesos de la compresin. Adems, incluye un anlisis de las regulaciones yestndares que rigen el diseo, construccin y operacin de las estacionescompresoras.

OBJETIVOSUna vez concluda esta seccin del mdulo, usted podr: identificar los efectos de la compresin en los volmenes y velocidades del

flujo de gas.

relacionar La Primera Ley de Movimiento de Newton con la compresin degas. diferenciar entre los procesos isentrpico, politrpico e isotrmico de

compresin de gas. reconocer el ndice de compresin y cndo se lo utiliza. reconocer el efecto de la compresin en la temperatura del gas. identificar los equipos primarios y auxiliares asociados con las instalaciones

de compresin de gas. reconocer las regulaciones y estndares que rigen el diseo, construccin y

operacin de las instalaciones y estaciones compresoras. relacionar la configuracin de las estaciones compresoras para optimizar la

operacin de las caeras.

3COMPRESIN DEGAS NATURAL


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COMPRESIN DE GASLa Primera Ley de Movimiento de Newton se aplica a la transmisin del gas atravs de una caera. En el caso de la circulacin del gas, una cada en la presin se produce como consecuencia de friccin en las caeras. Esta cada secompensa al elevar la presin del gas, en un proceso denominado compresin.

Los compresores se utilizan para aumentar o elevar la presin del gas en unacaera de transmisin de gas.

La compresin es necesaria para enviar gas desde el sitio de produccin hasta lahornalla (quemador) del consumidor. Aumentar la presin del gas en su lugar deorigen hace que el mismo fluya hasta el sitio de distribucin. Cuando se

comprime el gas para aumentar la presin, la velocidad del flujo puede aumentar o mantenerse igual. Si se respetan los lmites de la presin es posible mantener la produccin. El flujo de gas en una caera est afectado por las leyes demovimiento.

PRIMERA LEY DE MOVIMIENTO DE NEWTON La Primera Ley de Movimiento de Newton establece que un cuerpo en reposo permanecer en reposo, y un cuerpo en movimiento permanecer enmovimiento, a menos que una fuerza en desequilibrio acte sobre l . Si seempuja un objeto sobre una superficie sin friccin, el mismo se acelera,aumentando su velocidad. Si dicha fuerza se anula, el objeto contina

movindose. La friccin es una fuerza contraria al movimiento que acta sobre cualquier cuerpo en movimiento. Un objeto que se mueve a lo largo de una superficiecontina movindose siempre que la fuerza de impulsin sea mayor a la fuerzade friccin. Al retirar la fuerza que acta sobre el objeto, ste se desacelera.

FLUJO DE GASLa velocidad del flujo en una caera es aproximadamente proporcional a la razcuadrada de la cada de presin. Comprimir gas para aumentar la presintambin implica que se puede aumentar la produccin.

Para lograr la optimizacin de la caera, los diseadores seleccionan unamezcla apropiada de medidas de tubos y compresores para distribuir la cantidadde gas deseada. Al aumentar el nmero de compresores en los lugares dondeestn ubicadas las estaciones compresoras a lo largo de la lnea de transmisin,la velocidad del flujo aumenta sin crear la necesidad de presiones operativasextremadamente elevadas en la caera. Sin embargo, la decisin de aumentar elnmero de estaciones compresoras implica un impacto en los costos operativos.

COMPRESIN DEGAS NATURAL

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA CONTROLADORES DE GAS NATURAL


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Figura 1Tpica configuracinde una estacin compresora

RELACIONES TERMODINMICASLa presin, el volumen y la temperatura se encuentran muy relacionades entre s

en cualquier gas. Al comprimir un gas, su temperatura aumenta mientras que susvolmenes disminuyen. Por consiguiente, con frecuencia es necesario enfriar el gasentre las etapas de compresin, utilizando un interenfriador.Un interenfriador(enfriador intermedio) es un tipo de intercambiador de calor que utiliza aire oagua para eliminar el calor del gas entre las etapas de compresin.


Vlvula depurga de launidad

Enfriadoresde agua

Vlvulade alivio

Vlvula dealivio

Vlvula de alivio

Lnea decombustible

Regulador decombustible

Tubera

Vlvula esclusalateral de succinde la estacin

Vlvula dederivacindel seperador

Vlvulas laterales dederivacin de la estacin

Vlvula esclusa lateralde descarga de la estacin

Vlvula deretencion

Separador

Medidor

Vlvulapresurizadade la unidad

Vlvula dederivacin

de la unidadVlvulade descargade la anidad

Cabezal de gasde descarga

enfriador del gas

Cabezal degas desuccin

Vlvulade controlde reciclaje

Vlvulade controlde lapresin desuccin dela unidad

Vlvula desuccin dela unidad

Vlvulade alivio


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PROCESOS DE COMPRESIN En la mayora de los compresores de gas, la cmara de compresin se enfracon el agua que se bombea a travs del sistema refrigerante del compresor. Estemtodo de enfriamiento se denomina camisa refrigerada por agua .

Si se comprime un gas sin enfriarlo, el proceso se denomina isentrpico . Uncompresor que no utiliza interenfriamiento no ser completamente isentrpico,ya que algo de calor se irradiar desde la superficie del compresor.

Si se comprime un gas con un enfriamiento perfecto que garantiza unatemperatura constante durante toda la compresin, el proceso se llamaisotrmico . La compresin isotrmica slo existe en teora. En realidad, los

procesos de compresin pueden ubicarse entre los isentrpicos y losisotrmicos. Los procesos politrpicos son los procesos de compresin queestn entre los isentrpicos y los isotrmicos.

Figura 2Comparacin de la relacin existente entre la presin y el volumen en distintosprocesos de compresinLas reas sombreadas indican la cantidad de trabajo que requiere cada proceso alaumentar la presin desde PS (succin) a PD (descarga). El proceso isotrmico(puramente terico) es el que menos trabajo requiere; el isentrpico, el que ms requierede los tres. El proceso politrpico refleja un compromiso con el esfuerzo de trabajoubicndose entre el isentrpico y el isotrmico.

Si un compresor tiene varias etapas de compresin, con interenfriamiento entrelas etapas, la compresin se realizar siguiendo el proceso politrpico con"pasos" que se aproximen al proceso isotrmico en los puntos de enfriamiento.



Ps

PD

P

IsentrpicoV

Ps

PD

P

PolitrpicoV

Ps

PD

P

IsotrmicoV

cantidad detrabajo requeridopor el compresor


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Figura 3Comparacin de la presin y el volumen en los procesos de compresin deetapas mltiples.Las reas sombreadas muestran el trabajo requerido si la presin aumenta de PS a PD, enun proceso politrpico de etapa simple. Si se enfra el gas despus de cada etapa, elvolumen en la etapa siguiente disminuye. Esto se manifiesta por la lnea slida querepresenta el proceso politrpico con interenfriamiento. El rea azul representa el trabajoahorrado por dicho proceso.

El trabajo que se requiere para comprimir el gas es el producto de la presin yel volumen. Una compresin isotrmica es la que menos trabajo requiere. Sinembargo, es imposible construir un compresor que utilice el proceso isotrmico, por lo tanto, se usa el mtodo de enfriamiento (interenfriamiento y/o camisarefrigerada por agua). El interenfriamiento y/o enfriamiento de agua en camisareduce considerablemente el trabajo. Los compresores reales (a diferencia de lostericos) tienen una temperatura de descarga mayor que la temperatura desuccin.

Cuando se utiliza el sistema de enfriamiento para reducir el calor, se requierenetapas de enfriamiento posteriores menos costosas y ms pequeas. Tambin esnecesario aplicar el sistema de enfriamiento despus de que se haya completadoel proceso de compresin. El enfriamiento posterior no contribuye a reducir loscostos de energa, pero puede ser requerido para otras razones. Para citar unejemplo, se debe enfriar el gas antes de que ingrese en las caeras subterrneasrevestidas para evitar daos que pueda provocar el calor al revestimiento de lostubos.


Ps

PDP

Proceso Isotrmico

V

Trabajo ahorradoProceso politrpicoProceso politrpicocon interenfriamiento

E t a p a

3

E t a p a 2

E t a p a 1

Ps

PD =Presin de descarga= Etapa intermedia 2 de presin

= Etapa intermedia 1 de-presin

= Presin de succin

Total del trabajo requeridopara elevar la presin P a Ps d

Trobajo ahorrado por el usode etapas multiples einterenframiento

Referencias


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NDICE O RELACIN DE COMPRESINCuando se selecciona un compresor, es til contar con una cifra que determinela cantidad de compresin que se va a necesitar. Para determinarla se emplea loque se conoce como relacin de compresin. La relacin de compresin es unndice que se calcula como la relacin entre la presin absoluta en la descarga

y la presin absoluta en la succin.

Indice de compresin (presiones absolutas)

TEMPERATURA DE DESCARGA

La temperatura de descarga de cualquier etapa se puede calcular con la siguientefrmula:

donde,

Td = temperatura de descarga (grados Kelvin)Ts = temperatura de succin (grados Kelvin)Pd = presin de descarga (absoluta)Ps = presin de succin (absoluta)K= relacin de calor especfico (usar 1,3 para gas natural)

EJEMPLO:Un compresor reciprocante tiene una presin de succin de 500 kPa abs y una presin de descarga de 1500 kPa abs. La temperatura de succin es de 15 C(288 K). Cul ser la temperatura de descarga?

La temperatura de descarga (Td) ahora puede ser calculada de acuerdo con lafrmula:



PdPs


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INSTALACIONES DE COMPRESIN DE GASUna estacin o instalacin de compresin de gas tiene una o ms unidadescompresoras y equipo auxiliar asociado.

Cada unidad compresora cuenta con un accionamiento y un compresor. Laconexin de los accionamientos y compresores puede ser integral o separable,configuracin de eje simple o doble.

UNIDADES DE COMPRESINLos compresores reciprocantes pueden ser integrados o separables. En unaunidad compresora integral , el accionamiento y el compresor reciprocantescomparten el mismo cigeal. Si el accionamiento y el compresor reciprocantesno comparten el mismo cigeal, se forma una unidad compresora separable .

Los compresores reciprocantes generalmente tienen cilindros mltiples dediversas configuraciones. Pueden tener una sola etapa o etapas mltiples, coninterenfriamiento o enfriamiento posterior.

Los compresores dinmicos son accionados por turbinas de uno o dos ejes. Lasturbinas de dos ejes son ms apropiadas para el accionamiento de loscompresores de lneas de transporte. En dicha configuracin, la turbina de potencia que acciona al compresor dinmico no est conectada al eje de laseccin de combustin de la turbina. Esto hace posible que cada eje funcione auna velocidad distinta.Los compresores dinmicos accionados por turbinas de diseo de eje simplehacen que el compresor y el equipo de accionamiento giren a la mismavelocidad.



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EQUIPO AUXILIARPara reforzar la operacin eficiente y segura de las principales unidades decompresin y para acondicionar el gas en proceso, se utiliza una serie deequipos auxiliares. Estos pueden comprender: purificadores de entrada que retienen los lquidos de arrastre antes de la

compresin. purificadores intermedios y de entrada para eliminar los hidrocarburos

pesados. interenfriadores que enfran el gas antes que ingrese en las etapas secundarias

y/o adicionales de compresin. enfriadores de salida que enfran el gas antes de descargarlo en la caera a

alta presin. un suministro de aire para el motor de accionamiento, con filtro y silenciador. un sistema de enfriamiento del agua que consiste en una bomba circulante, un

enfriador y un sistema de control para mantener el agua a temperaturasoperativas.

generacin de energa (que en reas remotas puede utilizar calor residual). sistemas de escape de gases con atenuador de ruidos y aislamiento trmico

que pueden estar ligados a los sistemas de recuperacin de calor paracalefaccin de edificios o generar vapor.

sistemas de control y monitoreo para todos los parmetros en losaccionamientos, compresores y sistemas de control de servicios. Estossistemas incluyen alarmas y sistemas de paradas de emergencia (PE).

sistemas de calor y ventilacin que incluyen ventiladores circulantes,extractores de techo y radiadores.

construcciones y cercos de seguridad para proteger la maquinaria del clima ydel vandalismo.

Finalmente, estn los sistemas de lubricacin que consisten en bombas, filtros yenfriadores. Antes de la puesta en marcha, una bomba de prelubricacin lubricalas superficies de los cojinetes y elimina el aire del sistema de lubricacin. La bomba de prelubricacin se detiene cuando la bomba principal del motor alcanza la presin de operacin. Puede cumplir una doble tarea como de postlu- bricacin despus de que la unidad se haya detenido, para mantener un flujo deaceite durante el perodo de enfriamiento.




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ASPECTOS REGULADORESCdigos y estndares especficos rigen el diseo, construccin y operacin de lasinstalaciones y estaciones compresoras. stos han sido estipulados en formaconjunta por industrias y organismos reguladores para garantizar operacionesseguras y eficientes.

Estos cdigos y estndares pueden agruparse de la siguiente manera:


CONSIDERACIONES Ubicacin acceso fcilGEOGRAFICAS proximidad de los servicios

distancia a la que se encuentranlas propiedades adyacentes

Topografa condiciones del suelo caractersticas del terreno drenaje estabilidad nivelacin

emisionesCONSIDERACIONES Calidad del ruido (atenuadores,DE DISEO Medio Ambiente silenciadores de entrada)

escapes (NOx , CO2, gas de alivio) eliminacin de residuos, control de

prdidas, contenciones

Diseo de las seleccin del materialInstalaciones vibracin grado/serie de caeras,

dimensiones tamao de unidad distribucin/disposicin

Seguridad de sistemas de proteccinlas Instalaciones altura de las edificaciones

salidas mltiples material no combustible

PROCEDIMIENTOS Construccin autorizaciones soldadura a presin

Operacin registros presiones de operacin precauciones

Inspeccin y Mantenimiento programas


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OPTIMIZACIN DE INSTALACIONESDependiendo de la longitud de una caera de transporte, puede ser poco prctico lograr el flujo deseado con una simple cada de presin continua. Encambio, basndose en estudios de costo-beneficio y/o en exigencias reguladoras, puede ser ms prctico aumentar la presin a lo largo de toda la caera en formaintermitente, en vez de utilizar un compresor de gran tamao en la cabecera conuna alta presin de descarga para cubrir el total de la prdida de carga. En cadaestacin compresora, es posible aumentar la presin para compensar las prdidascausadas por la friccin. De este modo, se puede mantener la velocidad del flujoy la caera puede funcionar a una presin ms baja.

Figura 4Comparacin de los compresores mltiples con un compresor simpleEl efecto que las estaciones compresoras mltiples provocan sobre la presin en unacaera puede compararse a la cada de presin registrada en el caso de un compresor simple ubicado en la misma lnea.



Si no hay estaciones compresoras intermediasel compresor debe ser grande y la tubera debesoportar presiones ms elevadas.

Con cuatro estaciones intermedias,la tubera es de una graduacin menor y los compresores son de menor tamao. P

r e s i

n d e l a l i n e a

Compresor Estacin Estacin Estacin Estacin Punto de Inicial intermedia 1 intermedia 2 intermedia 3 intermedia 4 Entrega


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REVISIN 11. Como consecuencia de la friccin que se produce en la caera, la

presin del gas que fluye ______.

a) disminuye b) aumentac) permanece constanted) vara

2. El proceso que aumenta la presin del gas es el/la ______

a) interenfriamiento b) purificacinc) difusind) compresin

3. La compresin del gas para aumentar la presin tambin ______.

a) disminuye la necesidad del enfriamiento b) aumenta la produccinc) aumenta el volumen del gasd) aumenta la calidad del gas

4. Cuando se comprime el gas sin enfriamiento, el proceso sedenomina ______.

a) isentrpico b) isotrmicoc) politrpicod) agua en camisa

5. El ndice que se calcula como la relacin entre la presin absoluta dedescarga y la presin absoluta de succin es el ndice ______.

a) isotrmico b) de descargac) de succind) de compresin



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SECCIN 2

COMPRESORESINTRODUCCINEsta seccin del mdulo se refiere a los distintos tipos de compresores utilizados para comprimir gas natural e incluye descripciones de compresores deDesplazamiento Positivo (DP) y dinmicos.

OBJETIVOSUna vez concluda esta seccin del mdulo, usted podr: identificar dos categoras de compresores de gas. relacionar dos tipos de compresores de desplazamiento positivo con sus

caractersticas operativas. reconocer dos mtodos para controlar la capacidad de un compresor

reciprocante. identificar el efecto en la presin de un gas cuando disminuye su velocidad. relacionar dos tipos de compresores dinmicos con sus caractersticas

operativas. reconocer mtodos para controlar la capacidad de los compresores dinmicos.



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CATEGORAS COMPRESORAS DE GASHay dos categoras principales de compresores: El compresor de Desplazamiento Positivo (DP) el compresor de desplaza-

miento positivo confina una cantidad determinada de gas y eleva su presinreduciendo su volumen.

El compresor dinmico el compresor dinmico convierte una repentinadisminucin de la velocidad del gas en presin.

COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTOPOSITIVOHay dos tipos de compresores de desplazamiento positivo: reciprocantes y rotativos

En un compresor de DP reciprocantes, los pistones se desplazan hacia adelante yhacia atrs en cilindros para comprimir el gas.

Figura 5Compresor de DP ReciprocanteEl compresor de DP es accionado por un mecanismo motriz. Generalmente, elaccionamiento del compresor funciona a gas natural.




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Figura 6Compresor de DP con rotor helicoidal

En los compresores de DP rotativos, el gas es comprimido por la accin demiembros que rotan forzando al gas a ocupar un volumen menor. Los rotoreshelicoidales comprimen el gas moviendo una cantidad determinada a lo largo desus ejes y de este modo los espacios en la cmara de compresin disminuyen progresivamente. Como resultado de esto la presin aumenta.

Los compresores de DP rotativos pueden accionarse por medio de turbinas,motores de combustin interna u algn otro tipo de mecanismo motriz.Generalmente, los mecanismos motrices utilizan el gas natural como fuente decombustible.

Figura 7Compresor de DP con rotor con paletas deslizantesLas paletas deslizantes tensadas con resortes confinan y comprimen cantidades de gas.

Los compresores con paletas deslizantes utilizan estas paletas deslizantestensadas con resortes y deslizan radialmente sobre un rotor posicionado excntri-camente, confinando una cantidad de gas que es forzada a ocupar un espacio encontinua disminucin. De este modo, aumenta la presin.

Los compresores de DP son de uso comn en las aplicaciones a pequea escala.


Rotor helicoidal

Paletas rotoras deslizantes


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CARACTERSTICAS OPERATIVAS DE LOS COMPRESORESDE DESPLAZAMIENTO POSITIVOLa aplicacin primaria de los compresores de desplazamiento positivo seencuentra en las situaciones con ndices altos de compresin. Los compresores deDP estn disponibles en un amplio rango de ndices de compresin y capacidad.Los compresores de DP operan sobre la base de un volumen de succin fijo quese mueve a una velocidad constante. Los cambios en las caractersticas del gastienen poco efecto sobre la operacin de los compresores de DP.

En un compresor de accin simple, un pistn en un cilindro se conecta a uncigeal a travs de una biela. El cigeal es accionado por un accionamiento o por un mecanismo motriz. El suministro de combustible para el motor deaccionamiento del compresor generalmente es gas natural. Mientras el cigealdel compresor gira, la biela, que est diseada para soportar grandes cargas,mueve el pistn.

Figura 8Carrera de succin para el compresor recipro-cante de simple accinEl pistn se est desplazando hacia abajo y el gasingresa al cilindro a travs de una vlvula de unasola direccin. El gas slo puede fluir en unadireccin, por lo tanto, slo si la presin en elcilindro es menor que la presin aguas arriba.

Figura 9Fin de la carrera (recorrido) de succin en elcompresor Recprocante de Accin Simple El pistn est en laparte inferior de su recorrido y el gas no entra nisale del indro, en este momento el cilindro estlleno de gas.



vlvulade entrada

vlvula de salida

pistn decompresin

biela

cigeal

Succin Comienzo de la compresin


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COMPRESIN DEGAS NATURAL 19

Figura 10Carrera de descarga para el compresor reciprocante de accin simpleEl pistn se est desplazando hacia arriba, comprimiendo el gas, y forzndolo hacia afueraa travs de la descarga, que es una segunda vlvula de una sola direccin.

Figura 11

Fin de la carrera de descargaEl espacio que queda entre el pistn y las vlvulas a esta altura se llama volumen dedespejo o de espacio muerto El gas a baja presin no puede comenzar su ingreso alcilindro a travs de la vlvula de entrada hasta que el pistn se haya desplazado losuficientemente lejos hacia la parte inferior del cilindro, de forma tal que la presin en elcilindro sea menor que la presin de succin. Las cavidades de espacio muerto cambian elvolumen de despejo del cilindro.

Succin Comienzo de Descarga la compresin

espacio muertovolumen de la

cmara decompresin

Succin Comienzo de Descarga Punto muerto la compresin superior. Todas las vlvulas cerradas


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COMPRESOR DE DOBLE ACCINLa mayora de los compresores reciprocantes utilizados en la industria del gasson del tipo de doble accin. En un compresor de doble accin, la compresin se produce en forma alternada en ambos extremos del cilindro, como consecuenciael flujo es ms constante y tiene una capacidad mayor. La compresin de dobleaccin casi duplica la capacidad de compresin de la unidad.

Cada cilindro tiene un pistn simple con vlvulas de succin y de descarga tantoen el extremo del cigeal como en el extremo del cilindro. La empaquetaduraque se coloca en el extremo del cigeal previene que algn escape de gas ingreseen la cruceta, donde la potencia es transferida desde el accionamiento hasta elcompresor. La cavidad de espacio muerto est ubicada en el cabezal del cilindro.

Figura 12Operacin de un Compresor Reciprocante de Doble AccinCon un compresor de doble accin, la succin y descarga ocurren en ambas direccionesde cada carrera. Mientras la cmara del cabezal del cilindro se comprime, la cmara delextremo del cigeal se llena con gas de entrada y viceversa. La capacidad de control delvolumen de la cmara de compresin se encuentra en el extremo del cabezal del cilindro.La descarga de la vlvula en ambos extremos (el extremo del cabezal del cilindro o delcigeal) disminuir la cantidad de gas procesado por el compresor. La compresin dedoble accin aumenta la capacidad casi dos veces.



Cigeal Vstago Cabezal del Dos Vlvulas Pistn Cabezal del del pistn extremo del de descarga cilindro cigeal

Biela Cruceta Sello Dos vlvulas Camisa de Espacio inverto de agua variable

succin


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CONTROL DE CAPACIDAD EN LOS COMPRESORES DEDESPLAZAMIENTO POSITIVOLa capacidad de un compresor reciprocante puede estar controlada por: control de velocidad descarga de vlvula y cavidades de espacios muertos

El control de velocidad es la variacin que existe en la velocidad del accionamiento(rpm) para cambiar la produccin porque la produccin o gas procesado por elcompresor es directamente proporcional al nmero de carreras (recorridos).

Durante la descarga de la vlvula , la vlvula de succin se mantiene abierta,

para disminuir la produccin en el volumen de ese cilindro . Algunos sistemassofisticados mantienen la vlvula abierta slo durante una parte de la carrera,con un control de capacidad muy fino y sensible.

Las cavidades de espacios muertos aumentan o disminuyen el volumen de despejo o la cantidad de gas nuevo que se introduce al cilindro con cadacarrera. El gas en las cavidades de espacios muertos se expande cuando el pistn retrocede. Esto previene que el gas nuevo a baja presin ingrese alcilindro durante una parte de la carrera.

COMPRESORES DINMICOSHay dos tipos de compresores dinmicos: centrfugos y axialesUn compresor centrfugo utiliza un impulsor de cuya rotacin transmite energaal gas. Esto permite una operacin continua con una presin de descarga y flujoconstante. En comparacin, un compresor de DP puede tener variaciones msnotables.

En los compresores axiales, el gas se desplaza y se comprime en un circuitorecto, paralelo al rotor y al eje. El aumento de presin se logra por medio de lainteraccin de una serie de aletas tipo turbinas (labes), estacionarias y rotativas.

Todos los compresores dinmicos, independiente si el flujo es axial o centrfugo,operan basndose en los principios generales establecidos enla Ecuacin de

Bernoulli. La Ecuacin de Bernoulli, relaciona la presin de un fluido con suvelocidad . Tanto la presin como la velocidad son tipos de energa. La energatotal en un fluido debe ser constante, a menos que se incorpore o se extraiga parte de energa. Si la velocidad disminuye, y no se incorpora o extrae energa,la equiparacin demuestra que debe aumentar la presin. La Ecuacin deBernoulli es la base para calcular presiones, flujos y seleccin de las condicionesoperativas apropiadas.



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OPERACIN DE LOS COMPRESORES DINMICOSEl impulsor en un compresor dinmico puedegirar a velocidades de hasta 24000 rpm,dependiendo del accionamiento. El impulsor incorpora energa al gas al aumentar suvelocidad. El gas a alta velocidad que sale delimpulsor ingresa en un difusor, en donde lavelocidad del gas disminuye. No hayextraccin de energa del gas en el difusor, por lo tanto, de acuerdo con la Ecuacin deBernoulli, la presin aumenta a medida que

disminuye la velocidad.Figura 13El Flujo del gas a travs del compresor dinmicoEl impulsor rotativo acelera el gas que ingresa. Lavelocidad, al ser forzada dentro del difusor, disminuyedebido al mayor volumen. Al no haber cambio algunoen la energa, la presin aumenta.

CARACTERSTICAS DEL IMPULSORLos compresores dinmicos pueden tener una variedad de formas de impulsores para distintos requerimientos de presin y flujo. Hay varios tipos de impulsorescentrfugos, identificados por las distintas formas de las aletas y rotores.

Las aletas rotativas de los compresores pueden ser planas o curvas. Las aletas planas se denominan aletas rotoras radiales por que se extienden en forma radiala 90 desde el eje motor. Las aletas curvas pueden encorvarse hacia atrs, endireccin contraria a la de la rotacin, o hacia adelante con las puntas sealandoen la direccin de rotacin. Los distintos diseos de aletas y colocacin tienenun efecto importante en la operacin del compresor.

Figura 14Impulsor del compresor dinmico centrfugocon aletas colocadas hacia adelante.Las aletas estn encorvadas en la direccin de larotacin. Las aletas colocadas hacia adelanteproducen una velocidad relativamente baja,capacidad compresora de alto volumen.



Entrada

Salida

Impulsor

Difusor


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Figura 15Impulsor del compresor dinmico centrfugo conaletas colocadas hacia atrsLas aletas encorvadas hacia el lado opuesto de ladireccin de rotacin proporcionan una presin continuaa lo largo de la aleta del impulsor. Estas aletas propor-cionan una rotacin a alta velocidad asociada con lapresin alta, por consiguiente el ritmo del flujo eselevado.

Figura 16

Impulsor del compresor dinmico centrfugo conaletas radialesLos impulsores cerrados son el caso ms tpico de loscompresores centrfugos de gas natural. En esteejemplo, el impulsor est cerrado y las aletas estn a 90grados del eje motor. Estas aletas rectas tienden a ser autolimpiables y a menudo se usan cuando el polvo olos slidos suspendidos deben pasar a travs de launidad..

Figura 17Impulsor del compresor dinmico centrfugo conaletas cerradas hacia atrsEste impulsor cerrado tiene aletas que se curvan haciael lado opuesto de la direccin de rotacin. Estosimpulsores con aletas cerradas hacia atrs tienen unrendimiento mayor que otras configuraciones de aletas.

Figura 18Impulsor de compresor dinmico de flujo axialFlujo axial quiere decir que el gasse desplaza en una direccin

paralela al eje sobre el rotor. Losimpulsores de flujo axial puedenmanejar capacidades mayoresque los impulsores centrfugos,pero tienen menor capacidad deincremento de presin.



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USO DEL COMPRESOR DINMICOTanto la capacidad del compresor de flujo axial como la del compresor dinmico centrfugo, pueden controlarse si se cambia la velocidad de la turbinao se realiza una desviacin (by-passing) en el compresor.

Al aumentar la velocidad de la turbina, la cantidad de gas que atraviesa elcompresor y la velocidad del gas aumentan.

La desviacin (by-passing) consiste en reciclar una porcin del gas de descargahacia el sector de succin del compresor. No es un proceso muy eficiente pero permite que el compresor funcione sin problemas y en forma continua.

Los cambios en las caractersticas del gas pueden afectar la operacin delcompresor dinmico. En las aplicaciones donde la calidad puede variar, tal comolas aplicaciones de los sistemas colectores de produccin, se recomienda el usode compresores de DP. Para las aplicaciones en los sistemas de transmisin endonde pueden existir menos variaciones en la calidad del gas, es posible el usode los compresores dinmicos.




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REVISIN 21. Las paletas deslizantes confinan y comprimen una cantidad de gas en

el compresor ______.

a) rotativo b) reciprocantec) centrfugod) axial

2. El compresor ______ retiene el gas y aumenta su presin al reducir suvolumen.

a) dinmico b) de desplazamiento positivoc) centrfugod) axial

3. Al mantener la vlvula de succin abierta, la capacidad efectiva demanejar caudal disminuye. Este mtodo de control de la capacidad sedenomina ______

a) control de velocidad b) descarga de la vlvulac) cavidad de espacios muertosd) desviacin (by-passing)

4. En el compresor axial, se comprime el gas en un circuito recto paralelo ______ y al eje.

a) al cigeal b) al difusor

c) a la cavidad de espacios muertosd) al rotor



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5. Los compresores dinmicos tienen una variedad de ______ , paradistintos requerimientos de presin y flujo.

a) tamaos del pistn b) formas del impulsor c) paletas deslizantesd) interenfriamientos

6. La capacidad de un compresor dinmico puede controlarse cambiando _______.

a) el voltaje

b) la presin del aceitec) el pistnd) la velocidad del accionamiento

Las respuestas estn al final de este mdulo




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SECCIN 3

ACCIONAMIENTOS(IMPULSORES)

INTRODUCCINEsta seccin enfoca los distintos tipos de accionamientos, o planta motriz, que seusan para girar los ejes de los compresores analizados en la Seccin 2. Todos loscompresores, de desplazamiento positivo o dinmicos, tienen un eje y la funcinde estos accionamientos es hacer girar dicho eje. En esta seccin del mdulo secomparan las caractersticas, ventajas y desventajas operativas de cada tipo deaccionamiento.

OBJETIVOSUna vez concluda esta seccin del mdulo, usted podr: reconocer las caractersticas operativas de los accionamientos con motores de

combustin interna de dos y de cuatro tiempos. identificar las caractersticas operativas del accionamiento de un compresor

con motor elctrico. enumerar las caractersticas del accionamiento de un compresor a turbina de

gas. diferenciar entre el motor de combustin interna, la turbina de gas y los

accionamientos elctricos de los compresores de gas. reconocer las diferencias en la utilizacin de energa para cada categora de

los accionamientos de los compresores.



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TIPOS DE ACCIONAMIENTOSUn compresor transmite energa al gas en forma de presin. Debido a que laenerga no puede ser creada o destruida, la misma debe tener una fuente. Todoslos compresores, de DP o dinmicos, tienen un eje y el accionamiento debe girar dicho eje.

Los siguientes tipos de accionamientos son de uso comn motores de combustin interna turbinas de gas y motores elctricosEstos accionamientos usan un eje rotativo para transformar la energa provenientede combustibles fsiles (gas natural o combustible lquido) o electricidad enenerga mecnica. En algunos casos, el motor est integrado al compresor,tal que los dos componentes comparten el mismo eje. Cuando el motor y elcompresor son dos unidades discretas conectadas entre s, se les denominaseparables.

Figura 19El accionamiento del compresor de combustin internaEl eje del accionamiento se conecta al eje del compresor, transmitiendo la energarequerida.



Atenuador Tanquede agua

Descarga

AccionamientoPurificador

Succin

Acoplamiento

Compresor

Enfriador


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Figura 22Diagrama esquemtico deuna carrera de impulsin enun motor de 4 tiemposUna buja enciende la mezcla alcomienzo de la tercera carrera.El gas en expansin provenientede la combustin resultanteempuja el pistn hacia abajo.Esto es la carrera de impulsin.

Figura 23Diagrama esquemtico de la carrera de descarga en un motor de 4 tiemposEn la cuarta carrera, el pistn se desplaza hacia arriba, empujando hacia afuera los gasesde escape.

MOTOR DE DOS TIEMPOSOtro motor de accionamiento comn del compresor es el motor de combustininterna de dos tiempos. Muy similar al motor de cuatro tiempos en lo querespecta al combustible y a la operacin general, el motor de dos tiempos tiene

diferencias y caractersticas operativas importantes. La diferencia esencial es lacombinacin de impulsiones en cada carrera.

Las carreras de compresin y de impulsin en el motor de dos tiemposcombinan las carreras de admisin, compresin, impulsin y descarga, que sedesarrollan individualmente en el motor de cuatro tiempos. Debido al flujocontinuo de aire fresco, no se requiere ningn sistema de vlvulas complejo paralas funciones de entrada y expulsin.



Carrera de Admisin

Carrera dePotencia

Carrera deCompresin

Se produce elencendido

Carrera deCompresinCarrera de Admisin Carrera deEscapeCarrera dePotencia

Escape


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Figura 24Diagrama conceptual de la carrera decompresin en un motor de dos tiemposCuando el pistn est cerca de la parte inferior de lacarreras, un turbo compresor o un sistema de barridode aire provoca un ingreso de aire fresco y expulsalos gases de escape o combustin hacia afuera. Elpistn se desplaza hacia arriba, comprimiendo el aire.

Figura 25Diagrama conceptual de la carrera de impulsin en un motor de dos tiemposCuando el pistn se eleva, se inyecta el gas bajo presin dentro del cilindro. En la partesuperior de la carrera, la buja enciende la mezcla de aire/combustible comprimida. Laexplosin empuja el pistn hacia abajo, iniciando el ciclo otra vez.

El motor de dos tiempos genera ms potencia para su peso que el motor decuatro tiempos. El motor de dos tiempos tiene una carrera de impulsin por revolucin del cigeal, mientras que el motor de cuatro tiempos con el que se

est comparando tiene una carrera de impulsin cada dos revoluciones. Tanto elmotor de cuatro tiempos como el de dos tiempos generalmente usan el gasnatural que se encuentra disponible en sitio como combustible.

Buja

Orificio de entradaOrificio de escape

BujaIngreso decombustible

Se produce el encendido




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MOTORES ELCTRICOSLos motores elctricos utilizan magnetismo para hacer girar un eje. Este principio de operacin se basa en el hecho de que los polos iguales se repelen ylos polos opuestos se atraen. Los motores elctricos consisten en un rotor que semonta encima de un eje y un estator fijo. Cuando una corriente elctrica pasa atravs de un conductor se produce un campo magntico. El campo magntico enel rotor es atrado hacia o repelido por el campo magntico en el estator de talmanera que esto hace que el rotor gire.

Figura 26Motor elctrico

Los motores elctricos representan la opcin ms eficiente en el consumo deenerga y son ms confiables y requieren menos mantenimiento y monitoreo quelos motores a gas. Adems, son menos ruidosos y prcticamente no producenemisiones qumicas. Los motores que funcionan a gas se deben monitorear paragarantizar que sus emisiones se encuentren dentro de los lmites establecidos por

las regulaciones ambientales. Existen menos equipos secundarios asociados conlos motores elctricos que con los motores a gas, pero existe el peligro de unarco elctrico o de chispas elctricas en presencia de gas natural.



Ncleo del estator Estator Rotor revestido en acero

Bobinado del estator

Cerramiento

Ventilador externo

Estructura dehierro fundido

Cubierta protectora del extremo

EjeCojinetes


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TURBINAS DE GASLa turbina de gas tiene capacidad para funcionar a velocidades mucho mselevadas que el motor de combustin interna o el motor elctrico. Velocidadeshasta 24000 rpm son comunes.

En las turbinas de gas, la entrega de potencia depende de la velocidad y de la torsin.

Si la potencia que se requiere de un accionamiento es constante, la torsindisminuye a medida que aumenta la velocidad. Cuando la torsin es mayor serequieren piezas mayores y ms resistentes. Por lo tanto, los accionamientos conelevadas rpm pueden ser mucho ms pequeos. Una turbina de gas puederequerir menos espacio fsico que el requerido por un motor de combustininterna de la misma potencia

Hay muchas variaciones en la turbina de gas. Al analizar los accionamientos deturbinas para la compresin de gas natural, las variaciones ms comunes son lasconfiguraciones de dos ejes o de eje simple. Cada una tiene caractersticas yaplicaciones especficas, segn se describe a continuacin.

CONFIGURACIN DE UNA TURBINA DE GAS DE DOS EJESUn diseo de dos ejes es bastante normal para los compresores de gas. En estediseo, hay dos turbinas. Una turbina hace funcionar el compresor del motor y laotra turbina mediante un eje externo acciona el compresor externo.

La turbina de aviacin es unaconfiguracin comn de dosejes. Los gases calientes quenormalmente propulsa unavin hacia adelante se usan para hacer funcionar unaturbina de potencia separada,conectada a un compresor degas externo.

Figura 27Diagrama conceptual del accionamiento de un compresor con turbinas de gas dedos ejesEl aire es descargado del compresor hacia la cmara de combustin donde se inyectacombustible y se enciende la mezcla. Los gases de combustin se expanden a travs deuna turbina para accionar el primer eje y para accionar las turbinas generadoras depotencia. Estas turbinas accionan el compresor de gas a travs del segundo eje.


Entrada de AireCompresor

de aire

GasCali-ente

Turbogeneradores Impulsor

DescargaGas

Combustible

Succin

Accionamiento

Cmara decombustion

Compresor de gas

Escape


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TURBINA DE GAS DE EJE SIMPLEEn un diseo de eje simple, todoslos elementos giran sobre un ejecontinuo simple y por lo tantofuncionan a la misma velocidad. Elimpulsor del compresor y el rotor de la turbina estn fijos en un ejesimple. Al cambiar la velocidad dela turbina la capacidad y la presinde salida del compresor aumentan.

Figura 28Diagrama conceptual de un motor con turbina de eje simpleSe mezcla el aire que se comprime en el compresor con combustible en la cmara decombustin. La mezcla de aire/combustible, encendida en la cmara de combustin, seexpande a travs de la turbina. La accin de la rotacin de la turbina hace girar tanto alcompresor de aire en la entrada como al compresor de gas.

UTILIZACIN DE LA ENERGALos motores elctricos son energticamente ms eficientes que los motores decombustin interna o que las turbinas de gas. El costo unitario de la energaelctrica, sin embargo, es por lo general ms elevado que el costo del gas natural.

Por consiguiente, es ms costoso usar motores elctricos que motores a gas.En reas en donde la electricidad no est disponible fcilmente, el costo deconstruir lneas de transmisin y subestaciones elctricas es por lo general prohibitivo. Mientras que en aquellas reas en donde la demanda elctrica vara,se pueden aplicar precios altos durante los perodos de demanda pico. Losmotores elctricos, por lo tanto, slo se usan cuando es econmicamente posible.

En general, para accionar los compresores es ms costo-eficiente usar motoresque funcionan a gas que motores elctricos. Esto sucede en reas remotas endonde no hay suministro elctrico y en aplicaciones en que el requerimiento deenerga vara.

El diseo de una estacin compresora requiere proyecciones exactas de costosde operacin y mantenimiento, especialmente el costo del combustible. Ya quelos gastos de combustible de una estacin compresora representan tanto comoun 75% del costo operativo total, el costo del combustible es un factor importante al momento de elegir el compresor y accionamiento apropiado.

La seleccin de accionamientos de compresores de turbina o de combustininterna generalmente dependen de los niveles de presin y caudal. Las instala-ciones que requieren presiones y flujos altos, por lo general funcionan con losaccionamientos de compresores con turbina.



Combustible

Succin

Accionamiento

Cmara decombustion

Air

Compresor de aire

Descarga delcompresor de gas

TurbinaEscape


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REVISIN 31. Cuando el accionamiento y el compresor son dos unidades discretas

conectadas entre s, se denominan ______

a) integrales b) separablesc) independientesd) nicas

2. Al comienzo de la carrera de impulsin en el accionamiento delcompresor con _________, se enciende el gas, empujando el pistnhacia abajo.

a) turbina de gas de dos ejes b) turbina de gas de eje simplec) motor elctricod) motor de combustin interna

3. ______determina(n) la distribucin de potencia de la turbina de gas.

a) Las cavidades de espacios muertos b) La velocidad y la torsinc) El voltajed) La presin de entrada

4. El accionamiento que tiene un eje continuo simple en el que todos loselementos giran a la misma velocidad es un /una ______.

a) turbina de gas de eje simple b) turbina de gas de dos ejesc) turbina de gas de aviacin

d) motor de dos tiempos



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5. En un motor elctrico, el estator est ______.a) fijo en su lugar b) montado en el ejec) incorporado en el impulsor d) ubicado en la parte inferior del cilindro

6. El accionamiento del compresor de gas que puede funcionar a lavelocidad ms alta es la/el ______.

a) turbina de gas b) motor elctricoc) motor de dos tiemposd) motor de cuatro tiempos

7. El accionamiento que opera utilizando magnetismo es el/la ______.

a) turbina a gas b) motor de dos tiemposc) motor elctricod) motor de cuatro tiempos

8. El accionamiento ms eficiente en el consumo de energa es el /la _______.

a) motor elctrico b) turbina de gasc) motor de dos tiemposd) motor de cuatro tiempos

9. En reas remotas, por lo general es ms costo-efectivo usar ______

a) motores elctricos

b) accionamientos que funcionan a gasc) turbinas accionadas por energa solar d) motores magnticos

Las respuestas estn al final de este mdulo.




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SECCIN 4

SELECCIN Y OPERACIN DEINSTALACIONES DECOMPRESININTRODUCCINLa ltima seccin de este mdulo analiza los factores que deben considerarsecuando se seleccionan y se operan las instalaciones de compresin. En elcontexto del equipo y las instalaciones de compresin se analizan las configura-ciones, rendimientos, requerimientos de potencia, modos de operacin, yalarmas y paradas de emergencia asociadas.

OBJETIVOSUna vez concluda esta seccin del mdulo, usted podr: identificar tres reas principales de aplicacin de las estaciones compresoras

de gas natural. enumerar los factores que deben considerarse en el momento de seleccionar un compresor para una aplicacin determinada.

relacionar las configuraciones reciprocantes integrales/separables con suscaractersticas respectivas.

relacionar la configuracin centrfuga/turbina con sus caractersticas. diferenciar entre las categoras de los rendimientos operativos de los

compresores. reconocer el efecto que tengan los accesorios, tales como bombas y

generadores, sobre el rendimiento total de una unidad compresora. relacionar la potencia al freno con la compresin de gas

identificar cuatro modos bsicos de operacin de las estaciones decompresin.

reconocer los contratiempos anunciados por la instrumentacin y los sistemasde control de la estacin compresora.



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ESTACIONES DE ALMACENAMIENTOLos compresores de almacenamiento bombean el gas hacia reservorios ocavernas de almacenamiento subterrneo. Esto se realiza en tiempos de bajademanda, como es el caso del verano. De este modo, el gas se encuentradisponible durante el invierno cuando las demandas alcanzan su nivel ms alto.Frecuentemente se requiere que los compresores de almacenamiento operen enuna gran amplitud de regmenes de presiones y de flujo. Por lo general, loscompresores de almacenamiento son compresores reciprocantes porque loscompresores dinmicos no proporcionan la flexibilidad necesaria. La potencianominal de los compresores de almacenamiento puede estar comprendida entre750 kw y 4500 kw. En cada estacin se pueden utilizar varios compresores.

ESTACIONES DE TRANSMISINLas estaciones compresoras de transmisin pueden ser de gran tamao y puedencontener varias unidades de compresores. Los compresores de transmisin estnubicados a lo largo de una caera destinada a transportar gas natural a travs degrandes distancias. Existe una amplia flexibilidad en lo que respecta a laeleccin de accionamientos y compresores en una estacin de transmisin. Losregmenes del flujo y las presiones en estas estaciones por lo general no estnsujetas a variaciones muy importantes.

CONFIGURACIONES DE LASINSTALACIONES DE COMPRESINAl seleccionar un compresor para una aplicacin especfica, se deben considerar varios factores, incluyendo el caudal, la presin de succin y la presin dedescarga. Los ingenieros encargados del diseo examinan los compresoresconstruidos por varios fabricantes para hallar el compresor que mejor se adapte asus requerimientos. Es importante que los compresores sean correctamentedimensionados: un compresor subdimensionado no podr comprimir la cantidadrequerida de gas; un compresor sobredimensionado operar ineficientemente.

Figura 29Una tpicainstalacin decompresin agran escala


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Otros factores importantes que se deben considerar cuando se selecciona uncompresor incluyen: el tipo de servicio las propiedades del gas a comprimir la ubicacin de la estacin compresora las instalaciones o servicios disponibles.

TIPO DE SERVICIOEl tipo de servicio en el que se utilizar el compresor es muy importante y tieneun gran impacto en lo que respecta a la seleccin del compresor y

accionamiento. Los ingenieros, con la colaboracin de los fabricantes decompresores, deciden si es ventajoso incluir elementos tales como compresor multietapas y refrigeracin interetapa.

PROPIEDADES DEL GASLas propiedades del gas son muy importantes en la seleccin del equipo. Lagravedad especfica de los hidrocarburos ms pesados es mucho mayor que lade los gases como el metano (el principal componente del gas natural). El propano es tres veces ms denso que el metano a presin atmosfrica. Los gasesms pesados tienen mayor viscosidad y reducen el rendimiento de uncompresor, aunque los compresores dinmicos estn ms afectados que loscompresores de DP. Si el gas es cido [por ejemplo, que contenga sulfuro dehidrgeno (H2S)], se deben tomar medidas especiales. El gas sulfuroso, en presencia de humedad, es corrosivo. Deben usarse materiales resistentes a lacorrosin, aunque de ese modo se eleve el costo del equipo. El gas sulfurosotambin es muy txico y prcticamente no se puede tolerar ningn tipo deemisiones. Por lo tanto, se requieren sellos especiales en los compresores.

INSTALACIONES Y UBICACIN DE LA ESTACINCOMPRESORALa ubicacin de una estacin compresora debe ser seleccionada con muchocuidado, tomando en cuenta los factores tcnicos y geogrficos y la proximidadde los servicios. El ruido es siempre algo que se debe considerar y siempre setoman medidas para que sea lo menos molesto posible. Las edificaciones de lasestaciones compresoras por lo general tienen material de aislacin para reducir la transmisin del ruido al medio ambiente. Adems, un sistema de baflessimilares a los que se usan en un auto como atenuador de ruidos pero de mayor tamao, son de gran ayuda para silenciar los escapes.




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CONFIGURACIONES DEL COMPRESOR RECIPROCANTE Normalmente, el compresor y el accionamiento se montan juntos sobre un patnunitario. La mayor parte del equipo de refrigeracin y lubricacin como lainstrumentacin se instalan sobre el patn. El compresor y el accionamientoestn conectados por transmisin de correa o acoplamiento del eje. Elacoplamiento del eje se usa en instalaciones de mayor tamao. En estos casos,los ejes del accionamiento y del compresor deben estar alineados uno con el otro(ver Figura 19 en este mdulo para tener un ejemplo de una unidad compresorade eje acoplado montado sobre un patn).

Figura 30Diagrama esquemtico de un compresor y accionamiento integral

Los compresores estn a menudo disponibles como una unidad integral con un

accionamiento. Esto sucede en el caso de los compresores reciprocantes y conmotores a pistn. En estos diseos, se usa el mismo cigeal tanto para el motor como para el compresor, eliminando la necesidad de utilizar los acoplamientos.

Los compresores muy grandes, como los que se usan en las estaciones detransmisin, por lo general son integrales. Estos compresores y accionamientosgeneralmente se instalan sobre fundaciones de hormign. Se pueden alinear ycolocar en el lugar.

CONFIGURACIN CENTRFUGA /DE TURBINALos compresores centrfugos generalmente se operan a velocidades muy altas. Siel accionamiento no puede operar a estas velocidades, es posible utilizar unelevador de velocidad. Los motores elctricos, por ejemplo, en raras ocasiones pueden operar por encima de las 3600 rpm. Los elevadores de velocidad rara vezse utilizan porque disminuyen significativamente el rendimiento mecnico delsistema.


Pistn de accionamiento

Bielas de conexin

Pistn de compresinCigeal


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COMPRESIN DEGAS NATURAL42

COMPRESIN DE ETAPAS MLTIPLESLos compresores reciprocantes, centrfugos y axiales pueden estar configurados para operar en etapas mltiple o simple. Las etapas mltiples aumentanenormemente el rango operacional de cualquier tipo de compresor.

En el compresor centrfugo, no hay interenfriamiento. En cambio, el gas dedescarga de una etapa pasa directamente hacia el sector de succin de la etapasiguiente. Los compresores centrfugos realizan un proceso politrpico que seaproxima ms a un proceso isentrpico. Los compresores axiales por lo generalson de etapas mltiples.

Figura 31Compresores de etapas mltiplesUn corte transversal en el que se observa un compresor centrfugo de etapas mltiples.

PARTES ROTATIVAS

PARTES ESTACIONARIAS

Cavidad de descarga

Ensamblaje delextremo del selloy cojinete dedescarga

Salida del portapaletas

Cavidad desuccinImpulsor

Ensamblaje delestator

Entrada delportapaletas

Desagote de laestructura

Perno Central

Eje

Ensamblaje delextremo del selloy cojinete desuccin


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SELECCIN DE LA UNIDAD COMPRESORAEl tipo de compresor seleccionado se basa en cada aplicacin especfica. Uncompresor reciprocante puede manejar bajos caudales y alta presin. Loscompresores centrfugos son los que mejor funcionan a mayores caudales perono proporcionan la misma capacidad de presin de descarga. Los compresoresde flujo axiales tienen capacidad para caudales muy elevados con presin dedescarga limitada.

Figura 32Rango aproximado de operacin de varios tipos de compresoresLos ingenieros usan grficos para que el rango de operacin ptimo coincida con laaplicacin especfica. La compresin de transmisin normal se ubica dentro del rango de lapresin de descarga de 103 y 104. Pueden hallarse valores mayores a estos niveles en lasaplicaciones de procesos. Las aplicaciones en produccin frecuentemente son menoresque este rango.

La seleccin de las unidades compresoras y sus configuraciones tambindepende del rendimiento de las unidades que se toman en consideracin.


10

10

102

102

103

10410

5

106

103 104 105

Reciprocante

Axial

Centrfugo

Velocidad del flujo (103m3/d reales)

P r e s i

n d e D e s c a r g a

( k P a )


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44 COMPRESIN DEGAS NATURAL

RENDIMIENTO Y CARACTERSTICASOPERATIVAS DE LA UNIDAD COMPRESORAEl rendimiento de los compresores puede cuantificarse en tres expresionesdiferentes. Ellas son: volumtrica mecnica y adiabtica /politrpica.Estas categoras se aplican de la misma forma a los compresores dinmicos y deDP. Los compresores dinmicos tienen dos caractersticas de operacinadicionales que incluyen:

estabilidad y pulsacinAnalizaremos cada uno de estos rendimientos y caractersticas operativas.

RENDIMIENTO VOLUMTRICO El rendimiento volumtrico equivale a aquella proporcin del volumen delcilindro en un compresor reciprocante que se utiliza en cada carrera paracomprimir gas. El volumen de despejo que ya se analiz en este mdulo es lacausa principal de un mal rendimiento volumtrico, pero existen algunas otrasineficiencias adicionales de menor orden que son introducidas por el volumenen las vlvulas. Si el gas que se comprime es propano, u otro gas ms pesado,tambin se puede disminuir el rendimiento volumtrico.

RENDIMIENTO MECNICO El rendimiento mecnico cuantifica la cantidad de energa perdida comoconsecuencia de la friccin en las piezas mecnicas en un compresor. Lafriccin se produce cuando dos superficies en movimiento entran en contacto.

La lubricacin y los cojinetes se utilizan para reducir la friccin lo mejor posible, pero siempre se produce un poco de friccin. Para un compresor centrifugo, los tpicos rendimientos mecnicos estn entre 97 y 99%, lo queimplica que slo entre 1 y 3% de la energa que ingresa al compresor se pierde

como consecuencia de la friccin. Los compresores reciprocantes y los de DProtativos tienen mayor friccin, y por lo tanto los rendimientos mecnicos sonms bajos. Si se emplea una caja de engranaje para aumentar o reducir velocidad, integrada al compresor, el rendimiento mecnico se reduce todavams.


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RENDIMIENTO ADIABTICO/POLITRPICO El rendimiento adiabtico/politrpico relaciona la entrada terica en elcompresor con la entrada real para un ciclo de compresin. Se usa paradescribir las caractersticas de los compresores dinmicos y de los de DP. En lamayora de los casos, el rendimiento que se utiliza ser politrpico antes queadiabtico. El rendimiento adiabtico se puede usar slo si no se produce unatransferencia de calor en el compresor (ciclo isentrpico). Para los compresoresreciprocantes, el rendimiento politrpico/adiabtico toma en cuenta alrendimiento volumtrico.

ESTABILIDADLa estabilidad es un aspecto importante a tomar en cuenta para los compresoresdinmicos. Cualquier compresor dinmico tiene un flujo mximo con el que puedefuncionar.Si la velocidad del flujo excede este lmite, las prdidas de friccin quese producen dentro del compresor son tan elevadas que no hay aumento de la

presin en todo el compresor. Esta condicin se denomina estrangulacin(choke) . La estrangulacin no causa daos al compresor, a menos que se mantengaen funcionamiento durante prolongados perodos de tiempo. Sin embargo, laestrangulacin malgasta energa porque la energa que ingresa al compresor no seutiliza para el gas.

PULSACIN La pulsacin es una condicin que se produce cuando hay muy poco flujo quecircula a travs de un compresor dinmico. Cuando los flujos son bajos, elcompresor es muy inestable y el flujo puede ir en la direccin contraria,desplazndose del sector de descarga al de succin. Si la pulsacin se produceen un ciclo, la presin de descarga vara, y esto hace que el compresor vibre. Sila pulsacin persiste, pueden producirse daos en el compresor y las caerasasociadas.

RENDIMIENTOS DE LOS ACCIONAMIENTOSAdems de los rendimientos de las configuraciones del compresor, se debe

tomar en cuenta el total de los rendimientos de los accionamientos de loscompresores. Recuerde que esto incluye una combinacin de los motores decombustin interna, de las turbinas de gas y de los motores elctricos. Elrendimiento de cada uno puede analizarse por separado.


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Los motores de combustin interna deben operarse a su potencia nominal para lograr el rendimiento mximo. Los rendimientos trmicos (trabajo tilcomo fraccin de la entrada de energa) tienen un rango que va desde 25 a40%. Este rendimiento puede mejorarse cuando estn equipados conturbocompresores.

Los rendimientos de las turbinas de gas pueden incrementarse por encima desu 18-28% bsico, utilizando sistemas de recuperacin del calor, dependiendode marca y modelo.

Los motores elctricos con potencias nominales altas tienen rendimientosentre 85 y 95% si operan con cargas nominales. Si funcionan a potenciasnominales ms bajas, los rendimientos disminuyen.

RENDIMIENTO TOTAL DE LA UNIDADLa sumatoria de los factores de rendimiento de los compresores y losrendimientos operativos de los accionamientos de los compresores no proporciona, por s misma, el rendimiento total de la unidad.

Los accesorios tales como bombas, generadores, compresores de aire yventiladores estn compartidos por el accionamiento y el compresor. Estosaccesorios disminuyen el rendimiento total de la unidad.

REQUERIMIENTOS DE POTENCIASe pueden calcular los requerimientos de potencia para lograr el rango ptimode operacin. El primer paso es la determinacin de los requerimientos de la potencia al freno del compresor.

POTENCIA AL FRENO La potencia que requiere un compresor para operar segn una serie decondiciones se denomina potencia al freno. La potencia al freno de uncompresor se calcula utilizando la siguiente ecuacin:

Donde:

W = potencia al freno en vatios

Pt = potencia terica

a/p= factor de rendimiento politrpico /adiabtico

m = factor de rendimiento mecnico



xW


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La potencia terica es la potencia tericamente requerida para comprimir ytransmitir una cantidad dada de gas de acuerdo con un proceso especfico .Como consecuencia de las prdidas mecnicas y los rendimientos inadecuadosque se producen en el ciclo de compresin, segn lo establecido por losrendimientos mecnicos y politrpicos/adiabticos respectivamente, la potenciaterica no es la potencia que se necesita para operar un compresor. La potenciaal freno es la potencia que el accionamiento debe transmitir al compresor paraque pueda operar segn una serie de condiciones establecidas.

Figura 33Grfico depotenciaaproximadaLos ingenieros usaneste tipo de grficopara determinar lapotencia al freno (eneste caso, para uncompresor recipro-cante sin interenfri-amiento). Esimportante observar que la potencia alfreno es aproximadaya que no todos loscompresores tienen

el mismorendimiento.

Para utilizar el grfico de potencia aproximada, siga los siguientes pasos:1. Encuentre el ndice de compresin total sobre el eje horizontal.2. Trace una lnea vertical hacia arriba hasta lograr una interseccin con el

grfico en las etapas de compresin 1, 2 3 segn sea necesario.3. Trace una lnea horizontal hacia la izquierda hasta el eje vertical. La

numeracin que aparece en este eje es en W/m3/h.4. Para hallar la potencia necesaria, tome la velocidad del flujo (que se refiere

tanto a una temperatura de succin y absoluta de 101,325 kPa) ymultiplquelo por el nmero del paso 3. As obtendr la potencia al freno envatios. (Para cambiar la potencia a kw, divida por 1000).


Potencia Aproximada Requerida para comprimir gas

ndice de compresin total basado en presiones absolutas

10

15

20

2530

40

5060708090100

150

200

250300

400

500

etapa 1

etapa 2

etapa 3

1 1.5 2 2.5 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 60 70 80 100

V a t

i o s p o r m e t r c

b i c o p o r

h o r a

( T e m

p e r a

t u r a

d e s u c c

i n y

( a b s ) d e 1 0 1 , 3 2 5 k P a )


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El ejemplo siguiente demuestra el procedimiento. En este ejemplo, se requiereun compresor reciprocante de etapa simple para comprimir el gas desde 2500 kPahasta 7500 kPa. La velocidad del flujo ser de 30.000 m3/h, (referido a la presin atmosfrica y temperatura de succin). Se puede utilizar el grfico parahallar la potencia al freno aproximada del compresor.

Primero, calcule la relacin de compresin. El gas pasar desde los 2500 kPahasta los 7500 kPa; esto significa que el ndice de compresin total es 3. Parautilizar el grfico, trace una lnea desde 3 sobre el eje horizontal hasta llegar a lacurva. A continuacin, trace una lnea desde el punto de interseccin hasta el ejehorizontal a la izquierda. La interseccin da aproximadamente 44 W/m3/h.

La potencia al freno aproximada puede calcularse al multiplicar esta cifra(44 W/m3/h) por el caudal.

W = 44 x 30.000 = 1.320.000 W

Observe que se supone que los factores de rendimiento adiabtico / politrpico yel factor mecnico son 1.

La potencia al freno para esta aplicacin en particular es aproximadamente 1320 kW.

Es comn que el fabricante del compresor determine el resultado del rendimientocon respecto a los requerimientos de la potencia al freno para el caso de variasvelocidades de flujo y aumentos de presin. Esta informacin est contenida en

un grfico que se encuentra disponible para aquellos que adquieren y usan loscompresores.

MODOS DE OPERACINUna estacin compresora puede tener varios grados de automatizacin. Lossistemas de control y los requerimientos del personal varan dependiendo delnivel de automatizacin. Deben cumplirse con los procedimientos de operaciny mantenimiento adecuados para garantizar una operacin segura y eficiente.Las situaciones anormales suelen ocurrir, por lo tanto es importante resolverlascorrectamente cuando se presentan. Esta seccin proporciona informacindetallada acerca de algunos factores que deben considerarse durante laoperacin de una estacin de compresin.

Existen cuatro modos bsicos de operacin de la estacin compresora: modo de atencin manual modo de atencin automatizado modo automatizado, sin atencin modo automatizado, controlado a distancia.




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MODO DE ATENCIN MANUALEn unaestacin con atencin manual, los operadores de la estacin completantodas las tareas manualmente. El personal del lugar se encarga de la puesta enmarcha y parada del equipo, del monitoreo del equipo, de los ajustes operativosy tambin se encarga de las situaciones anormales y de emergencia. Este tipo deestacin debe estar atendida siempre que se encuentre en funcionamiento.

MODO DE ATENCIN AUTOMATIZADOEn unaestacin con atencin automatizada, los sistemas de instrumentacincontrolan la mayor parte de las funciones de rutina . Sin embargo, la estacintambin debe contar con personal siempre que est en funcionamiento ya que

estos sistemas no pueden resolver las situaciones anormales o de emergencia.Los operadores deben resolver este tipo de situaciones en el lugar donde estinstalado el equipo.

MODO AUTOMATIZADO, SIN ATENCINEn unaestacin automatizada sin atencin , todos los sistemas estncontrolados por instrumentacin y/o sistemas de computacin. Estos sistemas pueden reaccionar ante situaciones anormales o de emergencia. Este tipo deestacin puede estar atendida slo durante el da. La mayora del personal queest en este tipo de estacin desempea tareas administrativas y de manten-imiento, a diferencia de las tareas de operacin rutinarias.

MODO AUTOMATIZADO , CONTROLADO A DISTANCIAEn lasestaciones automatizadas atendidas por control remoto, las funcionesde control y la informacin se transmiten al Centro de Control remoto . ElCentro de Control monitorea y controla varias estaciones. Adems del controlque se describe en la atencin automtica, el sistema puede establecer y/o leer parmetros operativos y controlar el equipo desde un lugar remoto.

ALARMAS Y PARADAS DE EMERGENCIAEl grado de proteccin requerido para los dispositivos de alarmas y paradas estdirectamente relacionado con el riesgo y el costo de perder lo que se protege ascomo tambin con los requerimientos de entes reguladores.La instrumentacin y los sistemas de control de la estacin compresora adviertencuando se presenta alguno de los siguientes tres tipos de contratiempos: alarma parada de la unidad o parada de emergencia (PE)



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A continuacin se detallan algunos de los equipos y sistemas que tienen alarmasy/o dispositivos de parada.


EQUIPO MONITOREO DEL ALARMAS Y/O PARADAS

SISTEMA

COMPRESORYMOTOR Aceite de lubricacin Presin baja Nivel bajo Temperatura elevada Diferencial del filtro elevado

Refrigerante Temperatura elevada

Nivel bajo

MOTORDECOMBUSTININTERNA Turbocompresor Velocidad excesiva

Rodamientos Temperatura Desgaste

COMPRESOR Cilindros Temperatura elevada Baja presin de succin. Presin de descarga elevada

EQUIPO AUXILIAR Purificadores Nivel de lquido elevado

Suministro de aire Presin de control baja

MOTORESELCTRICOS Sistema de potencia Nivel del voltaje Sin corriente elctrica

Bobinado Temperaturas

ESTACIN Incendio Deteccin de calor Deteccin de humo

Gas Gas sulfuroso Gas combustible


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REGULACIONESLos organismos reguladores federales, provinciales y locales establecenrequisitos relativos al medio ambiente, seguridad y capacitacin. Se debenenviar informes a estos organismos con regularidad. Peridicamente se realizaninspecciones a las instalaciones. Todas las consideraciones de regulacin debenestar correctamente documentadas, de conformidad con las leyes, las regula-ciones y la poltica de la compaa.

REGISTROS DIARIOSEl mantenimiento de los registros diarios es una parte muy importante en laoperacin de cualquier instalacin industrial y las estaciones compresoras noson una excepcin. Cada pieza principal del equipo cuenta con un libro deregistros. En el se registran todas las inspecciones, tareas de mantenimiento,mantenimientos mayores y reparaciones junto con las condiciones operativas.De estos registros es posible determinar la operacin de la estacin mseficiente y tambin realizar pronsticos de confiabilidad.

Los libros diarios pueden incluir: temperaturas (succin, descarga, entre etapas, aceite lubricante, enfriamiento

del agua, atenuadores) presiones (succin, descarga, aceite lubricante) niveles de aceite velocidades del compresor / motores vibracin uso de la potencia anlisis (aceite lubricante, agua de refrigeracin, gas de escape) y comentarios del operador y observaciones personales.Esto es esencial en todos los programas de mantenimiento y planes para lasacciones correctivas.




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REVISIN 41. En una unidad de compresin integral, tanto el accionamiento como el

compresor utilizan el _______.

a) pistn b) cilindroc) impulsor d) cigeal

2. La configuracin de la unidad en la que el compresor y elaccionamiento son unidades independientes se denomina_______..

a) separable b) integralc) de etapas mltiplesd) de etapa simple

3. El elevador de la velocidad se utiliza muy rara vez por que _______..

a) es muy costoso

b) disminuye el rendimiento mecnico del sistemac) no es confiabled) retiene y difunde el calor

4. Los compresores de flujo axiales pueden alcanzar velocidades de flujomuy elevadas pero tienen limitaciones en lo que respecta a _______..

a) aumentos en la presin b) enfriamientoc) rendimiento de la unidadd) control del volumen



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5. Las tres aplicaciones ms importantes de las estaciones decompresores de gas natural son _______.

a) almacenamiento, perforacin, transmisin b) produccin, exploracin, almacenamientoc) recuperacin, produccin, transmisind) transmisin, produccin, almacenamiento

6. Un compresor de produccin _______..

a) aumenta la temperatura del gas proveniente de la boca del pozo b) bombea gas hacia cavernas subterrneasc) transporta gas natural a travs de largas distanciasd) trata el gas al eliminar el H2S

7. El tipo de rendimiento del compresor que mide la porcin del volumendel cilindro utilizado en cada carrera se denomina rendimiento______

a) volumtrico b) mecnicoc) adiabticod) politrpico

8. Los rendimientos de las turbinas de gas pueden mejorar ms all desus rendimientos bsicos del _______. al utilizar sistemas derecuperacin del calor.

a) 8-18% b) 18-28%c) 28-48%d) 48-60%




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9. La potencia que un compresor requiere para operar de acuerdo conuna serie de condiciones se llama _______..

a) potencia terica b) estabilidadc) potencia al frenod) rendimiento trmico

10. El/Los modos bsicos de operacin de las estaciones compresoras son _______.

a) por control automtico unicamente

b) atencin manual, auto atendidas, sin atencin automticac) por control remoto automtico, sin atencin automtica, atencin

automtica, atencin manuald) por control manual unicamente

11. El equipo rotativo se detiene y todos los recipientes se purgan duranteun/una _______.

a) alarma b) parada de la unidadc) PEd) corte de energa programado

Las respuestas estn al final de este mdulo.



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RESUMENSECCIN 1 COMPRESIN DE GAS Si un objeto se desplaza a travs de una superficie, continuar desplazn-

dose siempre que la fuerza de accionamiento sea mayor que la fuerza defriccin.

Si se incrementa o se elimina la fuerza de accionamiento, la presin del gasen movimiento disminuir. Esta prdida o cada de presin es compensadaincrementando la presin del gas mediante el proceso de compresin

A medida que se comprime el gas, su temperatura se eleva. Por consiguiente,a menudo es necesario enfriar el gas entre las etapas de compresin.Algunos trminos relacionados con el enfriamiento y compresin son:enfriamiento del agua en camisa, isentrpico, isotrmico, politrpico.

La relacin de la presin de descarga sobre la de succin se denominarelacin de compresin.

Una unidad de compresin consiste en un compresor y un accionamiento, y pueden estar conectados en varias configuraciones.

Una estacin compresora tiene una o ms unidades de compresin y equipoauxiliar.

SECCIN 2 COMPRESORES Hay dos categoras de compresores: los compresores de Desplazamiento

Positivo (DP) y los compresores dinmicos. Hay dos tipos de compresores de DP: reciprocantes y rotativos. Hay dos tipos de compresores reciprocantes que se usan en la compresin

de gas natural: los compresores de accin simple y los compresores deaccin doble.

Hay tres mtodos para controlar la capacidad de un compresor reciprocante:control de velocidad, descarga de las vlvulas y el uso de las cavidades deespacios muertos.

La Ecuacin de Bernoulli establece que el total de energa de un fluido debeser constante. Por lo tanto, si la velocidad disminuye, sin que se incorpore ose quite energa, la presin debe aumentar.

El impulsor de un compresor dinmico incorpora energa al gas alincrementar su velocidad. A continuacin la velocidad disminuye, y dadoque no se incorpora o se quita energa, la presin aumenta.




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Hay dos tipos de compresores dinmicos: los compresores centrfugos y loscompresores axiales. La capacidad de los compresores dinmicos se controla cambiando la

velocidad de la turbina o desviando (by-passing) el gas de descarga al sector de succin del compresor.

SECCIN 3 ACCIONAMIENTOS (IMPULSORES) Todos los compresores, de DP o dinmicos, tienen un eje. Un accionamiento

hace girar dicho eje. Hay tres tipos comunes de accionamientos: el motor de combustin interna,

la turbina de gas y el motor elctrico.

Hay dos tipos comunes de motores de combustin interna: los motores dedos tiempos y los motores de cuatro tiempos.

En una turbina de gas, la potencia que se transmite depende de la velocidady la torsin.

Dos configuraciones de la turbina de gas son de dos ejes y de eje simple. Los motores elctricos usan magnetismo para hacer girar un eje.

SECCIN 4 SELECCIN Y OPERACIN DE LAS INSTALACIONESDE COMPRESIN

Los factores a considerar cuando se selecciona un compresor para una

aplicacin especfica incluyen: velocidad del flujo, presin de succin, presin de descarga, tipo de servicio, propiedades del gas y ubicacin. Las tres reas principales de aplicacin de las estaciones compresoras de gas

natural son produccin, almacenamiento y transmisin. Los rendimientos de la compresin se categorizan como volumtrico,

mecnico o adiabticos / politrpicos. La potencia que un compresor requiere para operar en una serie de

condiciones determinadas se denomina potencia al freno. Los modos de operacin de una estacin compresora son: atencin manual,

automtica con atencin, automtica sin atencin y automtica controlada a

distancia. Hay tres niveles de contratiempos que pueden ser anunciados por los

sistemas de control e instrumentacin: alarma, parada de la unidad y Paradade Emergencia (PE).

Algunas caractersticas operativas clave que son monitoreadas y que puedenactivar alarmas son la temperatura, las presiones, los niveles de aceite y lavelocidad de los motores.



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Documents

LECTURA - COMPRESIÓN DE GAS NATURAL (ESPAÑOL)