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Reconfiguración de Compresores Centrífugos para maximizar el flujo de
gas
Reconfiguración de Compresores Centrífugos para maximizar el flujo de
gasMarcelo Tello/Héctor Olivares
Cd Del Carmen, Campeche, México
21 Marzo 2014
Agenda
• Definición de Compresor Centrífugo• Componentes y Diseño de Compresores• Variables a considerar en la selección de
los Compresores Centrífugos• Características del Compresor y del Gas• Compresión de Gas Vs Alto Contenido de
Nitrógeno• Limitaciones del Compresor• Efectos del Nitrógeno en el Gas de Proceso• Beneficios del Restage (Reconfiguración de
etapas del compresor)
Definición Compresor Centrífugo
• Un compresor centrífugo aumenta la presión de un fluido a base de adición de energía a través de los impulsores en el rotor. Esta energía cinética se transforma en un incremento de presión cuando el fluido pasa por un difusor.
VPCOMP(0313) - 4
A DRIVING FORCE FOR POWER
Caterpillar: Non-Confidential
C16
C40M
Producción
TransporteC40P
C45
C65
C41
C61
C75
Familia de compresores de Gas Solar
C85C33
C51
C50
CAVIDAD DE DESCARGA
CARCASA
SALIDA DE ÁLABE GUIA
PISTÓN DE BALANCE
CAVIDAD DE SUCCIÓN
BRIDA DE DESCARGA
IMPULSOR
LABERINTO DIFUSOR
ESTATOR
CHUMACERA RADIAL
CHUMACERA DE EMPUJE
CARA DE SELLO SECO
GUÍA ÁLABE DE ENTRADA
ÁLABE GUÍA INTERMEDIA
BRIDA DE SUCCIÓN
ACOPLAMIENTO
Componentes de un Compresor Centrífugo
Rotating
Static
TIEBOLT
TRIMBALANCESLEEVE
THRUSTBEARINGS
STUBSHAFT
IMPELLER ROTORSPACER
BALANCEPISTON
SHAFTSEALS
JOURNALBEARING
C334 - 2 Stage
Componentes de un Compresor Centrífugo
VANELESSDIFFUSER
INLETCAVITY
DIFFUSERASSEMBLY(Stator)
GUIDEVANE
DISCHARGECAVITY
LABYRINTHSEAL
COUPLINGHUB
ENDCAP
CASING
Variables consideradas en el diseño del Compresor Centrífugo
• P1 y T1 (presión y temperatura de succión)• P2 y T2 (presión y temperatura de descarga)• Q (Flujo)• S.G (gravedad específica)• Ratio de Presión (P2/P1)
Compresión de Gas con N2
Punto de Diseño
Contenido de N2Punto 1 = 3.263%Punto 2 = 17.77%Punto 3 = 46.86%Punto 4 = 57.62%
Efecto Temperatura de Descarga
Punto de Diseño
- 375 °F
Límite de SellosInternos de Compresor
Propiedades del Gas
Eta P1
Efecto sobre Temperatura
T = T2
P2P1
(K – 1)/K
1
T2 = T1 +isen
(T1 + C2) P2(K – 1)/K
- 1- 1
T1 = Temperatura de Succión (°F ó °C)T2 = Temperatura Descarga (°F ó °C) P1 = Presión de Succión (absoluta)P2 = Presión de Descarga (absoluta)Eta = Eficiencia IsentrópicaK = Relación de Calores Específicos
isen
K =
CpCv
Cp = Calor Específico a presión constanteCv = Calor Específico a volumen constanteK = Relación de Calores Específicos
Efecto sobre proceso Isentrópico
Head = C1isen
(T1 + C2) Zave P2
SG (k – 1)/k P1
(K – 1)/K
- 1- 1
T1 = Temperatura de SucciónZave = Compresibilidad PromedioK = Relación de Calores EspecíficosSG = Gravedad EspecíficaP1 = Presión de Succión (absoluta)P2 = Presión de Descarga (absoluta)
Respuesta al Incremento de Temperatura
Efectos N2
Efectos alto contenido de N2:
1. Alta temperatura de descarga
2. Baja eficiencia del compresor centrífugoo Menor Flujoo Mayor demanda de Potenciao Mayor o menor demanda de velocidad
3. Bajo desempeño equipo motríz
Que es un Restage?
• Cambio de componentes internos (etapas) de
un compresor para satisfacer los nuevos
requerimientos o cambios del proceso.- Otros sistemas relacionados: Enfriadores de Gas, Sistemas
de Sellos y Caja Reductoras
• Soporte e información requerida- Análsis de rendimiento del compresor
- Base de datos del comportamiento del compresor
Que típicamente se cambia en el Restage?
• El número de etapas del compresor
• El tipo de impulsor y estator de cada etapa
• Rango de Potencia de la Turbina (Según
aplique)
• Sistema de Sellos Secos (Según sea
requerido)
• Sistema de enfriamiento de gas (Según se
requiera)
Tipo de Impulsores
AB
CD
E
VPCOMP(0313) - 18
A DRIVING FORCE FOR POWER
Caterpillar: Non-Confidential
Características del Diseño de Compresores Centrígugos
LOW LOSS RADIAL INLET
DRY COUPLING
ADVANCED IMPELLER AERO/MECH DESIGN
EFFICIENT PRESSURERECOVERY AT DISCHARGE
TILT PAD THRUST BEARING
HIGH-PRESSURE
DRY GAS SEALS
VPCOMP(0613) - 19
A DRIVING FORCE FOR POWER
Caterpillar: Non-Confidential
BENEFICIOS
• Cubrir los nuevos parámetros del proceso.
• Recuperación del flujo manejado
• El aumento de la eficiencia del compresor
• Eliminación del flujo de recirculación
• Ahorro en energía o consumo de combustible
• El aumento de velocidad de la turbina de potencia