Bombeo m

7/23/2019 Bombeo m

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA

DEL CARMEN

DES: DEPENDENCIA ACADÉMICA CIENCIAS

QUÍMICAS Y PETROLERA

LICENCIATURA EN INGENIERÍA PETROLERA

“CALCULO DEL COMPRESOR”

Procesos de bombeo

Catedrático:

Orbiz Pérez Fernández

Alu!a:

Johana Vianey Ino! Mar!inez

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INTRODUCCIÓN

Los compresores que son instalados en las plantas de petróleos mexicanos

vienen, con su garantía y manual de operación en donde se indican la forma deoperar y las posibles fallas que estos puedan tener, siempre y cuando se cumplacon un programa de mantenimiento que garantice lo anterior. El uso excesivo deestos compresores empieza a tener fallas por desgaste interno, originándoseruptura que provocaba perdida de presión disminuyendo con esto su potencia y sueficiencia con un desgaste excesivo de energía.

Las inspecciones programadas en el mantenimiento detectaron la fisura de lacarcasa y el desgaste de algunas piezas principalmente en los bujes y fleca quesolo an recibido soluciones parciales aci!ndose más notorio el problema deruptura y desgaste. "unado a lo anterior la carga de dise#o a sido modificada

primero aumentando a $%&mft$ por día y 'ltimamente a ()*mft$ estándar por díalo que favorece que se trabaje en condiciones fuera de especificación.

+omo los compresores on máquinas que aspiran aire del ambiente a presión ytemperatura atmosf!rica y lo comprime asta conferirle una presión superior, estoson las maquinas generadoras de aire comprimido en donde la presión deoperación juega un papel muy importante

La mayor parte de los problemas de estos compresores se localiza en la bombaque proviene de las incorrectas condiciones de succión más que de otra causa. Lap!rdida de succión, la vaporización, el relleno parcial o la cavitación, llevanconsigo una carga normal sobre la bomba y ocasionan alto costo demantenimiento poca duración y funcionamiento irregular.

En su operación Los líquidos limpios, fríos y no corrosivos con acción lubricante nopresentan problemas. Los líquidos no lubricantes como el propano y las mezclasabrasivas, como los catalizadores pulverizados deben mantenerse fuera delcontacto con las empaquetaduras por un líquido aislante inyectado en el anillo deengrase o dentro de un casquillo de inyección para lubricar la empaquetadura yevitar que los sólidos se incrusten en ella.

Las fallas presentadas por mantenimiento y operación es necesario acer unestudio de reingeniería, o redise#o de un nuevo compresor que se adapte al

manejo -%& mft$ de gas por día de gas con lo que se permita acer una toma dedecisión si conviene acer una modificación interna, dar mantenimiento o acer alg'n cambio de un nuevo compresor que garantice una mejor operación yeficiencia a bajo costo.

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1.1 HISTORIA DE LOS COMPRESORES

La invención de Von Gueic!eEn (-*&, un físico e ingeniero "lemán llamado tto /on 0ueric1e inventó unabomba de vacío y experimentó con la presión de aire y cómo esta puede ser utilizada para alcanzar diversos medios. La bomba de aire de 0ueric1e demostrócómo el aire trabajaba con la combustión. us experimentos mostraron la rutapara posteriores estudios del uso de aire como compresor.

Lo" #i$eo" co$#e"oe" de aie

El compresor conocido como el 2cilindro soplador3 fue el primero en ser inventado.Este fue creado en ()-% y podía producir (4.* libras por pulgada cuadrada 516a77.78. En (9%7, un compresor de aire compuesto fue patentado. :n poco más de4& a#os despu!s, en (9)%, el compresor fue mejorado con el uso de corros deagua que refrescaban a los cilindros. Esta invención acentuó la importancia decontrolar la temperatura y la umedad del aire que estuviera siendo comprimidopara una eficacia más alta de erramientas.

Co$#e"oe" de aie en %a con"&ucción

La primera aplicación de construcción registrada que utilizó la compresión del airefue el ;'nel del <onte +enis en las monta#as uizas en (9*). :n dispositivo fueutilizado para distribuir el aire comprimido que fue requerido en grandescantidades. Los compresores fueron instalados en ambos extremos del t'nel y elaire fue transferido por medio de tuberías a los perforadores de roca. +uando fuecompletado, el aire abía logrado %$.&&& pies 5).&(& m8 de tubería con !xito.

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1.' MODELOS DE LOS COMPRESORES

:n compresor es una máquina que eleva la presión de un gas, un vapor, o unamezcla de gases y vapores para un gran n'mero de aplicaciones.

1.'.1 Co$#e"o de aie indu"&ia%

A#%icación

Es una maquina cuya tarea es aumentar la presión para desplazar gases yvapores. =unciona a trav!s de un cambio de energía entre el fluido y la maquinaen el cual el trabajo que ejerce el compresor se transfiere a la sustancia que pasapor !l y se transforma en energía flujo produciendo un aumento en su presión yenergía cin!tica y dándole el impulso necesario para que !sta fluya.

De"ci#ción

Los inconvenientes más frecuentes que presenta un compresor de aire industriales que además de ser muy grandes y pesados son muy ruidosos. 6ara facilitar sumovimiento tienen incorporadas 4 rueditas industriales. Espa#a es el país líder encuanto a la calidad en la fabricación de estos aparatos. "l igual que las bombasdesplazan fluidos, la diferencia es que las bombas son máquinas idráulicas y loscompresores son máquinas t!rmicas ya que el fluido es compresible, sufre uncambio en su densidad y por lo general cambian tambi!n su temperatura. En lafigura (.( se muestra el compresor de aire industrial.

Pa&e" (ue co$#onen a e"&e co$#e"o >

% pistones? (cilindro

+ompresor de alto rendimiento

El!ctrico?electro motor monofásico

;ipos de pistón, transmisión de

correas

+abezales de aluminio?ierro

6resostato y regulador de aire

%%&@%4&v?*&z, %%&v?-&z,

((&v?-&z

alida aire comprimido.(?4

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1.'.' Co$#e"oe" de e$)o%o o #i"&ón *a%&ena&ivo"+

A#%icación

El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno aciendo que se mueva astaque se unen dos contactos. +uando la presión baja un resorte empuja el pistón en

sentido contrario y los contactos se separan. :n tornillo permite ajustar lasensibilidad de disparo del presostato al aplicar más o menos fuerza sobre elpistón a trav!s del resorte. :sualmente tienen dos ajustes independientes> lapresión de encendido y la presión de apagado. Ao deben ser confundidos con lostransductores de presión 5medidores de presión8, mientras estos 'ltimos entreganuna se#al variable en base al rango de presión, los presostato entregan una se#alapagado?encendido 'nicamente.

De"ci#ción

Los compresores alternativos funcionan con el principio adiabático mediante el

cual se introduce el gas en el cilindro por las válvulas de entrada, se retiene ycomprime en el cilindro y sale por las válvulas de descarga, en contra de lapresión de descarga. En la figura (.% se muestra el compresor de pistón.

Su" #a&e"

/álvulas.

<anómetro

Befrigerante 5tubos aleteados8.

polea cubre correa

;anque.

Cnterruptor

6resostato.

<otor.

6istón.

tapa de pistón

cilindro

Diela.

+ige#al.

filtro.

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1.'., Co$#e"oe" a%&ena&ivo"

A#%icación

Está constituido por un cilindro con un pistón interior, su respectiva biela ymanivela y las toberas de aspiración y descarga, equipadas con sus válvulasautomáticas, La tubería de descarga siempre es de un diámetro menor que la deaspiración debido a que el refrigerante a alta presión necesita una menor secciónde paso. Estos compresores tienen un elevado rendimiento volum!trico, entre un9& y un 7&F, pero producen un nivel elevado de vibraciones. En este valor derendimiento se tienen en cuenta las p!rdidas de fluido producidas durante elllenado del cilindro y las posibles fugas del mismo acia el exterior a trav!s de lostubos.

De"ci#ción

Estos compresores rara vez se emplean como unidades individuales, salvo que elproceso requiera funcionamiento intermitente. 6or ejemplo, si ay que regenerar un catalizador cada dos o tres meses o se tiene un suministro de reserva en otrafuente, esto daría tiempo para reparar o reemplazar las válvulas o anillos de lospistones, si es necesario. Los compresores alternativos tienen piezas en contacto,como los anillos de los pistones con las paredes de cilindro, resortes y placas odiscos de válvulas que se acoplan con sus asientos y entre la empaquetadura y labiela. En la figura (.$ se muestra el compresor alternativo.

Su" #a&e"

<otor el!ctrico.

6resostato.

/álvula anti retorno.

Gepósito.

<anómetro.

6urga automática.

/álvula de seguridad.

ecador de aire refrigerado.

=iltro de línea (.

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1.'.- Co$#e"oe" o&a&oio"

A#%icación

El aire se introduce por el centro de la rueda y es acelerado por la fuerzacentrífuga que produce el giro de las palas. La energía del aire en movimiento setransforma en un aumento de presión en el difusor y el aire comprimido pasa aldepósito por un conducto fino. El aire, al comprimirlo, tambi!n se calienta. Lasmol!culas de aire cocan con más frecuencia unas con otras si están másapretadas, y la energía producida por estas colisiones se manifiesta en forma de

calor. 6ara evitar este calentamiento ay que enfriar el aire con agua o aire fríoantes de llevarlo al depósito. La producción de aire comprimido a alta presiónsigue varias etapas de compresiónH en cada cilindro se va comprimiendo más elaire y se enfría entre etapa y etapa.

De"ci#ción

Es un componente dise#ado para aumentar la presión de un fluido compresiblecomo el aire. in importar cuál sea el tipo de compresor, el principio defuncionamiento es el mismo. El fluido de trabajo que se encuentra a baja presión,

entra en un conjunto de álabes móviles del compresor y sale a una gran velocidadcomo resultado del trabajo transmitido por el eje. En la figura (.4 se muestra elcompresor rotatorio.

Su" #a&e"

=iltro de aspiración

+alentador de aire

/isor de nivel de aceite

Botores gemelos de tornillo de alta presión

eparador de aceite incorporado

/álvula solenoide para control de capacidad

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1.'. Co$#e"oe" cen&/0uo" o adia%e"

A#%icación

Los compresores centrífugos tienen a menudo por ciento mayor que de losaumentos de la densidad *. ;ambi!n, experimentan a menudo velocidades fluidasrelativas arriba <ac &.$ cuando el líquido de funcionamiento es aire o nitrógeno.

De"ci#ción

El compresor centrífugo es el primer dise#o empleado con !xito en las turbinas de

gas. Está conformado por tres partes principales conocidas como rodete, difusor ym'ltiple de distribución, cada uno con una función específica en el proceso decompresión. En la figura (.* se muestra el compresor centrífugo.

Su" #a&e"

/aso de expansión

/álvula termostática

<otor t!rmico

+audal de aire caliente

abitáculo

Badiador de calefacción

Domba de líquido refrigerante

Electro ventilador

;ermo contacto

Badiador de refrigeración

+audal de aire frio exterior

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1.'.2 Co$#e"o a3ia%

A#%icación

El aire es tomado por el conjunto de álabes móviles e impulsado acia atrás ensentido axial y entregado al conjunto de álabes fijos con una mayor velocidad. Elaire en un compresor axial, fluye en la dirección del eje del compresor acoplado aleje por medio de un disco y una serie de álabes fijos o álabes del estator acoplados a la carcasa del compresor y conc!ntrico al eje de rotación. :n

compresor axial simple puede estar constituido teóricamente por varias etapasseg'n sea necesario, pero esto puede producir que a determinadas velocidadeslas 'ltimas etapas funcionen con bajo rendimiento y las primeras etapas trabajensobrecargadas.

De"ci#ción

Los compresores axiales consisten en rotar componentes inmóviles. :n ejeconduce un tambor central, conservado por los cojinetes, que tiene un n'mero defilas anulares del perfil aerodinámico unidas. Istos rotan entre un n'mero similar

de las filas inmóviles del perfil aerodinámico unidas a una cubierta tubular inmóvil.Las filas se alternan entre los perfiles aerodinámicos que rotan 5rotores8 y losperfiles aerodinámicos inmóviles 5estatores8, con los rotores impartiendo energíaen el líquido, y los estatores que convierten la energía cin!tica rotatoria crecienteen la presión estática con la difusión. :n par de rotar y de perfiles aerodinámicosinmóviles se llama una etapa. El área seccionada transversalmente entre eltambor del rotor y la cubierta se reduce en el sentido de corro para mantener velocidad axial mientras que se comprime el líquido. En la figura (.- se muestra elcompresor axial.

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Su" #a&e"

"dmisión

Cnyección de combustible

;urbina

0ases calientes

Escape

+ámara de combustión

+ompresor

1., "ctualmente el compresor presenta fallas, estas fallas son debidas al uso y altiempo de vida que a llevado el compresor. "ctualmente el compresor seencuentra trabajando a %&& mft$por día.

e trata de encontrar el rendimiento de un compresor centrífugo que originalmenteera para amoniaco y aora se piensa usarlo para aire. e obtienen los siguientesdatos de funcionamiento>

A J - )&& rpm6+< J (- &&& ft$?min

Kpolr J *) %&& ft@lb?lb

K60 J ( -)& p

W =33000 ( HPG )Ve1

PCMS

n poli= Hpoli

W

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n−1

n =

k −1

k =(

1

npoli)

p2

p1=1+((n−1

)/n) Hpoli

144 P1Ve1

"l sustituir los valores

W =33000 (1670 )21.5

16000=74054 ft −lb / lb

El volumen específico del amoniaco en las condiciones de entrada o succión de(4.% psi y $%= es de %(.* ft$?lb.

npolrJ*)%&&()4&*4J&.))%

n−1

n =

1.305−1

1.305=(

1

0.772) J&.$&%)

n=1.434;n−1

n =&.$&%)Hn−1

n J$.$&4

p2

p1

={1+(0.3027 ) (57200 )

144 (14.2 ) (21.5 ) M

$.$&4

J$

+on la relación de presionesN se calcula la relación de vol'menes con>

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P2

P1

Q1

Q2=V 1

V 2=¿

8(?nJ5$8(?(.4$4J%.(*

Q1

N =

16000

6700=2.39 ft $?rpm

6ara el aire, que corresponda a los valores calculados de las relaciones devol'menes y velocidades en las condiciones de entrada para el nuevo servicio>aire a (4.) psi y l&&=, con 1 J (.4& y B J *$.$ ft@lb? 5=8 5lb8. +on la misma relaciónde vol'menes, la, será la misma de &.))%. Entonces, para calcular el exponentede presión@volumen para aire, para obtener>

n−1

n =

1.4−1

1.4=(

1

0.772) J&.$)& nJ(.*9)

Gespu!s de reacomodar t!rminos y despejar la carga poli trópica para el aire, seobtiene>

Hpoli={(53.5 )(560)

(1.587−1)/(1.587) }{(3.370)(1.587-1)/1}

Hpoli=45780ft-lb/lb

45000

N =1.274x10-3 N=5994 rp

!1=2.39x5994=14325ft 3 /in

Estos son los valores del flujo, carga y velocidad para el punto equivalente con elaire, que es el gas nuevo.

(H"#)=

144 x 14.7

53.3 x 560

14326 x 45.780

33000 x .772 =1825$p%

&2=100'45780(0.4)

53.3 (.772)(1.4) =418

= 90.9

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&2=32'57200(.305)

90.9(.772)(1.305) =223

Este m!todo se puede aplicar sistemas de compresores que tieneninterenfriamiento entre los grupos de etapas o a los que tienen corrientes laterales.

CONCLUSIONES

Kemos notado la importancia que tienen las bombas, compresores y turbinas ennuestra vida diaria, tambi!n la relevancia que tienen en la tecnología mecánica.

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Gurante el desarrollo del trabajo, se observa que es mejor cambiar el compresor por uno nuevo, debido al tiempo de vida y al uso continuo que se le dio.

El mantenimiento es ampliamente aplicado a los sistemas de lubricación de estos,tales como turbinas de gas y vapor, bombas y ventiladores de gran potencia, etc.

Es importante el uso adecuado que se le debe dar a la instrumentación, ya quesiendo este un procesador de gas, se requiere que la instrumentación seadebidamente calibrada para garantizar la confiabilidad de los resultados.

"ctualmente se a adquirido instrumentos modernos como manómetros depresión, tacómetros entre otros.

4I4LIOGRA5IA

ttp>??es.Oi1ipedia.org?Oi1i?+ompresorP5mF+$F"(quina8

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OOO.elprisma.com?apuntes?...?compresores?OOO.elprisma.com?apuntes?...?compresores?

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