COMPRESORES

1.-INTRODUCCIONEn la actualidad el negocio del gas natural se ha convertido en uno de los ms importantes a nivel mundial, su uso se ha hecho tan indispensable que cada ao las industrias invierten miles de millones de dlares para procesarlo y as distribuirlo bajo especificaciones. Uno de los procesos ms valiosos es la compresin del gas natural, este proceso se utiliza cuando se requiere su almacenamiento, transporte, reinyeccin del fluido en yacimientos con el fin de mantener la presin, incrementar el recobro de petrleo, procesos de refrigeracin, procesos petroqumicos, consumo industrial o domstico; en forma de materia prima o combustible, etc. Como es sabido, la compresin incrementa el nivel energtico del gas, dicho aumento en los niveles de energa se logra mediante el trabajo que ejerce el compresor sobre el fluido; la variacin en estos valores se manifiesta con incrementos de presin y en la mayora de los casos por aumentos de temperatura. Para obtener un buen proceso de compresin es vital la seleccin de un adecuado y ptimo tipo de compresor, sta se debe realizar considerando la gran variedad de estos en el mercado; cada uno de los cuales tiene ventajas peculiares para aplicaciones dadas. Entre los principales factores que se deben tomar en consideracin, dispuestos hasta cierto punto en orden de importancia, se encuentran la velocidad de flujo, la carga o presin, las limitaciones de temperatura, el consumo de potencia, posibilidades de mantenimiento y el costo. Los compresores son piezas muy complejas, por tanto, el personal asignado a su manipulacin debe estar muy bien capacitado, sin olvidar que el manejo debe estar dentro de unas normas de seguridad establecidas.2.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAEl avanzado desarrollo y perfeccionamiento de la tecnologa del gas, el hecho de poseer la caracterstica de ser un combustible eficiente y limpio, no contaminante del medio ambiente y lo econmico que ste resulta, tanto para el productor como para el consumidor final, han contribuido a que el gas natural, actualmente sea utilizado en todas partes del mundo como materia prima para la elaboracin de insumos, o como combustible en los sectores industrial, petroqumico, termoelctrico, domstico, comercial y de transporte terrestre. Uno de los factores de mayor importancia en el negocio del gas natural tienden a ser los compresores, stos equipos mecnicos se encargan de disminuir un volumen de gas, as como tambin aumentar su presin. Los compresores suelen ser complejos, son construidos con precisin, y por lo general son muy costosos. Por ello, su seleccin, operacin y mantenimiento deben ser cuidadosos debido a su alto riesgo al ser manipulados. Uno de los problemas que puede afectar una ptima operacin en un compresor es el fenmeno de Surge, que aparece cuando hay cualquier aumento de velocidad y el flujo disminuye suficientemente en el sistema para causar reversin momentnea del flujo dentro del compresor. Un sistema anti-Surge sano prevendr el Surge con una lnea de control para maximizar la eficacia del compresor.3.-OJBETIVOTener conocimientos acerca de compresores en la industria petrolera como ser sus: funciones, caractersticas y tipos de compresores a utilizar.4.- GENERALIDADES DE UN COMPRESORUn compresor es una mquina de fluidos que est construida para aumentar la presin y desplazar ciertos tipos de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a travs de un intercambio de energa entre la mquina y el fluido, en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por l convirtindose en energa de flujo, aumentando su presin y energa cintica impulsndola a fluir. Al igual que las bombas, los compresores tambin desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son mquinas hidrulicas, stos son mquinas trmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad, y generalmente, tambin de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presin, densidad o temperatura de manera considerable.5.- USO DE LOS COMPRESORESLos compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniera y hacen posible nuestro modo de vida, por razones como: Son parte importantsima de muchos sistemas de refrigeracin y se encuentran en cada refrigerador casero, en infinidad de sistemas de aires acondicionados, y por supuesto en plantas de tratamiento de gas natural. Se encuentran en sistemas de generacin de energa elctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton. Se encuentran en el interior de muchos "motores de avin", como lo son los turborreactores que hacen posible su funcionamiento. Generan gases comprimidos para la red de alimentacin de sistemas neumticos, los cuales mueven fbricas completas. Para procesos de craqueo cataltico y polimerizacin. Compresores de refrigeracin de baja temperatura en unidades para etileno, polietileno. Compresores de alta presin para gas de alimentacin, reforzadores y para gas recirculado en plantas de hidrocarburos, amoniaco y sntesis de metanol.

6.- TIPOS DE COMPRESORESLos compresores ms usados en la industria son los de desplazamiento positivo y los dinmicos. Los tipos de desplazamiento positivo son de dos categoras bsicas: Reciprocantes y Rotatorios, y para los compresores dinmicos se tienen Axiales y Centrfugos, tal como lo muestra el esquema a continuacin:

6.1.- COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVOEn todas las mquinas de desplazamiento positivo una cierta cantidad de volumen de gas de admisin se confina en un espacio dado, y despus se comprime al reducir este espacio o volumen confinado. En esta etapa de presin elevada, el gas se expulsa enseguida haca la tubera de descarga o al sistema contenedor. Los compresores de desplazamiento positivo incluyen un amplio espectro de mquinas compresoras, pero los de mayor importancia se pueden clasificar en dos categoras esquematizadas anteriormente: Reciprocantes y Rotatorios, los cuales son ampliamente utilizados en los procesos de compresin del gas natural, en la gran mayora de los pases que manejan esta industria. Esta clase de compresores son menos sensibles en cuanto al cambio en las propiedades del gas que los compresores dinmicos.6.1.1.- COMPRESORES RECIPROCANTESEstos compresores son ampliamente utilizados en la industria petrolera, como por ejemplo en las plantas de refinacin, qumicas y petroqumicas, en aplicaciones tales como: La inyeccin de gas natural a los yacimientos para mantener la presin de la formacin, la inyeccin de gas natural a la columna de fluidos del pozo o levantamiento artificial, la distribucin de gas en redes de suministro, compresin de aire para instrumentacin y control, y muchas otras aplicaciones. Estos compresores pueden ser de una etapa (simple) o de mltiples etapas; el nmero de etapas est determinado por la relacin de compresin (presin de descarga / presin de succin), la cual a su vez est limitada por la temperatura mxima permisible de descarga del gas a la salida del compresor. Segn lo estipula la norma API 617, para el diseo y manufactura de compresores reciprocantes se ha establecido, en base a recomendaciones de los fabricantes de compresores, una temperatura mxima permisible de 290 a 300 F para el gas a la descarga del compresor, razn por la cual la relacin de compresin por etapa por lo general no excede de cuatro (4), produciendo con ello un proceso suficientemente eficiente, por lo que se considera de alta utilidad prctica para la industria de los hidrocarburos gaseosos.

6.1.2.- COMPRESORES ROTATORIOSSe denominan compresores rotatorios a aquellos grupos que producen gas o aire comprimido por un sistema rotatorio y continuo, es decir, que empujan el fluido desde la aspiracin hacia la salida, comprimindolo. Entre los diversos tipos de compresores de este grupo tenemos el compresor de espiral rotatorio mostrado en la figura a continuacin:

El compresor de espiral es un compresor de desplazamiento con pistones en un formato de espiral. Las piezas principales de este elemento de compresin comprenden rotores machos y hembras que se mueven unos hacia otros mientras se reduce el volumen entre ellos y el alojamiento. La relacin de presin de un espiral depende de la longitud y perfil del mismo y de la forma del puerto de descarga. El espiral no est equipado con ninguna vlvula y no existen fuerzas mecnicas para crear ningn desequilibrio, por tanto, puede trabajar a altas velocidades de eje y combinar un gran caudal con unas dimensiones exteriores reducidas.6.2.- COMPRESORES DINAMICOSEstos compresores se fundamentan en el principio de impartir velocidad a una corriente de gas y luego convertir esta velocidad en energa de presin. Con frecuencia a estos compresores se les denomina turbocompresores. Las mquinas centrfugas comprenden casi el 80% de los compresores dinmicos. Los compresores centrfugos tienen por lo general muy pocos problemas en el proceso de compresin del gas, y adems son confiables para comprimir cualquier tipo de gas. En un compresor dinmico, el aumento de presin se obtiene comunicando un flujo de gas a una cierta velocidad o energa cintica, que se convierte en presin al desacelerar el gas cuando este pasa a travs de un difusor, el cual hace la conversin de velocidad a energa cintica. En este tipo de compresores se tiene: Axiales y Centrfugos.6.2.1.- COMPRESORES AXIALESEstos compresores se caracterizan, y de aqu su nombre, por tener un flujo axial en forma paralela al eje. El gas pasa axialmente a lo largo del compresor, que a travs de hileras alternadas de paletas, estacionarias y rotativas, comunican cierta velocidad del gas o energa, que despus se transforma en presin (P). La capacidad mnima de este tipo de compresores, viene a ser del orden de los quince metros cbicos por segundo (m3/s), utilizan un tambor de equilibrio para contrarrestar la reaccin o empuje axial. Debido a su pequeo dimetro y para un mismo tipo de trabajo, funcionan a velocidades ms elevadas que los compresores centrfugos, estas velocidades son superiores en un 25% aproximadamente.

6.2.2.- COMPRESORES CENTRIFUGOSUn compresor centrfugo acta en un gas por medio de labes de un impulsor rotativo. El movimiento rotatorio del gas resulta en una velocidad hacia afuera debido a las fuerzas centrfugas. La componente tangencial de esta velocidad hacia afuera es entonces transformada en presin a travs de un difusor. El compresor centrfugo es preferido para altas capacidades de manejo de flujo, con mayor cociente de presin por etapa (para compresores multi-etapa) que los dems tipos de compresores. El compresor centrfugo requiere personal con entrenamiento especializado para su operacin, en especial, por la perenne preocupacin de operarlos en regiones aerodinmicamente inestables como la regin de surge u oleaje y la pared de choque, debido a que si ste es operado en esas zonas puede derivar en daos severos al equipo.La principal caracterstica de los compresores centrfugos, es que su funcin de trabajo est relacionado con los cambios en la velocidad del proceso de compresin, velocidad que despus se convierte en energa, que hace que el proceso de comp sin se lleve a cabo.

7.-COMPRESION DEL GAS NATURALLa compresin se refiere al aumento de energa que se logra en un fluido gaseoso por medio de un trabajo que se efecta sobre l, los fluidos que ms comnmente se comprimen son: el aire, gas natural, componentes separados del gas natural y gases comerciales con propsitos industriales. En el proceso de compresin del gas natural, los compresores tienen como funcin principal aumentar la presin del fluido gaseoso, con el aumento de la presin son comprimidos y por ende pueden ser almacenados o confinados en recipientes de determinados volmenes. La compresin es una parte integral de los ciclos para refrigeracin y las turbinas de gas, los compresores son mquinas que disminuyen el volumen de una determinada cantidad de gas y aumentan su presin, todo esto ocurre a travs de procedimientos mecnicos. Luego el gas comprimido posee una gran energa potencial.8.-IMPORTANCIA DEL PROCESO DE COMPRESION Por lo general, previo a la utilizacin de un gas, es necesario someterlo a un proceso de compresin, con lo cual se incrementa el nivel energtico del gas. El aumento de energa se logra mediante el trabajo que se ejerce sobre el fluido en el compresor.El aumento de energa se manifiesta por incrementos de presin y en la mayora de los casos por aumentos de la temperatura. Cuando se necesita transportar gas a travs de los gasoductos, el proceso de compresin toma gran importancia debido a que se requiere aplicar una presin necesaria para vencer la resistencia de frotamiento. Cuando los compresores comunican presin al gas, que es un fluido compresible, reducen el volumen de este. El gas que se obtiene en el proceso de compresin se denomina Gas Natural Comprimido (GNC), que viene a ser un gas fcil de transportar a travs de gasoductos o en embases adecuados. Entre las principales utilidades del (GNC) est su utilizacin como Gas Natural Vehicular (GNV), para la gasificacin de las ciudades, y los mltiples usos que se tienen en la industria de los hidrocarburos gaseosos.9.-CONCLUSIONEl compresor reciprocante, es un tipo de compresor de gas que logra comprimir un volumen de gas en un cilindro cerrado, volumen que posteriormente es reducido mediante una accin de desplazamiento mecnico del pistn dentro del cilindro. Su forma de trabajar es la que le da el nombre, ya que ste recibe un movimiento rotativo y lo convierte en alterno. Bsicamente un compresor reciprocante est constituido de pistones y cilindros. El movimiento es aplicado a un cigeal o un equivalente en funcin y ste lo transfiere al pistn o pistones a travs de la biela.Su mayor ventaja radica en que estos compresores poseen una mayor eficiencia a cargas altas y parciales, en especial aquellos de dos etapas. Sin embargo, el inters por estos equipos ha decado, principalmente debido a los requerimientos de mantenimiento, costos de instalacin y ruido. Aun as, unidades de este tipo poseen la mayor eficiencia siempre y cuando reciban el mantenimiento adecuado. A pesar de esto, su rendimiento suele deteriorarse rpidamente con el tiempo debido al desgaste que sufren los cilindros, pistones y anillos. El desgaste y deterioro de las vlvulas tambin contribuye a reducir su eficiencia.En la instalacin donde se ubicar el compresor reciprocante debe existir sistemas de seguridad; no obstante, el equipo de compresin debe estar dotado de sistemas de seguridad que protejan al equipo en caso de emergencias o problemas operacionales, desviando la produccin hacia el flare y desalojando los fluidos combustibles.10.-BIBLIOGRAFIA Manual de anlisis de irregularidades compresores reciprocantes Tesis compresores.pdf."IMPLEMENTACIN DE UN ANLISIS DE MANTENIMIENTO BASADO EN CONDICIN DE LOS COMPRESORES RECIPROCANTES Y DE TORNILLO" Pino Morales, Fernando. Proceso de Compresin y Expansin del Gas Natural. GREEN W, Richard. Compresores: Seleccin, Uso y Mantenimiento. Mc.Graw-Hill. Pino Morales, Fernando. Proceso de Compresin y Expansin del Gas Natural.