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Reconfiguración de
Compresores Centrífugos para
maximizar el flujo de gas
Marcelo 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.
Familia de compresores de Gas
Solar
Producción
C61
C51
C50
C41
C40M
C16
C33
C85
C75
C65
C40P
C45
Transporte
VPCOMP(0313) - 4
A DRIVING FORCE FOR POWER
Caterpillar: Non-Confidential
Componentes de un Compresor Centrífugo
BRIDA DE
SUCCIÓN
ÁLABE GUÍA
INTERMEDIA
GUÍA ÁLABE DE
ENTRADA
CARA DE SELLO
SECO
CHUMACERA
DE EMPUJE
CAVIDAD DE
SUCCIÓN
CARCASA
CAVIDAD DE
DESCARGA
SALIDA DE ÁLABE
GUIA
PISTÓN DE
BALANCE
BRIDA DE
DESCARGA
CHUMACERA
RADIAL
IMPULSOR
LABERINT
O DIFUSOR
ESTATOR
ACOPLAMIE
NTO
Componentes de un Compresor Centrífugo
CASING
DIFFUSER
VANELESSINLET ASSEMBLY GUIDE DISCHARGE
DIFFUSER CAVITY (Stator)
VANE CAVITY
END
CAP
LABYRINTH
SEAL
Rotating
Static
TRIM
THRUST
BALANCE BEARINGS
SLEEVE
COUPLING
HUB
STUB IMPELLER
SHAFT
TIE ROTOR BALANCE SHAFT
BOLT SPACER PISTON SEALS
C334 - 2 Stage
JOURNAL
BEARING
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 N2
Punto 1 = 3.263%
Punto 2 = 17.77%
Punto 3 = 46.86%
Punto 4 = 57.62%
Efecto Temperatura de Descarga
Límite de Sellos
Internos de
Compresor
- 375 °F
Punto de Diseño
Propiedades del Gas
Efecto sobre Temperatura
Cp
K = Cv
Cp
Cv
K
= Calor Específico a presión constante
= Calor Específico a volumen constante
= Relación de Calores Específicos
T2 = T1 +
T1
T2
P1
P2
Eta isen
K
(T1 + C2)
Eta isen
= Temperatura de Succión (°F ó °C)
= Temperatura Descarga (°F ó °C)
= Presión de Succión (absoluta)
= Presión de Descarga (absoluta)
= Eficiencia Isentrópica
= Relación de Calores Específicos
P2
P1
T2 = T1
(K – 1)/K
-1
P2
P1
(K – 1)/K
Efecto sobre proceso Isentrópico
Head
T1
Zave
K
SG
P1
P2
isen
(T1 + C2) Zave
= C1
SG (k – 1)/k
= Temperatura de Succión
= Compresibilidad Promedio
= Relación de Calores Específicos
= Gravedad Específica
= Presión de Succión (absoluta)
= Presión de Descarga (absoluta)
P2
P1
(K – 1)/K
-1
Respuesta al Incremento de Temperatura
Efectos N2
Efectos alto contenido de N2:
1. Alta temperatura de descarga
2. Baja eficiencia del compresor centrífugo
o
o
o
Menor Flujo
Mayor demanda de Potencia
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
A
B
C
D
E
Características del Diseño de
Compresores Centrígugos
LOW LOSS
RADIAL INLET
DRY
COUPLING
ADVANCED IMPELLER
AERO/MECH DESIGN
EFFICIENT PRESSURE
RECOVERY AT DISCHARGE
TILT PAD THRUST
BEARING
HIGHPRESSURE
DRY GAS
SEALS
VPCOMP(0313) - 18
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
VPCOMP(0613) - 19
A DRIVING FORCE FOR POWER
Caterpillar: Non-Confidential