Diseño de compresores… reciprocantes Miladys Fuenmayor Rivero
1) Determinar la potencia requerida para comprimir un cier cierto to volu volume men n de un gas gas des esde de unas unas cond condic icio ione ness de presión (succión) hasta unas de descarga 2) Estimar la capacidad capacidad del compresor a la succión
n= 1
Isotérmico
n= k
Isentrópico
n
k
1
Politrópico
Fig. 13-5 GPSA
Sólo necesitamos la capacidad calorífica molar a P constante para obtener k
Fig. 13-6 GPSA
Fig. 13-7 GPSA
Estimación de potencia del compresor
Bhp
(22)(Relación / etapa)(#etapas)( MMfcd )(F )
F
1 etapa
1,00
2 etapas
1,08
3 etapas
1,10
Ejemplo cálculo de potencia… Se comprimen 2 MMscfd de un gas a 14,4 psia y temperatura de entrada 100 F, con una relación de compresión global de 9 en dos etapas de compresión. Determine su potencia
r etapa
n
R global Bhp
r etapa
2
9
3
(22)(3)(2)(2)(1,08)
285,12 Bhp
Cálculos detallados de potencia…Reciprocantes
Cálculos detallados de potencia…Reciprocantes 1) Calcule la relación de compresión global
R global
P d P s
2) Calcule la relación de compresión por etapas, ri.
r etapa
n
R global
El número de etapas, n, debe incrementarse hasta que esta relación por etapas sea ≤ 4.
Cálculos detallados de potencia…Reciprocantes 3) Multiplique ri por la presión de succión absoluta de la etapa considerada para obtener la presión de descarga de esa etapa. 4) Calcule la potencia requerida por la etapa por medio de la ecuación 13-21 del GPSA 5) Reste la perdida de presión interetapas asumida, entre la Pdescarga de la etapa precedente y la Psucción de la siguiente etapa (generalmente entre 3 y 5 psia) 6) Repita los pasos 4 y 5 tantas veces sea necesario, es decir, hasta que lo haya calculado en todas las etapas 7) Calcule la potencia para todas las etapas y sume para hallar la total
Cálculos detallados de potencia…Reciprocantes
Se comprimen 2 MMscfd de un gas medido a 14,65 psia y 60F. La presión de entrada es de 100 psia y la temperatura de 100F. La presión de descarga es de 900 psia. El gas tiene una gravedad específica de 0,80 y una masa molecular de 23lb/lbmol. Calcule la potencia requerida de un compresor de alta velocidad
Cálculos detallados de potencia…Reciprocantes 1) Calcule la relación de compresión global
R global
P d P s
900 psia
100 psia
9
2) Calcule la relación de compresión por etapas, ri.
r etapa
n
R global 2 etapas
r etapa
2
9
3
Cálculos detallados de potencia…Reciprocantes 3) Multiplique ri por la presión de succión absoluta de la etapa considerada para obtener la presión de descarga de esa etapa.
P d I P s I * r etapas 3 100 psia 300 psia Asumiendo
Pinteretapas=
5psia
P s II P d I P int eretapas (300 5) psia 295 psia
Cálculos detallados de potencia…Reciprocantes Etapa 1:
P s I 100 psia P d I 300 psia
r I
300 psia 100 psia
3
Etapa 2:
P s I 295 psia P d I 900 psia
r II
900 psia 295 psia
3,05
Cálculos detallados de potencia…Reciprocantes Con las propiedades
MW = 23 T=150 F
Fig.13-8 GPSA
k = 1,21 Para la mayoría de los casos de compresión sirve la curva de 150 F. Se confirma al calcular Tcilindros
Con k y Tsuccion 1era etapa
Ecuacion 13-18 GPSA
( k 1) / k I
T d I T s I * r
T d I (560 R)(3)
T cilindro I
T s I T d I 2
0, 21/1, 21
677 R 220 F
(100 220 ) F 2
160 F
Etapa II
rII=3,05 Asumiendo que a la salida del enfriador interetapas la temperatura sale a 120F TsII = 120 F = 580 R
Con k y Tsuccion 2da etapa
Ecuacion 13-18 GPSA
( k 1) / k II
T d II T s II * r
T d II (580 R)(3,05)
T cilindro II
T s II T d II 2
0, 21/1, 21
679,54 R 244 F
(120 244 ) F 2
182 F
Con =0,8 y MW=23 lb/lbmol
Figura 23-7 GPSA
Cálculos detallados de potencia…Reciprocantes Etapa 1:
P s I 100 psia T s I 100 F
P d I 300 psia T d I 220 F
Z S I 0,98 Z avg I
Z d I 0,97
Z avg I
Z S I Z d I 2 0,98 0,97 2
0,975
Cálculos detallados de potencia…Reciprocantes Etapa 2:
P s II 295 psia T s II 120 F
P d II 900 psia T d II 244 F
Z S II 0,94 Z avg II
Z d II 0,92
Z avg II
Z S II Z d II 2 0,94 0,92 2
0,93
4) Calcule la potencia requerida por la etapa por medio de la ecuación 13-21 del GPSA
(1, 211) / 1, 21 2 * 560 1,21 14,65 300 BHP 1 I (3,03)(0,975) 0,82 1,21 1 520 100
BHP I 137,6hp BHP II 138 ,2hp
BHP total BHP I BHP II BHP total (137,6 138,2)hp 275,8hp
20-22% por encima (Fabricante)
Se comprimen 2,5 MMscfd de un gas medido a 14,4 psia y 60F. La presión de entrada es de 120 psia y la temperatura de 100F. La presión de descarga es de 920 psia. El gas tiene una gravedad específica de 0,85 y una masa molecular de 17,40 lb/lbmol. Calcule la potencia requerida de un compresor de baja velocidad