DISEÑO DE LOS COMPRESORES PARA LA ESTACIONES DE COMPRESION DURANTE EL TRANSPORTE DEL GAS. El etano proveniente de nuestro proceso va a tener las siguientes condiciones: DATOS TEMPERATURA (°F) PRESIÓN (kPa) FLUJO MÁSICO (kg/s) FLUJO VOLUMÉTRICO (m^3/s) FLUJO MOLAR (kmol/h) MASA MOLAR DENSIDAD (kg/m^3) ENTALPÍA (kJ/kg)
ENTRADA 133.4 2441 37.2778 1.1879 4483 29.93 31.38 -2816
Este etano se va a trasportar mediante un ducto de longitud 720km para poder llegar desde HUMAY hasta ILO, por lo que es necesario separar nuestro recorrido en tramos donde se colocaran estaciones de compresión para poder establecer nuestras condiciones de operación y de esa manera el etano que esta siendo transportado, mantenga su fase y sus propiedades. La cantidad de tramos, es decir la cantidad de estaciones de compresión se establecerán de acuerdo a que tan variantes son sus propiedades del compuesto durante su transporte, es por eso que elegimos colocar estaciones de compresión cada 92.5 Km Para el transporte, la velocidad con la que el etano se transporta se asume v= 7 m/s dentro del rango obtenido en la data.
En este grafico se muestra que cada estación de compresión estará ubicada cada 92.5Km y teniendo en cuenta que nuestro recorrido total desde HUMAY a ILO es de 720Km, necesitaremos 8 estaciones de compresión para poder mantener las condiciones de operación durante el transporte
Calculo del diámetro de la tubería. Para el cálculo del diámetro de la tubería tenemos un proceso iterativo, tenemos como primera ecuación, la ecuación de Bernoulli, en la cual vamos a determinar al final del cálculo del diámetro la presión para la compresión en cualquier estación.
Asumimos un factor de fricción, con el cual hallaremos el valor de D y a la vez recalcularemos el valor del factor de fricción utilizando la grafica del diagrama de moody
Realizamos este proceso hasta obtener el valor del factor de fricción adecuado y cuando ya esta calculado, comparamos nuestros resultados con la perdida de carga.
DIAGRAMA DE MOODY De una vez obtenida, el diámetro de la tubería procedemos a realizar la selección del compresor para cada estación. •
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Con la condiciones del proceso, en el ciclo de refrigeración de propano, tenemos el flujo volumétrico del propano que pasa por los compresores, a su vez tenemos la presión de descarga de los compresores como condiciones de procesos. Flujo volumétrico : 2517.01 ft3/min
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Presión de entrada : 17.40 psia
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Presión de salida :354 psia
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Presión de salida es :339.3 psig
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Con estos datos nos vamos a la grafica de selección de compresores en función de la presión de descarga y el caudal volumétrico
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Con esta grafica ubicamos los datos mencionados y seleccionamos el tipo de compresor correspondiente:
K-100 = compresor centrifuga multi-etapas Nota: teniendo en cuenta que en nuestra grafica de selección de equipos obtenemos compresores de tipo centrifuga y además que consideramos un proceso No adiabático ya que siempre existe transferencia de calor con el ambiente, e incluso aislamiento y pequeñas pérdidas tomamos como modelo de cálculo un modelo Politrópico. Consideramos un caso real debido a que en el modelo isoentropico las consideraciones que se dan son para un modelo adiabático reversible y no es el caso de los compresores seleccionados. Consideramos también un modelo politrópico debido a que para ese modelo se usan compresores de tipo centrifuga ya que la eficiencia politrópico solo depende de la geometría del compresor y no de las propiedades del fluido.
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Para el caso del compresor de tipo centrifuga multi-etapas, es necesario para reducir la energía total necesaria para comprimir, ya que cuando un gas se comprime, aumenta si presión y su temperatura también aumenta, lo que contribuye a que sea más difícil comprimir. Los compresores de centrifuga tienen un menor coste de fabricación y de mantenimiento Para obtener los parámetros necesarios para encontrar la potencia del compresor tenemos :
Para calcular la eficiencia politrópico asumimos una eficiencia isoentropica de 75%, ya que es un valor promedio de este tipo de equipos. Con esta eficiencia poliprotica que calculamos, obtenemos el valor de la potencia de cada uno de los compresores. Para el diseño del compresor utilizamos las siguientes relaciones:
() Bhp = Ghp +
Cálculos obtenidos: De la gráfica se obtiene: Compresor centrifugo de una sola etapa.
DATOS PARA LA OPERACION MW Zprom T1 k Nis Np n
29.93 0.88 337.7 1.277 0.75 0.82 1.36
lb/lbmol R
P2 P1 Hp w
354 17.43 14602 4943
psia psia lb/min
De la gráfica se obtiene: Compresor centrifugo multi-etapas. Numero de etapas: 3
√
PRIMERA ETAPA
COMPRESOR SEGUNDA ETAPA
TERCERA ETAPA
P1
17.40
47.50
129.68
P2
47.50
129,68
354
Ghp
3223.64
3223.64
3223.64
Bhp
3248.95
3248.95
3248.95
Nota: debido a que las condiciones del compuesto durante el transporte no cambiaran, necesitaremos en cada estación de compresión el mismo compresor, por tanto en total necesitaremos 8 compresores, cada compresor de tres etapas cada uno, en cada estación.
COSTO DE COMPRESOR SEGÚN SU CAPACIDAD($)
Tomando como data el grafico 5-30 del libro ulrich tenemos:
Se elige acero al carbono ya que estamos transportando compuestos paranínficos que son inertes, es decir no reaccionan y por tanto la corrosión es un factor no tan importante.
Para la potencia de nuestros compresores tenemos lo siguiente:
Para el valor de la potencia dada y para la selección de material adecuado tenemos que el valor de Cp en $ es el siguiente:
