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PDVSA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO COMPRESORES

PDVSA N °

MDP–02–K–02

0

MAY.96

REV.

FECHA

APROB.

E

PDVSA, 1983

TITULO

PRINCIPIOS BASICOS

APROBADA

58 DESCRIPCION FECHA MAY.96

PAG. APROB.

F.R. REV.

APROB. APROB. FECHA MAY.96

ESPECIALISTAS

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

PDVSA

COMPRESORES PRINCIPIOS BASICOS

PDVSA MDP –02 –K –02 REVISION

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Indice 1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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4 CONS CONSID IDER ERAC ACIO IONE NES SD DE E DISE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23

Definiciones Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factores Sensitivos en Costos de Inversión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Velocidad de Flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Propiedades de los Fluidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ef Efecto del Reciclo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Determinación del Tamaño de Tuberías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pr Presión de Entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Presión de Descarga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Presión de Ajuste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temperatura de Entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temperatura de Descarga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Etapas del Proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cabezal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Condiciones Extremas de Operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Consideraciones para el Arranque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Flexibilidad para Expansión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Re R equerimientos de Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Condiciones Ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Co Líquido en Corrientes Gaseosas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Materiales para Maquinarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caracter Característi ísticas cas de los Servicio Servicios s de Compresi Compresió ó que Afectan los Sellos del Eje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diseño para Mínimo Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Exactitu Exactitud d de la Inform Informació ación n de Ingen Ingenierí iería a Suminist Suministrada rada por el Suplidor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Presión y Temperatura de Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Especificaciones del Compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Requerimientos de Servicios del Compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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5 NOMENCLATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23

Definiciones Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factores Sensitivos en Costos de Inversión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Velocidad de Flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Propiedades de los Fluidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ef Efecto del Reciclo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Determinación del Tamaño de Tuberías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pr Presión de Entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Presión de Descarga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Presión de Ajuste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temperatura de Entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temperatura de Descarga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Etapas del Proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cabezal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Condiciones Extremas de Operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Consideraciones para el Arranque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Flexibilidad para Expansión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Re R equerimientos de Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Condiciones Ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Co Líquido en Corrientes Gaseosas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Materiales para Maquinarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caracter Característi ísticas cas de los Servicio Servicios s de Compresi Compresió ó que Afectan los Sellos del Eje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diseño para Mínimo Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Exactitu Exactitud d de la Inform Informació ación n de Ingen Ingenierí iería a Suminist Suministrada rada por el Suplidor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Presión y Temperatura de Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Especificaciones del Compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Requerimientos de Servicios del Compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO COMPRESORES PRINCIPIOS BASICOS

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OBJETIVO El objetivo de este cap ítulo es presentar los fundamentos te óricos que permitan una óptima comprensió comprensi ón de la terminologí terminolog ía usada en el área de compresores.

2

ALCANCE En este capí capítulo se muestran las definiciones b ásicas y consideraciones relevantes para lograr el diseñ dise ño óptimo de servicios de compresió compresi ón. La nomenclatura y definiciones aquí aqu í presentados son aquellas usadas convencionalmente en el campo de la ingenier ía de servicios de compresi ón. Ademá Además, se especifica la informaci ón que debe ser suministrada por el dise ñador y la suministrada por el suplidor del compresor.

3

REFERENCIAS Prácticas de Dise ño (Versió (Versi ón 1986). Vol. VI, Secció Secci ón 11 Vol. VII, Secció Secci ón 12 Vol. VII, Secció Secci ón 15

Compresores Instrumentaci ón Seguridad en Dise ño de Planta

Manual de Ingenier í a de Dise ño Vol.9 Vol.14 Vol.14

Vol.14 Vol.14 Vol.22

“Intrumentació Intrumentaci ón”, Especificació Especificaci ón de Ingenierí Ingenier ía PDVSA – K – 339. 339. Instrumentació Instrumentaci ón de equipos Rotatorios” Rotatorios ”. “Equipos Rotativos” Rotativos ”, Especificació Especificaci ón de Ingenierí Ingenier ía PDVSA – GB GB – 201 201 – R. “Compresores Centrí Centr ífugos” fugos”. (1993) “Equipos Rotativos” Rotativos ”, Especificació Especificaci ón de Ingenierí Ingenier ía PDVSA – GB GB – 203. 203. “Compresores de Desplazamiento Positivo para Aire de Servicios e Instrumentos ”. (1993) “Equipos Rotativos” Rotativos ”, Especificació Especificaci ón de Ingenierí Ingenier ía PDVSA – GB GB – 202 202 – PR. PR. “Compresores Reciprocantes” Reciprocantes ”. (1993) “Equipos Rotativos” Rotativos ”, Especificació Especificaci ón de Ingenierí Ingenier ía PDVSA – GB GB – 204 204 – R. “Compresores Rotatorios” Rotatorios ”. (1993) “Seguridad en el Diseñ Dise ño”, Guí Guía de Ingenierí Ingenier ía PDVSA – 90622.1. 90622.1.001 001.. “Guí Guías de Seguridad en Dise ño”.

Manual de Calidad de Servicios T écnologicos Vol. VII Normas Nacionales e Internacionales API Standard 617, Centrifugal Compressors for General Refinery Services. (Feb.1995)


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API Standard 618, 618 , Reciprocanting Compresors for General Refinery Services. (Feb.1995) Otras Referencias Baumeister, T., ed. “Marks’ Marks’ Mechanical Engineers’ Engineers ’s Handbook” Handbook ”, 9th ed, McGraw – Hill Hill Book Company, 1987. Gibbs, C. W., “Compressed Air and Gas Data ”, Ingersoll – – Rand Rand Co., 1971. Ludwig, E. E., “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants ”, Volume III, Gulf Publishing Co., 1983. Perry, Robert H., et al., “Chemical Engineers’ Engineers ’ Handbook” Handbook”, 5th ed, McGrawHill Book Company, 1986. Edmister, W. C., “Applied Hydrocarbon Thermodynamics ”, Gulf Publishing Co., Vol. I 1984. Engineering Data Book, Natural Gas Processors Suppliers Association, Tulsa, Oklahoma, 1966. 9th ed. 1972, with 1974 and 1976 Revisions.

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CONSIDERACIONES DE DE DISEÑO 4.1

Defi efiniciones General erale es Capacidad de un Compresor – Compresor – Es Es la cantidad de gas liberado cuando opera a presiones de entrada y salida especificadas. especificadas. La capacidad es medida en volumen a las condiciones de presi ón, temperatura, composició composici ón del gas y contenido de humedad a la entrada del compresor. Temperatura Crí tica – tica – Es Es la mayor temperatura a la cual un gas puede ser licuado. Presión Crí tica – tica – Es Es la presió presión de saturació saturaci ón a la temperatura crí cr ítica. Proceso Adiab ático – Proceso durante el cual no hay calor adicionado o removido del sistema. Proceso Isentr ópico – pico – Proceso Proceso donde la entropí entrop ía se mantiene constante. Proceso Isot érmico – rmico – Proceso Proceso en el cual no hay cambio en la tempertura. Proceso Politr ópico – pico – Proceso Proceso en el cual hay cambios en las caracter ísticas del gas durante la compresió compresi ón. Mol – Mol – es es el peso de un gas num éricamente igual al peso molecular o al pseudo peso molecular de una mezcla de gas. Un kilogramo mol (lb mol) es el peso en kilogramos (lb) igual al peso molecular del gas. A las mismas condiciones de presió presión y temperatura, el volumen de un mol es el mismo para todos los gases perfectos. Potencia al Freno Freno – – es es el requerimiento total de potencia incluyendo potencia del gas y todas las pé p érdidas por fricció fricci ón mecá mecánicas y transmisió transmisi ón de potencia.


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Espacio Muerto – (tolerancia) en un cilindro reciprocante es el volumen remanente al final del cilindro el cual no es recorrido por movimientos del pist ón. Incluye el espacio entre el pist ón y la cabeza al final de la carrera de compresi ón; espacio bajo las vá v álvulas, etc. y es expresado como un porcentaje del desplazamiento del pistó pist ón en un recorrido. El espacio muerto puede ser diferente, para los dos extremos de un cilindro de doble actuaci ón, en el cual se usa un valor promedio para describir el compartimiento total del cilindro. Factor de Compresibilidad – es la relació relaci ón del volumen actual de un gas al volumen de un gas perfecto a las mismas condiciones. Eficiencia de Compresi ón – – es es la relació relaci ón del requerimiento de trabajo te órico (usando un proceso establecido) y el trabajo actual requerido a ser hecho sobre el gas a comprimir. Tomando en cuenta p érdidas por fugas internas y fricci ón del fluido así así como variaciones del proceso termodin ámico teó teórico. Relación de Compresi ón – – se se refiere a la relació relaci ón de los volú vol úmenes dentro de un cilindro de motor reciprocante al comienzo y al final del recorrido de compresió compresi ón. El valor nominal es igual al desplazamiento m ás el volumen de espacio muerto dividido entre el volumen de espacio muerto, muerto, pero el valor efectivo es algo menor, debido a la regulaci ón de vá válvulas o de lumbrera. Punto de Roc í o – – de de un gas es la temperatura a la cual el vapor, a una presi ón dada, comenzará comenzar á a condensarse. El punto de roc ío de una mezcla gaseosa es la temperatura a la cual el constituyente con el punto de ebullici ón más alto comenzará comenzar á a condensarse. Potencia de Gas – es el requerimiento actual de potencia para compresi ón a condiciones particulares, incluyendo todas las p érdidas termodiná termodin ámicas, por fugas y por fricció fricci ón del fluido, pero excluyendo las p érdidas por fricció fricci ón mecá mecánica. Relación de Presi ón – – es es la relació relaci ón de la presió presi ón de descarga absoluta sobre la presió presión de entrada absoluta en cualquier ciclo de compresi ón. Eficiencia Volum étrica – trica – es es la relació relaci ón, en porcentaje, del volumen (medido a las condiciones de entrada) entregado, sobre el desplazamiento del pist ón de un compresor reciprocante. Compresores Centr í fugos fugos Oleaje – Oleaje – Se Se refiere a la cí c íclica e inestable operació operaci ón de un compresor diná din ámico a bajo flujo. Punto Normal de Operaci ón – – Este Este es el punto de operaci ón usual y en el cual se obtiene la óptima eficiencia deseada. El funcionamiento del compresor deber á garantizar el punto normal de operaci ón, a menos que no sea especificado. Ver API Standard 617 para m ás detalles de garantí garant ía. Normalmente especificado por el diseñ diseñador del servicio.


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Punto Nominal de Compresor – es determinado como se indica: 1.

La velocidad más alta necesaria para cumplir cualquier requerimiento de operación especificada.

2.

La capacidad nominal requerida por el dise ño del compresor para alcanzar todos los puntos de operaci ón. Este punto será seleccionado por el suplidor para abarcar mejor las condiciones de operaci ón especificadas dentro del alcance de la curva de funcionamiento esperada (API Standard 617). Normalmente especificado por el dise ñador del servicio.

Velocidad Normal – es la velocidad correspondiente a los requerimientos del punto normal de operación (API Standard 617). Normalmente especificado por el diseñador del servicio. 100% de Velocidad – es la velocidad correspondiente a los requerimientos del punto nominal del compresor. Esta puede ser mayor o igual que la velocidad normal. El 100% de la velocidad del motor o equipo motriz del compresor deber á ser igual a la relación de engranajes (si hay alguna) a la velocidad de plena carga del motor suministrado. Normalmente especificado por el dise ñador del servicio. Velocidad M áxima – Continua es el límite superior de la velocidad de operaci ón del compresor. Para compresores de velocidad variable, esta deber á ser 105% de la velocidad del punto nominal del compresor, a menos que otra cosa sea especificada. Normalmente especificado por el dise ñador del servicio. Estabilidad y Relaci ón de Reducci ón de Capacidad (Turndown) – Este término significa la reducción del flujo másico con respecto al flujo normal, el cual se encuentra entre éste y el flujo de oleaje. La relaci ón de reducción de capacidad con respecto al flujo normal est á definida como el porcentaje de cambio de capacidad entre el punto normal y el punto de oleaje a determinada altura, operando a la temperatura de diseño y composición de gas. Esto equivale a 100% menos de la relación de porcentaje del punto de oleaje de flujo de masa normal. API Standard 617 define la relaci ón de reducción de capacidad en términos de capacidad especifica y altura, en lugar de capacidad normal. Para mayor información consultar Prácticas de Diseño (versión 1986), Vol.VII Sec. 11E “Compresores Contrífugos”. Normalmente especificado por el dise ñador del servicio. Compresores Reciprocantes Presión de Descarga Nominal – Es la máxima presión requerida de acuerdo con las condiciones especificadas por el comprador para un uso determinado (API Standard 618). Temperatura de Descarga Nominal – es la temperatura más alta de operación predecible, resultante de las condiciones espec íficas de servicio. (API Standard 618). Normalmente especificado por el dise ñador del servicio.


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Máxima Velocidad Permisible y M áxima Velocidad Continua – ambos se refieren a la velocidad de rotaci ón más alta a la cual el diseño del fabricante permitirá la operación continua. (API Standard 618). Normalmente especificado por el diseñador del servicio. Velocidad Nominal – es la velocidad más alta de operación necesaria para cumplir con las condiciones espec íficas de servicio. (API Standard 618). Normalmente especificado por el dise ñador del servicio. Potencia Nominal – de un compresor, es la potencia m áxima garantizada requerida por el compresor para cualquiera de las condiciones de operaci ón especificadas. Las pérdidas del motor deben establecerse por separado. (API Standard 618). Normalmente especificado por el dise ñador del servicio.

4.2

Generalidades La ingeniería juega un papel muy importante en el dise ño de servicios de compresión, sobre todo cuando se utilizan nuevas unidades compresoras; de ello depende el éxito en la operabilidad, ejecuci ón y confiabilidad de las mismas, de manera de garantizar una operaci ón rentable y económica. Los costos de inversión de los equipos de proceso y equipos auxiliares son elevados y representan una porci ón significativa del costo total de la planta. Los costos de instalación y servicios auxiliares son por lo general m ás elevados que los mismos precios del equipo.

4.3

Factores Sensitivos en Costos de Inversión Los siguientes factores en el dise ño de los servicios de compresión tienen la mayor influencia sobre el costo del compresor, su accionador e instalaci ón, y por lo tanto requieren de una atención especial durante el dise ño del servicio:

4.4

•

Número de unidades compresoras instaladas en paralelo.

•

Tipo de Compresor.

•

Diseño de etapas (Número de etapas de proceso de compresi ón).

•

Tipo de accionador.

•

Velocidad de Flujo.

•

Requerimientos de cabezal.

•

Requerimientos de Potencia.

•

Número requeridos de sistemas separados auxiliares de aceite.

•

Tipo de Control.

Velocidad de Flujo Las velocidades de flujo del compresor deber án ser especificadas en unidades de:


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•

Libras por hora,

•

Moles Totales por hora y

•

Caudal actual, m 3 /s (Pie3 /min), calculado a las condiciones de entrada.

Las velocidades de flujo y sus condiciones de presi ón asociadas deberán ser reportadas para todos los puntos operacionales de inter és: normal, alterno, arranque, futuro, inicial de operaci ón, final de operación, y operación de la planta a baja capacidad. Luego el suplidor del compresor, seleccionar á un punto “normal” para el diseño de su mecanismo, de tal forma que abarque todos los puntos de operación especificados. Los suplidores normalmente acordar án garantizar sólo una condición de operación. A menos que se especifique lo contrario, el punto normal de operaci ón es diseñado como el punto de garantía estipulado por la norma API 617. Si el desempeño en cualquier otro punto especificado es especialmente cr ítico, esto debe ser indicado en las especificaci ón del diseño, para una revisión detallada con el suplidor seleccionado. Cuando se emplea reciclo continuo en el control de peque ños compresores, debe añadirse un incremento de flujo de un 10% aproximadamente al requerimiento neto de flujo, a fin de permitir que el sistema de control est é controlando bajo cualquier circunstancia de operaci ón. Cuando se especifican compresores m últiples, la especificación de diseño deberá establecer la relación de capacidad de cada compresor a la velocidad de flujo total del servicio.

4.5

Propiedades de los Fluidos Las Propiedades de los fluidos se muestran en el Cap ítulo “Cálculos en Sistemas de Compresión” PDVSA – MDP – 02 – K – 04. Propiedades de los Fluidos que Influyen en el Dise ño de Servicio de Compresores Composici ón de la Mezcla de Gas – La especificación del diseño tiene que incluir una análisis completo del gas a ser comprimido para cada condici ón de operación especificada, identificando cada constituyente por su nombre y su velocidad de flujo individual, en moles por hora. Esta forma es la m ás conveniente para cálculos posteriores. Si la mezcla gaseosa contiene algunos constituyentes poco usuales, para los cuales no existe disponibilidad de datos acerca de algunas de sus propiedades, la Especificaci ón del Diseño deberá incluir datos sobre peso molecular, relación de calor específico y la compresibilidad a las condiciones de entrada y descarga.


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Humedad del Aire Atmosf érico – Servicios de aire con entrada atmosf érica deberán ser especificados para 100% de humedad. El contenido de agua debe ser adicionado al requerimiento de aire seco neto del proceso. Observe que el aire saturado a 32 °C (90°F) contiene cerca de 3% de vapor de agua en peso, lo cual es demasiado para ser despreciado. Temperatura Cr í tica, Presi ón Crí tica – La temperatura y la presión crítica de los constituyentes en una mezcla gaseosa son significativos cuando se realizan cálculos manuales, ya que la mayoría de los datos de las propiedades de los gases son graficados o tabulados en t érminos de temperatura y presión reducida: Tr

+

T Tc

Ec. (1)

Pr

+

P Pc

Ec. (2)

Estos datos no necesitan ser dados en las Especificaciones de Dise ño, ya que ellos están ampliamente disponibles en la literatura de referencia en la Industria. Para cálculos de servicios de compresi ón, al usar los valores cr íticos actuales de los “Fluidos Cuánticos”, Hidrógeno y Helio, para calcular las propiedades de las mezclas da lugar a errores, los cuales son minimizados al sustituirlo por valores “efectivos” o valores pseudo – críticos. Estos valores son: Hidrógeno

Tc Actual 33 °K (60°R)

Pc Actual Tc Efectiva Pc Efectiva 1317KPa (191Psia) 46 °k (83°R) 2255 KPa (327Psia)

Helio

5.5 °K (10°R) 228KPa (33Psia)

13 °K (24°R) 1040 KPa (151Psia)

Proximidad al Punto Cr í tico – Debe tenerse especial cuidado, para prevenir una trayectoria de compresión que se aproxime mucho a los valores de presi ón y temperatura crítica del gas. A medida que las condiciones se acercan al punto crítico, la exactitud del valor del factor de compresibilidad y la relaci ón de calor específico se vuelven desconfiables. Por otra parte, un leve enfriamiento puede originar condensación dentro del compresor, lo cual a su vez ocasiona erosi ón, corrosión y un rápido desgaste. La trayectoria de compresión puede mantenerse separada del punto crítico, seleccionando cuidadosamente los niveles de presi ón de inter – etapas y controlando la temperatura del agua de enfriamiento del compresor. El ejemplo más común de este problema en los servicios a plantas de proceso es el de la comprensi ón del Dióxido de Carbono a presiones por encima de la presión crítica, para la alimentación de plantas de urea. Peso Molecular, Constante de los Gases – El peso molecular, M, de un gas puro y el peso molecular promedio de una mezcla de gases afectan la conversi ón de la relación de presión al requerimiento de cabezal y la conversi ón flujo másico a


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flujo volumétrico, y en consecuencia, son de gran importancia en el dise ño de servicios de compresión. El peso molecular está relacionado con la “constante del gas”, R, por la constante universal de los gases, R: R

+

R M

R = Constante universal de los gases

Ec. (3) En unidades métricas

En unidades inglesas

8314.34 N m/ ° K kmol

1545.3 Pie lb/ ° R lbmol

8314.34 J/ ° K Kmol

1.9875 BTU/lbmol ° R

La especificación del diseño deberá establecer el peso molecular promedio para cada mezcla gaseosa diferente a ser manejada por el compresor. Si el peso molecular promedio de una mezcla gaseosa (diferente al aire) se espera que var íe con respecto a las composiciones especificadas, ya sea debido a cambio en la alimentación o en el mismo proceso, entonces debe especificarse el m áximo rango de variación en el peso molecular. El peso molecular promedio se obtiene al dividir el total de libras por hora entre el total de moles por hora. Calor Espec í fico, Relaci ón de Calor Espec í fico – Los términos de calor específico utilizados para computar exponentes de compresión y temperatura son como sigue: 1.

La relación de calor específico Cp/Cv = K se usa, cuando se aplica la teor ía de compresión isentrópica (adiabática) . Por ejemplo:

T2 + T1 2.

  P2 P1

k – 1 k

(enfriado) Ec. (4)

La capacidad calórica del gas ideal a presión constante, Cp °, y el efecto isotérmico de presión sobre la capacidad cal órica a presión constante, DCp, son usadas por el método Edmister para evaluar el exponente de aumento de temperatura, m. Estos términos están relacionados como sigue: DCp

+ Cp – Cp°

Ec. (5)

Para gases ideales a baja presi ón y altas temperaturas (absolutas), Cp se aproxima a cero y la diferencia de capacidad cal órica Cp – Cv se aproxima a R. La especificación de diseño deberá dar el valor de la relación de calor específico promedio, K, para la mezcla a las condiciones de entrada y descarga (usando una temperatura de descarga estimada). Compresibilidad – La compresibilidad de un gas, Z, refleja la desviaci ón de las características de este con respecto a la del gas ideal, y es definida por:


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Z + PV RT

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+

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MPV RT

Ec. (6)

Por lo tanto, el volumen específico, V, de un gas real, no ideal, es calculado por: V+ZR T MP

Ec. (7)

donde:

V =

Volumen específico

R =

Constante universal de los gases

T =

Temperatura

P =

Presión, abs

M =

Peso molecular

En unidades métricas


m3/kg

pie3 /lb

8314.34J/ °KKmol

1545.3 pie lb/lbmol °R

°

K

R

°

kPa

lb/pie 2

kg/kmol

lb/lbmol

Entonces el flujo volumétrico actual, Q, es calculado por: Q = F1.W.V

Ec. (8)

donde:

Q

=

Flujo volumétrico, real

W

=

Flujo másico

V

=

Volumen específico

F1

=

Fo

=

Factor cuyo valor depende de las unidades usadas Factor cuyo valor depende de las unidades usadas

En unidades métricas m3/s kg/s m3/kg 1

En unidades inglesas pie3 /min lb/h pie3 /lb 1/60

9.806

1

La compresibilidad también afecta los requerimientos de cabezal para un aumento dado de presión, ya que:

HPoli +

  gc g

Z R T1 M

P n n – 1 P 

  2 1

n – 1 n

1 1 F

o

Ec. (9)


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El desarrollo de la ecuación anterior muestra que el cabezal es teoricamente dependiente del valor de compresibilidad, Z, a las condiciones de entrada, independientemente de la magnitud de la relaci ón de presión o de las propiedades del gas a las condiciones de descarga. A ún siendo esto teoricamente correcto, en la práctica se ha conseguido que el uso de un promedio del factor de compresibilidad a la entrada y a la descarga es m ás confiable para propósitos de diseño de ingeniería, que usar sólo el valor de la entrada. La especificaci ón del diseño deberá incluir el factor de compresiblidad, Z, para la mezcla a las condiciones tanto de la entrada como de la descarga (a una temperatura de descarga estimada). Contenido de L í quido – La presencia de liquidos en la corriente gaseosa, usualmente es dañina a los compresores y deber á evitarse diseñando un sistema de entrada apropiado. Cuando el gas llega al compresor a condiciones de saturación, la especificación deberá indicarlo así, ya que esto algunas veces influye en la selección de los materiales, diseño del cilindro de enfriamiento y selección del cilindro de lubricación. Contenido de S ólidos – Partículas sólidas grandes en la corriente gaseosa pueden causar daños mayores en compresores de cualquier tipo. Part ículas sólidas pequeñas, tales como desecho de soldadura, productos de corrosi ón, arena, etc, pueden dañar las válvulas y partes del revestimiento de los compresores reciprocantes, mientras que normalmente pasar án a través de compresores centrífugos y rotativos sin causar da ños mayores, a menos que estén presentes grandes cantidades o en forma continua. Cuando se prevea que algunos sólidos lleguen a un compresor bajo ciertas condiciones de operaci ón (tales como polvo de catalizador, part ículas de hierro, etc), éstas tienen que ser completamente descritas en la especificaci ón del diseño. Algunos tipos de compresores rotativos tienen mayor tolerancia que otros tipos de compresores, pero ellos también pueden ser dañados fácilmente por excesivos sólidos. Corrosi ón – Los constituyentes corrosivos en el gas deben ser identificados incluso para condiciones de operaci ón transitorias. La sustancia corrosiva m ás común e importante en corrientes de refiner ía es el sulfuro de hidrógeno, aunque el cloruro de amonio, dióxido de sulfuro, amoniaco, cloruro de hidr ógeno, dióxido de carbono y agua pueden llegar a ser significativos tanto en corrientes gaseosas como en servicios de aire. El sulfuro de hidr ógeno húmedo es un problema serio, especificamente en compresores centr ífugos, ya que éste puede causar agrietamiento corrosivo por tensión de componentes de acero altamente templado y endurecido. Inclusive trazas de sustancias corrosivas deberan ser especificadas en mg/kg (ppm), considerando tanto condiciones de proceso normales, así como las excepcionales. Tendencia al Ensuciamiento – El ensuciamiento de las partes internas de un compresor ocurre como resultado del arrastre de s ólidos finos y la polimerizaci ón


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de monómeros insaturados. La predicci ón de la tendencia al ensuciamiento est á basada principalmente en resultados de plantas pilotos y a la experiencia en procesos comerciales anteriores. Las part ículas sólidas encontradas con mayor frecuencia en operación normal, después de remover el polvo inicial y escombros son, carbón, partículas de catalizador, part ículas de desecantes, y productos de corrosión tales como óxido de hierro, cloruro de hierro, cloruro de amonio y sulfuro de hierro. Otros caso son los de part ículas de carbón en procesos de conversi ón de carbón y partículas de hierro en las plantas reductoras del hierro. Los hidrocarburos más susceptibles a polimerización son acetileno, diolefinas tales como butadieno, y olefinas mayores tales como propileno y m ás pesadas. Los servicios comunes sujetos a mayor ensuciamiento son: vapores de gas de los procesos de reformación, gas de tope de la unidad de coquificaci ón, y gas de tope del fraccionador de la planta de reformaci ón y craqueo catalítico. La temperatura a la cual comienza el ensuciamiento por polimerizaci ón gaseosa normalmente está considerada en el rango entre, 100 ° a 120°C (210° a 250°F), incrementandose al doble para cada incremento de 11 °C (20°F) por encima de los 120°C (250°F). Las etapas y los inter – enfriamientos son diseñadas convencionalmente para mantener todas las temperaturas de descarga por debajo de 120°C (250°F) en servicios donde potencialmente el ensuciamiento por polimeros tenga lugar. La especificación de diseño deberá describir la tendencia de ensuciamiento del gas e indicar si deben ser incluidas y especificadas instalaciones para lavado.

4.6

Efecto del Reciclo Si se elimina el condensado (luego de un enfriamiento ) de la corriente de reciclo alrededor de un compresor que maneje una mezcla gaseosa, el peso molecular y otras propiedades del gas de reciclo cambian con respecto a las de la “alimentación fresca”. Por lo tanto, la mezcla del gas de reciclo y gas fresco que maneja el compresor mientras esté en operación de reciclo es diferente a la de la corriente principal del proceso, y esta diferencia puede afectar significativamente la actuación de compresores centrífugos y axiales, debido a su limitada capacidad de cabezal. Esto es especialmente cr ítico en el caso del reciclo rico en hidr ógeno en reformación, servicios de compresión de gases en plantas de productos livianos, ya que el peso molecular de la mezcla puede ser reducido significativamente por el efecto de remover el condensado. El cambio de peso molecular bajo condiciones de reciclo es especialmente significativo cuando estan involucradas dos o m ás etapas del proceso de compresión ya que involucra etapas de enfriamiento y separaci ón de condensado. Se ha convenido para dise ñar sistemas de reciclo, devolver la corriente de descarga sin enfriar, aguas arriba, a la entrada del sistema desde un enfriador (o condensador), evitando de esta manera la remoci ón de líquido lo cual cambiaría


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las propiedades de la mezcla gaseosa. Si se usa alg ún otro diseño de circuito de reciclo, deberá tomarse la previsión de recircular tanto el condesado como el vapor de la descargas al tambor separador de la entrada, para as í minimizar el cambio de las propiedades del gas. La alternativa de dise ñar el compresor y el elemento motriz o conductor para un punto de operaci ón alterno con peso molecular reducido es costoso y es recomendado solamente si otras alternativas resultan imprácticas. El sistema de reciclo normalmente deber á diseñarse para minimizar el efecto de cambio en las propiedades del gas para una velocidad de reciclo correspondiente a una perdida de alimentaci ón a la planta, la cual requiere una velocidad de flujo de reciclo cerca del 70% del flujo del dise ño normal del compresor. En el caso de compresión de etapas múltiples, se deberá considerar el hacer uso de reciclo intermedios alrededor de cada etapa, para reducir el impacto del cambio del peso molecular. Los compresores de desplazamiento positivo son mucho menos sensibles a cambios de propiedades del gas que los compresores dinámicos, y en consecuencia no requieren de dise ño de sistemas especiales para la operación de reciclo. Nota: Para todos los sistemas de reciclo, el controlador de la v álvula de reciclo tiene que ser diseñado para operar con cambios en las propiedades de la mezcla gaseosa.

4.7

del Tama ño de Tuber í as Determinació n El diseño básico de sistemas de tuber ía asociados con los compresores y sus sistemas impulsores se muestran en las especificaciones de ingenier ía PDVSA – MID – GB – 203 “Compresores de desplazamiento positivo para aire de servicio e instrumentos”, GB – 202 – PR “Compresores reciprocantes”. Para mayor información consultar las Prácticas de Diseño (versión 1986), Vol.VII Sec. 11 “O”, Sitemas de tuberías de la unidad del compresor y equipo de tren de proceso.

4.8

Presió n de Entrada La presión de entrada debe especificarse como el valor m ás bajo para el cual se espera que el compresor trabaje de acuerdo al dise ño. Cualquier variación en la presión de entrada que pueda ocurrir durante la operaci ón normal tiene que ser especificada. Los compresores de aire deber án tener una tolerancia de 2 kPa (0.3 psi) para la caida de presión a través de la cubierta de entrada, cedazo, filtros y tuber ías. La presión de entrada en los sistemas de procesos se controlan frecuentemente modulando el flujo del compresor. El método de control deberá ser identificado en la Especificación del Diseño de la sección de diseño del servicio de compresi ón.


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La presión de entrada especificada es la presi ón inmediatamente aguas arriba de la brida, a la entrada del compresor. Cuando se emplea estrangulamiento a la entrada (para el control de una velocidad constante) la presi ón que debe ser reportada para el diseño del compresor es aquella del lado del compresor en la válvula de estrangulamiento, con la v álvula en su posición controladora de velocidad de flujo normal (en consecuencia, con alguna ca ída de presión a través de la válvula). El termino “entrada” es preferido sobre su sin ónimo “Succión” para el uso general de diseño de servicios de compresores.

4.9

Presió n de Descarga Normal – La presión de descarga especificada es aquella requerida en la brida de descarga del compresor ó a la salida del eliminador de pulsaciones a la descarga; o sea, aquella requerida a la presi ón del recipiente aguas abajo m ás las caídas de presión permisibles por tuberías, intercambiadores, enfriadores, separadores de aceite, etc. El suplidor del compresor establece las p érdidas permisibles a través de la entrada y descarga del eliminador de pulsaciones de compresores reciprocantes (cerca del 1% del nivel de presi ón absoluta en cada lado). El m étodo para controlar la presión de descarga deberá establecerse en la Especificaci ón de Diseño de la sección de diseño del servicio de compresión. Máxima – La presión de descarga máxima que un compresor de desplazamiento positivo es capaz de producir est á limitada normalmente por la graduaci ón de la válvula de seguridad a la descarga. La presi ón de descarga máxima que un compresor dinámico puede producir está limitada por su capacidad de cabezal máximo, con una presión de entrada máxima. El cabezal máximo es estimado de la siguiente manera: 1.

Calcule el requerimiento de cabezal al punto de operaci ón normal.

2.

Añada el aumento en cabezal, estimado para entrar en “oleaje”, por el aumento en la relación de presión seleccionada para la Especificaci ón de Diseño.

3.

Para máquinas de velocidad variable, multiplique el cabezal por 110%, cuando el compresor entre en “oleaje”, debido a la flexibilidad para operar a velocidad máxima, o sea, 105% de la velocidad normal.

La presión máxima se cálcula resolviendo la ecuaci ón de cabezal para P2: HPoli

+

  gc g



Z R T1 n n – 1 M

 P2  – 1 1 P1 F n – 1 n

o

Usando el peso molecular máximo, M, P1 máxima y T1 mínima.

Ec. (9)


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4.10

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Presió n de Ajuste La presión de ajuste es el máximo nivel de presión que puede ser alcanzado dentro del compresor, después de que éste se dispare y antes de que la presi ón sea venteada manualmente. Esto es sumamente importante para el dise ño del compresor, por representar la m áxima presión a la cual son expuestos los sellos del eje y el área de entrada del compresor. Esta presi ón normalmente es algo más alta que cualquier presi ón de operación de entrada y más baja que la presión de descarga, estando limitada, ya sea por una v álvula de seguridad en el área de entrada del compresor, o por la presi ón de equilibrio para el gas cuando éste alcanza temperatura atmosférica (durante una parada). Cuando se est é determinando la presión de ajuste de diseño deberá asumirse que la válvula de bloqueo a la descarga o la válvula de retención a la descarga del compresor estar á cerrada, de tal manera que la presi ón en este punto no estará presente dentro del compresor. Estableciendo una presi ón de ajuste alta, se minimiza la p érdida de gas, debido al disparo de la v álvula de seguridad durante una parada; pero esto requiere de una presión de diseño alta para equipos y tuberías, incrementando así el costo. Por lo tanto, la selección de esta presión establece un compromiso entre la p érdida de gas y el costo inicial del equipo.

4.11

Temperatura de Entrada Debido a que la temperatura de entrada afecta tanto la velocidad de flujo volumétrico como el requerimiento de cabezal para un determinado servicio de compresión, el rango completo tiene que ser especificado. Cuando se colocan intercambiadores en la línea de entrada, el rendimiento del compresor depender á del rendimiento de los intercambiadores; en consecuencia, se justifica poner especial atención a la interacción intercambiador/compresor. Cuando la seguridad y operabilidad del compresor dependen en alto grado de la actuaci ón o rendimiento de un intercambiador a la entrada, deber ían especificarse alarmas para la temperatura del gas de entrada (Por ejemplo, enfriamiento de gas craqueado para prevenir el ensuciamiento del compresor, calentando gas refrigerante, a fín de determinar su influencia en la selecci ón de los materiales y los requerimientos de resistencia al impacto, etc.).

4.12

Temperatura de Descarga La temperatura de descarga del compresor est á influenciada por la temperatura (absoluta) de entrada, la relaci ón de presión, el valor del calor espec ífico del gas, y la eficiencia de compresor. Esta efecta el dise ño mecánico del compresor, la tendencia al ensuciamiento del gas, la selecci ón de etapas y el diseño del enfriador de descarga, más el diseño mecánico de la tubería y el requerimiento de aislamiento. Sin embargo, ésta puede ser estimada únicamente durante la fase


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de diseño del servicio, debido a que la eficiencia del compresor actual no es conocida aún. Se presentan métodos para estimar temperaturas de descarga en el Cap ítulo “Cálculos de Sistemas de Compresión” PDVSA – MDP – 02 – K – 04. Durante la fase de ingenier ía de detalle, luego de haber seleccionado el suplidor del compresor y el modelo, todos los aspectos del dise ño del sistema que dependan de la temperatura de descarga (por ej. temperatura de entrada al post – enfriador) tienen que ser chequeadas contra la predicci ón de la temperatura de descarga suministrada por el suplidor del compresor. La limitación en la temperatura de descarga para los diferentes tipos de compresores son cubiertas en las Pr ácticas de Diseño (versión 1986), vol. VII Subsecciónes E, F, G, H e I.

4.13

Etapas del Proceso Razones para Dise ñar el Proceso de Compresi ón por Etapas – Los servicios de compresión de alta relación de presión comúnmente se separan en etapas de compresión múltiples y casi siempre incluye enfriadores entre etapas a fin de remover el calor generado en la compresi ón. La compresión se lleva a cabo por etapas, por las siguientes razones: 1.

Para limitar la temperatura de descarga de cada etapa a niveles que sean seguros desde el punto de vista de limitaciones mec ánicas o tendencia de ensuciamiento del gas.

2.

Para tener disponibles corrientes laterales, en la secuencia de compresi ón a niveles de presión intermedia, tales como en los sistemas de los procesos de refrigeración.

3.

Para aumentar la eficiencia total de compresi ón (a fin de obtener una reducción en potencia) manteniendo la compresi ón tan isotérmica como sea posible, optimizando la inversi ón adicional en enfriadores interetapas y los costos de operación del agua de enfriamiento contra el ahorro de potencia. Esto es un factor significativo en compresores de aire en plantas y en compresores de aire para procesos de gran capacidad.

4.

Para enfriar las entradas a las etapas y de ésta manera reducir los requerimietos de cabezal de compresi ón total, suficientemente a fin de reducir el número de etapas de compresión requeridas. Esto da como resultado compresores más compactos y de costos de construcci ón más bajos.

5.

Para fijar el aumento de presi ón por etapa a las limitaciones de presi ón diferencial del tipo de maquinaria: limitaciones en carga de empuje axial en los compresores centrífugos, limitaciones de tensi ón en la varilla del pistón


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en los compresores reciprocantes, deflexi ón del rotor y empuje en los rotativos. Definiciones de etapas de Compresi ón – El término “etapa de compresión del proceso” describe el paso de compresi ón entre dos niveles de presión adyacentes en un sistema de proceso. La “etapa de compresión del proceso” puede ser ejecutada por una o más “etapas del compresor”. Ejemplos de “Etapas de compresión del proceso” son: 1.

Servicios de compresión de gas craqueado en el proceso de Pir ólisis con Vapor “Steam Cracker” con enfriamiento intermedio para limitar la temperatura de descarga de la etapa, de tal forma que el ensuciamiento sea minimizado.

2.

En procesos de niveles múltiples de sistemas de refrigeración, vapor refrigerante del tambor de vaporizaci ón instantánea y de los enfriadores de nivel superior, es admitido al compresor a los niveles óptimos de presión intermedia, dividiendo asi el aumento de presi ón total en varias porciones discretas o “Etapas de Compresión del Proceso”

3.

Los compresores centrifugos de aire son frecuentemente enfriados entre las etapas del compresor a fin de minimizar el consumo de potencia. Esta práctica común se debe principalmente a que el costo de potencia representa una gran porción del costo de operaci ón de muchos procesos que utilizan aire comprimido.

4.

Los servicios de compresores reciprocantes con una alta relaci ón deben dividirse en etapas de compresi ón múltiple a fin de mantener las temperaturas de descarga del cilindro dentro de los l ímites impuestos por las consideraciones de lubricaci ón del cilindro.

5.

En las plantas de caucho sint ético “Butyl Rubber” el servicio de compresión de cloruro de metilo es dividido en etapas de baja y alta presi ón a fin de permitir la remoción del agua y del hexano entre etapas, y adem ás permitir la admisión de una corriente lateral de cloruro de metilo en un nivel de presi ón intermedia.

El término “etapa compresora” describe un montaje de elementos de trayectoria de flujo, diseñados para realizar toda o una parte de la etapa de compresi ón del proceso. Ejemplos de “etapas compresoras” en varios tipos de mecanismos son: 1.

Para compresores centrifugos, cada álabe guía en la entrada, el impulsor, el difusor y el conjunto de canal de retorno.

2.

Para compresores axiales, cada fila de paletas rotativas y su fila de paletas estacionarias siguientes.


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3.

Para compresores reciprocantes, cada cilindro o conjunto de cilindros ordenados en flujo paralelo.

4.

Para compresores rotativos, la mayor ía de las carcazas (con el conjunto de rotor) son de una etapa sencilla. Algunos dise ños especiales tienen dos etapas compresoras (con enfriamiento intermedio) dentro de un bloque sencillo.

Equipo Interetapa – El equipo interetapa normalmente est á diseñado conjuntamente con el servicio de compresi ón, y las especificaciones incluidas en las Especificaciones de Dise ño. Excepciones de esta regla lo constituyen las plantas en forma de paquetes y compresores de aire de proceso, para los cuales el suplidor diseña y suministra todo el equipo interetapa. Los compresores reciprocantes complejos de etapas m últiples (y servicios múltiples) son manejados comúnmente de ambas maneras, dependiendo principalmente de las preferencias de la organización de la ingeniería de detalle. Ver Prácticas de Diseño (versión 1986) vol.VII Sec. 11H “Montaje de Equipo Interetapa, Accesibilidad y Multiplicidad”. Los elementos de equipos interetapas incluyen enfriadores, tambores, separadores, válvulas de seguridad y tuberías. El uso de válvula interetapas únicamente se requiere cuando vol úmenes grandes de líquido almacenado en separadores requieren aislamiento, a fin de mantener una seguridad contra incendios. Las lineas de recirculación manual para cada etapa, frecuentemente se proveen para ayudar en las operaciones de arranque y para ayudar a mantener los niveles de presión interetapa cerca de los niveles normales, bajo condiciones de carga parcial.

4.14

Control Para decidir sobre el sistema de control de una unidad de proceso es importante conocer las variables de proceso que son importantes y las herramientas de control y medición requeridas para efectiva operaci ón de la unidad. En el campo de compresión, la experiencia operacional facilita el an álisis del sistema de control requerido, el cual varia con el tipo de compresi ón. En la especificaciones de ingeniería PDVSA – MID – GB – 201 – R “Compresores centrifugos”, GB – 202 – PR “Compresores reciprocantes” GB – 203 “Compresores de desplazamiento positivo para aire de servicio e instrumentos ”, GB – 204 – R “Compresores rotatorios”, se muestran las normas de instrumentaci ón y contro de cada uno.

4.15

Cabezal Requerimiento de Servicio – “Cabezal” es un término usado en la determinación de la cantidad de energía que debe ser añadida a cada unidad másica de gas para producir el incremento deseado de presi ón. Las unidades que normalmente se utilizan son:


PDVSA MDP –02 –K –02


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1 x Joules de energía g Kilogramos de gas

+ metros de cabezal

Pie – lb de energía + Pie del cabezal lb de gas El término “cabezal” ha sido tomado del campo de la hidr áulica, donde la altura de una columna de liquido en metros (pie) es equivalente a la energ ía teoricamente requerida para producir la presi ón estática existente en la base de la columna. El concepto puede ser aplicado al campo de fluidos compresibles si la de presi ón se sustituye por “presión en la base de la columna ” y el peso molecular se sustituye por la gravedad espec ífica del líquido. El requerimiento de cabezal para compresiones de vapor se calcula por: H Poli +

  gc g

  PP 

Z R T1 n n – 1 M

2 1

n – 1 n



– 1

1 Fo

Ec. (9)

Detalle de esta ecuación son presentados en el Cap ítulo “Cálculos de Sistemas de Compresión” PDVSA – MDP – 02 – K – 04. El cabezal requerido, es un concepto útil para el diseñador del servicio de compresión, ya que: PG a

WxH Eficiencia

Ec. (10)

donde:

PG = Potencia del Gas

En unidades métricas Kw

En unidades inglesas Hp

Capacidad del Compresor – Los compresores dinámicos, debido a que tienen limitaciones finitas de velocidad perif érica, tienen limitaciones en la cantidad de energía que una etapa dada pueda convertir en presi ón; es decir tienen limitación en la capacidad de cabezal. Esta limitaci ón está definida por una curva característica de cabezal – capacidad la cual difiere para cada dise ño de mecanismo centrifugo y axial. Cuando a un compresor din ámico se le imprime una condición de requerimiento de cabezal en exceso de su capacidad, el “oleaje” (flujo en reverso) ocurrirá. El “oleaje” puede causar daños o fallas al compresor. Los mecanismos de desplazamiento positivo no tienen limitaciones de cabezal como tales, pero en cambio poseen limitaciones impuestas por aumento de presión a través de una etapa del compresor, aumento de temperatura, o por la capacidad de fuerza del v ástago del pistón.


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4.16

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Condiciones Extremas de Operaci ón Además de la selección de las condiciones normales de operaci ón, el diseñador del servicio tiene que especificar el rango de los puntos de operaci ón alterna que debe ser capaz de aguantar el compresor. Estos puntos de operaci ón alterna son seleccionados, de tal manera que incluyen las condiciones de operaci ón más difíciles o severas para el tipo de compresor seleccionado en particular. En las Prácticas de Diseño (versión 1986), vol. VII secciones 11 E, F, G, H, e I, detallan las limitaciones particulares de cada tipo de mecanismo, pero la tabla siguiente, resume el significado de los parámetros, en sus valores extremos, en general: Factores Afectados Parámetro

Al valor m í nimo del Parámetro

Al valor m áximo del Parámetro

Flujo volumétrico

Bajo valor para el extremo final del rango de diseño para el mecanismo y los controles del flujo de proceso.

Diseño básico del tamaño de la carcaza y todos los elementos de la trayectoria del flujo.

Flujo másico

Poca significación.

Temperatura de entrada

Selección de materiales para resistencia de impacto; selección de aceite lubricante y/o aceite de sello.

Requerimiento de Cabezal; temperatura de descarga.

Temperatura de descarga

Poca significación.

Presión de entrada

Requerimiento de Cabezal; aumento potencial de temperatura; máxima velocidad de flujo volumétrico; máxima presión diferencial que los elementos mecánicos deben soportar; potencial de ingreso de aire atmosférico (vacío).

Diseño de etapa, Diseño del mecanismo para el control de expansión térmica y espacios muertos críticos; potencial formación de coque e inflamación del lubricante y aceite de sello; selección de materiales. Capacidad de máxima velocidad de flujo másico del compresor, y porsupuesto el requerimiento de potencia; potencial de presión de descarga del mecanismo; diseño del sistema de sello del eje.

Requerimiento de Potencia.


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Factores Afectados Parámetro

Al valor m í nimo del Parámetro

Al valor m áximo del Parámetro

Presión de descarga

Potencial de máxima velocidad de flujo volumétrico (compresores dinámicos).

Requerimientos de cabezal; diseño de carcaza y de los pernos; presión diferencial máxima que deben soportar los elementos.

Peso molecular

Máxima capacidad de cabezal de la máquina.

Velocidades permisibles del gas dentro de la máquina debido al nivel de velocidad sónica (compresores dinámi cos); máximo requerimiento de potencia.

El diseñador del compresor debe reajustar las condiciones extremas de operaci ón y además optimizar el diseño de la máquina para las condiciones de operaci ón más frecuentes. Por esta razón el diseño del servicio de compresi ón deberá incluir alguna indicación acerca del intervalo de tiempo anticipado para cada condici ón de operación especificada.

4.17

Consideraciones para el Arranque Objetivos de la Prueba Inicial con Aire – Las unidades compresoras para servicios de gas y aire, usualmente son probadas con aire, por un per íodo corto, después de su instalación inicial, después de trabajos mayores de mantenimiento, o antes de comenzar largos per íodos de funcionamiento. El principal prop ósito de esta corrida de prueba es exponer y corregir deficiencias mec ánicas que de otra manera podrían parar el proceso. Los objetivos espec íficos pueden resumirse como sigue: 1.

Verificar la limpieza y operabilidad del aceite lubricante y los sistemas de sello del eje.

2.

Probar todas las señales permisibles de arranque, se ñales de alarmas y paradas asociadas con la unidad compresora.

3.

Revisión de las partes de desgaste (sellos de contacto, anillo de pistones, empaque del vástago del pistón, acoplamientos, dientes de engranaje, artículaciones del gobernador, etc.) a baja velocidad y carga liviana, con altas velocidades de lubricación, y con paradas frecuentes para enfriamiento e inspección.

4.

Probar el encendido y apagado del accionador y sistemas del control modular y cualquier control integrado de la m áquina.

5.

Verificar operabilidad del sistema de suministro de servicio de la planta con una carga tan alta como sea posible, operando con aire del compresor.


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6.

Verificación de alineamientos de acoplamientos y niveles de vibraci ón con el compresor y conductor a temperaturas tan cercanas a la temperatura de operación, como sea posible.

7.

Dar oportunidad de entrenamiento al operador.

8.

Soplado y/o secado de las lineas de proceso y equipos.

Facilidades Requeridas para la Prueba Inicial con Aire – Usualmente se requieren facilidades especiales en el sistema de tuber ías de los compresores de tal forma que la prueba inicial con aire pueda realizarse conjuntamente con otros acondicionamientos del equipo del tren de procesos. Estas facilidades son: 1.

Una línea auxiliar corta con bridas en la l ínea de entrada, dentro de la v álvula de bloqueo de entrada, para servir como una toma de aire temporal; una portezuela de acceso para inspecci ón, y un filtro temporal y portezuela removible. Esta línea corta normalmente es parte del dise ño del filtro temporal.

2.

Filtros temporales, según las especificaciones de ingenier ía PDVSA – MID – GB – 201 – R y GB – 203 son usados durante la prueba inicial con aire y al inicio de la operaci ón del proceso, para proteger al compresor del polvo, objetos y escombros que podr ían quedar a la entrada del sistema, ya sea por accidente o por descuido en la inspecci ón.

3.

Una línea auxiliar corta, de aproximadamente la mitad del di ámetro de la línea, a la descarga, dentro de la v álvula de bloqueo a la descarga, que sirva como una portezuela de descarga.

4.

Facilidades para disminuci ón de ruidos, algunas veces se requerir án a la entrada del aire y en las portezuelas de descarga temporal.


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Circuito Cerrado para la Prueba Inicial 1.

Recirculaci ón de una Mezcla de Gas Inerte – Mientras que casi todos los compresores centrífugos diseñados para servicio de gas, pueden operarse en forma segura y continuamente con aire, otros no pueden hacerlo, debido a que la temperatura de descarga (o la temperatura en alguna etapa intermedia del compresor) exceder á la máxima temperatura de trabajo permisible de la máquina. Esto tiende a ocurrir con mayor frecuencia, cuando la temperatura normal de entrada al proceso de servicio est á muy por debajo de la temperatura del ambiente, cuando la relaci ón de presión de servicio es muy alta, cuando el cabezal est á por encima de 15000 m (50000 pie), cuando la relación de calor específico del gas está muy por de bajo a la del aire, y con accionadores de velocidad constante. Tanto los servicios de gases de alto peso molecular, como los de bajo peso molecular, pueden presentar problemas de temperatura de descarga operando con aire. El accionamiento con velocidad variable, lo cual permite operar a baja velocidad, da alguna flexibilidad para limitar la temperatura de descarga, pero el operar a velocidad parcial no es tan útil como operar a la velocidad de diseño, debido a que en el primer caso se expone a muchos problemas mec ánicos potenciales. El ejemplo más común de dificultad de operaci ón es el servicio de refrigeración con etileno. Otro ejemplo es el de gas de alimentaci ón rico en hidrógeno, en el proceso de Hidrotratamiento. En los casos donde la temperatura de descarga en aire pueda predecirse que estará cerca, o ligeramente por encima de la temperatura m áxima permisible por la carcaza, pueden hacerse una serie de corridas de prueba muy cortas e intermitentes bajo estricto control para probar la seguridad de una corrida prolongada y para detectar problemas que puedan surgir a velocidad máxima. Cuando haya riesgo de da ños al compresor, aún haciendo corridas cortas, se pueden hacer circuitos cerrados temporales a bajo costo y llenados con una mezcla de helio – nitrógeno para recircular. Mezcla de gas y detalles del circuito deberan ser determinados por los ingenieros encargados, con el asesoramiento del suplidor del compresor.

2.

Riesgos al Circular Aire – Los compresores centrífugos con sellos de aceite no deberán operarse en ningún momento en un circuito cerrado usando aire u oxígeno, a menos que se incluyan aspectos especiales de seguridad tales como los descritos más adelante. De otra manera, podr ía aumentar la fuga de aceite de sello en la corriente circulante de aire, hasta formar una concentración explosiva. Ver también las Prácticas de Diseño (versión 1986), vol. VIII. Sec. 15 – B. “Minimizando los riesgos de fuego, explosiones o accidentes”.

Un ejemplo, es el uso de un compresor de gas de reciclo en un Reformador Catalítico (Powerformer) equipado con sellos de aceite en eje para circular aire


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para el secado del sistema de tuberías o para regenerar el catalizador. Para evitar el paso de aceite desde los sellos del eje hacia la corriente de aire circulante, el compresor deberá ser especificado, para inyectar nitr ógeno en el laberinto interno del sello del eje. El nitrógeno actúa como una barrera de gas inerte entre el aire caliente a la descarga del compresor y el aceite de sello en las c ámaras internas del drenaje de aceite, y provee una atm ósfera inerte en el sello interior. El gas amortiguador también sirve como una barrera, que impide la entrada de aceite a las tuberías del sistema. Los sistemas de gas amortiguador deben dotarse de instrumentos de alarmas de baja presi ón diferencial, para señalar una falla del sistema de protección. Aplicaciones de este tipo deber án ser revisadas con un especialista en máquinas rotativas. Los compresores reciprocantes con cilindros lubricados no debe ser operados nunca en un circuito cerrado usando aire u ox ígeno, ya que se podría generar una mezcla explosiva en el circuito. Condiciones de Proceso – El diseño del control y sistemas de reciclo de los compresores deberán considerar dos situaciones anormales de operaci ón que frecuentemente ocurren cuando maquinarias nuevas o reparadas son puestas en servicio de proceso. Primero es deseable, probar el compresor y el accionador bajo flujo total, y condiciones de carga total, incluso cuando el flujo de alimentaci ón a la planta esté muy por debajo de lo normal. Esto requiere que el sistema de reciclo sea diseñado para permitir flujo nominal al compresor. Para esta operaci ón de prueba, no se necesita alta eficiencia del sistema. Luego, pueden ocurrir períodos prolongados de bajo flujo de alimentaci ón a la planta, debido a consideraciones operacionales o de mercado, haciendo deseable la operaci ón eficiente de compresión a carga parcial. Diseñar para ésta condición puede influir en los pasos de control a la descarga, para compresores reciprocantes, y posiblemente el número de unidades paralelas provistas. Con compresores dinámicos, la eficiencia de operación a carga parcial puede ser maximizada especificando y seleccionando el dise ño del compresor con estabilidad m áxima (flujo mínimo de oleaje) y aplicando y optimizando el sistema de control “anti – oleaje” que considera las características actuales de la máquina asi como también la velocidad de flujo.

4.18

Flexibilidad para Expansi ón Una estrategia de inversión en medios de manufactura y planificación a largo plazo ocasionalmente justifica una preinversi ón en el equipo inicial de planta, a fin de permitir una futura expansión de capacidad a bajo costo. Los servicios de compresión, junto con otras operaciones unitarias de planta, pueden ser especificadas inicialmente para el grado deseado de flexibilidad de expansi ón. Simplemente el dejar un espacio de terreno para operar un compresor adicional en paralelo, es una práctica poco usada, porque el dejar espacios de terreno


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grande, para el equipo del tren de proceso asociado, resulta muchas veces poco económico desde el punto de vista de disposici ón de equipo. La mejor manera de prepararse para una expansi ón de servicios de compresi ón, en la mayoría de los casos, es especificar las condiciones de operaci ón futuras que puedan ser definidas junto con las condiciones iniciales. Luego, especificar que el compresor, el elemento motriz y los equipos auxiliares principales (tales como tambores separadores, tuberías, sistema auxiliares de aceite, etc.) sean diseñados con un criterio de ingenier ía para un costo bajo de aumento de capacidad, cuando se requiere por una expansi ón prevista de la unidad.

4.19

Requerimientos de Potencia Generalidades – Los requerimientos de potencia de los servicios de compresi ón tienen que ser estimados en la etapa de dise ño del servicio, de tal forma que los requerimientos de diseño de los sistemas de servicios puedan ser especificados y los costos de operaci ón estimados. Los cálculos son realizados por métodos y datos presentados en el Cap ítulo “Cálculos de Sistemas de Compresi ón” PDVSA – MDP – 02 – K – 04. Después de la selección de los modelos de equipos, los diseños del sistema de servicio deben ser comparados con la garant ía de consumo de servicios por parte del suplidor. Reclasificaci ón de la Capacidad del Compresor Operado a M áxima Carga Las turbinas a gas, motores y accionadores de motores el éctricos, son frecuentemente prediseñados para una capacidad normal fija, ocasionando esto que los accionadores seleccionados sean algo m ás grande, que el tamaño mínimo requerido por las especificaciones de ingenier ía PDVSA – MID – GB – 201 – R, GB – 202 – PR, GB – 203 y GB – 204 – R. El margen de potencia disponible de esta manera en los accionadores puede ser aprovechado aumentando la capacidad del compresor al nivel de requerimientos de potencia que se ajuste al criterio de selección de tamaño del accionador según las especificaciones arriba mencionadas. Si este incremento en capacidad tuviese un valor econ ómico, y si un leve incremento en la velocidad del flujo de oleaje es aceptable, la Especificación del Diseño estipulará: “Si existe un margen entre el requerimiento de potencia nominal del compresor y aquel permitido según la clasificación del elemento motriz seleccionado, entonces la calibración de la capacidad del compresor debe incrementarse hasta que el accionador quede a carga m áxima (según especificaciones de ingenier ía PDVSA – MID – GB – 201 – R, GB – 202 – PR, GB – 203 y GB – 204 – R)” . El diseño del equipo del tren de proceso debe ser revisado entonces para determinar cómo lo afecta este incremento de capacidad.


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Condiciones Ambientales Las siguientes condiciones ambientales afectan el dise ño y las instalaciones de los servicios auxiliares para las unidades compresoras, y tienen que ser cubiertas en las Especificaciones de Dise ño: Factores que Afectan a todas las Unidades Compresoras: 1.

Altura – La presión barométrica afecta la conversión de un indicador de presión manométrica a valores de presi ón absoluta.

2.

Rango de Temperatura Ambiente – Esto determina la clasificación climática de la zona (según especificaciones de ingeniería PDVSA – MID – GB – 201 – R, GB – 202 – PR, GB – 203) e influye en el diseño del rendimiento de compresores, turbinas a gas y motores de combustión interna.

3.

Polvo y Arena – Cantidades excepcionales de polvillo (como part ículas de catalizador) y arena, tienen un efecto adverso en aquellas piezas descubiertas, tales como el vástago de las válvulas, laberintos de sellos de eje, articulaciones mecánicas de la turbina, y mecanismos posicionadores de los álabes directores del estator de compresores axiales.

Factores que Afectan a los Compresores de Aire, Turbina a Gas y Motores 1.

Altura – La presión barométrica afecta el volúmen específico del aire y en consecuencia, afecta el diseño del rendimiento de todas la las máquinas que operan con aire.

2.

Sustancias Corrosivas y S ólidas en el Aire – La calidad del aire en los alrededores de la entrada afecta los requerimientos de filtrado y puede afectar la selección de máquinas y materiales del sistema. La presencia de rocío de mar, vapores salados y gases qu ímicos deben ser especificados.

3.

Direcci ón Predominante del Viento – Esto afecta la ubicación que se seleccionará para las tomas de aire, con respecto a v álvulas que descargan a la atmósfera, fuentes de gases aceitosos, fuentes de vapores qu ímicos, rocio de mar, etc.

Factores que Afectan a los Compresores de Gas 1.

4.21

Restricciones de Emisi ón Atmosférica – El diseño del sistema de sello del eje es afectado por la cantidad permitida de emisi ón continua de gas.

Lí quido en Corrientes Gaseosas Riesgos – La presencia de líquido en la corriente gaseosa perjudica a los compresores en diferentes formas:


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1.

Porciones de líquido pueden causar graves da ños a casi todos los tipos de compresores.

2.

El agua en cantidades muy peque ñas se puede combinar con H2S del gas, y producir fractura por corrosi ón debido a esfuerzos en las partes de acero de gran resistencia.

3.

Cantidades pequeñas de agua pueden combinarse con H2S y CO2 para formar ácidos, los cuales aceleran la f átiga por corrosión y erosión, además de la corrosión de las partes incluidas en la trayectoria del gas.

4.

Hidrocarburos líquidos y agua en la corriente gaseosa, diluyen y lavan la películas lubricantes de los cilindros de los compresores reciprocantes, acelerando grandemente la velocidad de desgaste de las piezas de contacto: anillos de pistones, forros del cilindro, empaque de v ástagos, vástagos y válvulas.

Los compresores reciprocantes son muy sensitivos al arraste de l íquido, ya sea en forma intermitente o en forma continua. Los compresores centr ífugos son muy sensitivos a la corrosión por líquidos. Los compresores rotatorios del tipo anillo y tornillos helicoidales tienen la mayor tolerencia a todas las formas de l íquido. Si bajo alguna circunstancia predecible, se puede esperar que alg ún líquido alcance el compresor, esta situaci ón debe ser completamente descrita en la especificación de diseño. Medios para Proteger los Compresores – Para evitar estos riesgos al compresor el sistema de proceso podr ía proveerse de los siguientes tipos o medios de remoción de líquido. 1.

Proveerse de un tambor separador en la l ínea de entrada al compresor para remover las porciones de líquido arrastradas en el gas. Adem ás se especificarán alarmas de alto nivel de l íquido y disparo automático del compresor.

2.

Se especificarán trazas de calor y aislamiento de la tuberia de entrada cuando el enfriamiento de la misma, debido a la temperatura ambiental sea tal, que pueda condensar parte de l íquido de la corriente gaseosa.

3.

Especificar celdas colectoras de l íquido, con cristales de nivel y drenaje con válvulas, colocados cerca de la brida de entrada al compresor, y as í permitir un arranque seguro y facilitar el control normal de contenido de l íquido. Estas instalaciones no son adecuadas para una separaci ón y remoción continua de líquido.

4.

Todos los tramos largos horizontales de la l ínea de entrada y las celdas bajas deberán estar provistos de drenajes en los puntos bajos.

5.

Ocasionalmente, cuando es problem ática la condensación en la tubería, residuos de arrastre, o los productos de corrosi ón en los sistemas de


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compresores reciprocantes inmediatamente aguas arriba compresores, se instalan una especie de filtros coalescentes.

de

los

Beneficios en el Uso de Inyecci ón de Lí quido – Generalmente mientras que el líquido tiene el potencial para hacer mucho m ás daño que bien en los compresores, ocasionalmente se inyecta en forma deliberada a fin de mejorar, mantener o restablecer el rendimiento del compresor. Por ejemplo:

4.22

1.

Para prevenir el depósito de polímeros en superficie internas en servicios de gas de ensuciamiento, continuamente se inyecta aceite de lavado en la corriente gaseosa y en las etapas individuales del compresor.

2.

El lavado intermitente con solventes fuertes se usa algunas veces para disolver y limpiar depósitos de ensuciamiento.

3.

Ocasionalmente se inyecta agua, para suministrar enfriamiento evaporativo del calor de compresión, como un preventivo del ensuciamiento. Esta t écnica reduce el cabezal de compresi ón, retardando continuamente el aumento de temperatura, aunque el ahorro en potencia se ve disminuido notablemente por el aumento en flujo m ásico añadido por la inyección. El método de inyección de agua es utilizado comercialmente para retardar la polimerización en compresores que manejan corrientes ricas en acetileno, debido a la gran tendencia de polimerizaci ón del acetileno. Esta pr áctica es efectiva y relativamente segura para compresores rotativos; para compresores centrífugos sólo es aplicada donde el enfriamiento marginal se requiere para evitar un aumento grande en la inversi ón por ejemplo, para eliminar la necesidad de una etapa de proceso adicional de compresi ón. Se requiere de agua limpia y tratada para evitar la deposici ón de sólidos dentro del compresor. Se requiere un dise ño individual de los medios de inyecci ón.

4.

La inyección de aceite de enfriamiento se aplica comercialmente en compresores de aire de servicios del tipo rotativo para minimizar el n úmero de etapas y obtener una eficiencia alta. El aceite es separado a la descarga del compresor, es enfriado y luego recirculado a trav és de la máquina.

Materiales para Maquinarias Generalidades – Especificaciones de materiales para compresores y accionadores se encuentran en las especificaciones de ingenier ía (ver referencias) de Maquinarias y sus Complementos de Normas API. Ellas en consecuencia no necesitan presentarse en las Especificaciones de Dise ño bajo circunstancias normales. El uso del término “materiales según norma del suplidor” deberá evitarse en las especificaciones, ya que esto implicar ía la aceptación de materiales convencionales en lo que podr ía ser un ambiente de servicio severo o fuera de lo normal.


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Corrosi ón con Esfuerzo de Acero Super –Templado – Los aceros supertemplados usados en las piezas de compresores centr ífugos sometidos a grandes esfuerzos, están sujetos a ruptura por agrietamiento de corrosi ón con esfuerzo, cuando se exponen a H 2S húmedo. Debido a que normalmente resulta impráctico remover el sulfuro de hidr ógeno a niveles suficientemente bajos como para evitar este peligro, se brinda protecci ón seleccionando acero con baja susceptibilidad (debido a su limitada resistencia a punto cedente) y minimizando el agua en fase líquida en la corriente gaseosa. Las tuberias de entrada para servicios de compresión conteniendo H 2S y vapor de agua a condiciones de saturación deberán especificarse de tal forma de tener trazas de vapor, a fin de prevenir que se forme condensado a lo largo de las paredes de la tuber ía. Deberá tomarse un cuidado especial en el dise ño del tambor separador y los medios de drenaje de la tubería de entrada y además el diseño mecánico de la tubería, ya que ésta puede alcanzar la temperatura m áxima generada por la traza de vapor, tan pronto como se pare la máquina. Medidas Especiales para Prevenir la Corrosi ón – Si por experiencia previa, desarrollos de plantas pilotos o trabajos de pruebas de laboratorio se han desarrollado medidas especiales para evitar problemas de corrosi ón únicos, éstos deberan mencionarse en las Especificaciones de Dise ño. Un ejemplo sería el uso de superficies galvanizadas o aluminizadas en compresores manejando monóxido de carbono para prevenir la corrosi ón carbonilica. Un segundo ejemplo sería la protección contra el dióxido de azufre en la atmósfera de la planta, pintando con epoxy la superficie interna del equipo interetapa de los compresores y la tuberia.

4.23

Caracterí sticas de los Servicios de Compresi ón que Afectan los Sellos del Eje Presión – Las siguientes presiones influyen en el dise ño del sistema de sellado del eje y deberán ser incluidas en las Especificaciones de Dise ño. 1.

Presión de entrada mínima, por períodos breves o prolongados especialmente si está cerca o por debajo de la presi ón atmosférica.

2.

Máxima presión de entrada para operación.

3.

Presión de ajuste, luego de una parada autom ática.

Significado de Fuga a la Atm ósfera – Varios tipos de sistemas de sello de ejes de compresores, permiten una fuga continua de gas a la atm ósfera o a un cabezal de mechurrio a velocidades bajas y controladas. Para encaminar la ingenier ía de detalle del sistema se deber án indicar las siguientes caracter ísticas: 1.

Naturaleza peligrosa del gas que sale debido a la toxicidad, inflamabilidad o corrosividad.


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Valor económico del gas que se pierde.

Implicaciones de Ingreso de Sellador en la Corriente Gaseosa – Varios tipos de sistemas de sello de ejes tienden a permitir fuga de fluidos selladores en la corriente gaseosa. Para encaminar la ingenier ía de detalles del sistema, deber á indicarse la sensibilidad del proceso a peque ñas cantidades de los siguientes selladores: 1.

Aire atmosférico, en pequeñas cantidades.

2.

Aceite lubricante, en pequeñas cantidades.

3.

Gas amortiguador.

Disponibilidad de Gas Amortiguador – Algunos diseños de sistemas de sello de ejes se oponen a la fuga de gas y al ingreso de aire/aceite presurizados a la zona de sellado, con un gas “amortiguador” usualmente gas inerte o nitr ógeno de servicio. La disponiblidad de tal fuente gaseosa deber á ser anexada en la Especificación de Diseño, junto con los otros servicios.

4.24

imo Mantenimiento Diseñ o para M ín A pesar de que todas las instalaciones de compresores en los procesos modernos son diseñados para un bajo uso de personal en las funciones de operaci ón y mantenimiento, algunas opciones est án disponibles al diseñador a fin de mejorar la seguridad, operabilidad y mantenimiento en situaciones de m ínimo uso de personal a cambio de un aumento en la inversi ón. Las opciones consisten primeramente en las áreas de instrumentación supervisoria y en las facilidades de mantenimientos y éstas son cubiertas en las Pr ácticas de Diseño (versión 1986), vol. VIII, Sec. 11 “P”.

4.25

de Ingenier ía Suministrada por el Exactitud de la Informaci ón Suplidor Una gran parte de los datos de ingenier ía y costos suministrados por el vendedor son requeridas para planificar, dise ñar y ejecutar la aplicaci ón de maquinaria a los servicios del proceso. Esta información tiende a ser menos exacta y confiable durante las fases de planificación y diseño del proceso de un proyecto, que en la fase de ingenier ía de detalle. Esto se debe a que los representantes de los suplidores de maquinarias pueden ponerle menos atenci ón a los detalles de ingenier ía, antes de que la aplicación entre en la etapa comercial. Por esta raz ón, la confianza que un diseñador deposita en la informaci ón de ingeniería del suplidor debe ponerse en juicio, de acuerdo a la base en que se obtiene. Los datos anticipados por el suplidor son considerablemente m ás confiables cuando provienen de modelos normales de m áquinas prediseñadas y de unidades


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que han sido construidas con anterioridad, que aquellos provenientes de máquinas diseñadas contra pedidos especificos que son usados frecuentemente en aplicaciones de proceso. Los datos de ingeniería provenientes de los suplidores normalmente se disponen como siguen, en orden ascendente de confiabilidad: Los Catálogos de Productos, se emiten rutinariamente a las oficinas principales de ingeniería. Su interpretación puede requerir la asistencia de ingenier ía de ventas. No se incluyen con frecuencia, los dise ños de máquinas nuevas. Usualmente los datos son breves y generalizados, y algunas veces caducos. Las Investigaciones de Pre –oferta son realizadas por ingenieros de venta en respuesta a requisiciones, para estimados e informaci ón de planificación. Los rendimientos y estimados de costos tienden a ser optimistas, ya que en esta etapa no siempre se preveen detalles que reducir án la eficiencia y aumentar án los costos. En raros casos, donde se necesitan muchas licitaciones y/o dise ños para asegurar la confiabilidad de la informaci ón anticipada para el uso del dise ño de proceso, se negocian contratos especiales para este servicio con uno o m ás suplidores previamente seleccionados. Las Propuestas Comerciales son preparadas como respuesta a un estudio de compra formal al comienzo de la ingenier ía de detalles. Las propuestas normalmente son más confiables que los resultados de investigaci ón de prepropuesta para costos y datos de rendimiento, aunque poseen considerablemente menos detalles de ingenier ía que los que se aplican a una orden. Las Ordenes de Dise ño son realizadas en detalle completo despu és de que una orden es colocada, y constituye la base para el dise ño detallado de la instalación. Los detalles dimensionales no se desarrollan normalmente hasta esta etapa.

4.26

Presió n y Temperatura de Dise ño Generalidades En los campos de compresores y turbinas, los t érminos “presión de diseño” y “temperaturas de diseño” no tienen definiciones consistentes y aceptadas uniformemente. En consecuencia, su uso se deber á evitar en los documentos de especificación de maquinarias. Otros términos se usan dentro de cada uno de los campos del tipo de maquinaria a fin de describir los l ímites dentro de los cuales el suplidor tiene que diseñar el mecanismo para su seguridad estructural. Estos límites de seguridad estructural tienen que ser iguales o mayores que las condiciones de servicio “nominales”, dentro de la cual tiene que operar la m áquina. Por ejemplo, el modelo de máquina seleccionada tiene que tener la presi ón “máxima permisible” y límites de temperatura que igualen o excedan las


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condiciones de servicios especificadas por el dise ño del proceso para as í garantizar seguridad estructural. La temperatura para la cual, la m áquina tiene que ser estructuralmente segura, se refiere a la temperatura del metal a la condici ón más severa de presión y temperatura coincidentes. La temperatura del metal iguala a la temperatura del fluido en todos los tipos de fluidos comerciales. La presi ón a la cual la máquina tiene que ser estructuralmente segura se refiere a aqu élla utilizada para determinar el espesor mínimo de pared de las cavidades presurizadas. Para estar “estructuralmente seguro” al operar a presiones y temperaturas extremas, los mecanismos compresores tienen que ser capaces de evitar fugas por la bridas o fracturas de la carcaza. El espacio interno libre tiene que ser adecuado para prevenir interferencias entre las piezas movibles y estacionarias causadas por distorsión de la carcaza. El arreglo de los soportes tienen que preservar alineamientos operables en posici ón adecuada. La envoltura de los sellos y los sellos de eje tienen que ser dise ñados para prevenir la falla de piezas y fugas grandes. Compresores Centr í fugos Presión de Diseño – La equivalencia de “presión de diseño” para las carcazas de compresores centrífugos es la “presión máxima de trabajo de la carcaza ” la cual está definida por la norma API 617 como la m áxima presión que pueda existir en el compresor bajo las condiciones m ás severas de operación. Esta presión es determinada, añadiéndole a la máxima presión de succión que se pueda registrar, la presión diferencial que el compresor est á en capacidad de desarrollar en el sistema cuando está operando a las condiciones combinadas m ás severas. Al establecer el máximo requerimiento de presión de trabajo de la carcaza se deber á tomar en consideración las variaciones en peso molecular, forma de la curva característica de cabezal – capacidad, caballos de potencia del elemento motriz y rango de velocidad, presi ón de succión y variaciones de temperatura. Normalmente se desea, una válvula de seguridad en la descarga del compresor, calibrada a una presión menor que la máxima presión de descarga posible, a fin de limitar la presión a la cual podría exponerse a la tubería y los equipos corriente abajo. Cuando no se incluye esta v álvula de seguridad, el circuito de descarga tiene que ser adecuado para soportar la presi ón de descarga máxima que se puede generar bajo cualquier circunstancia posible. Cuando por el contrario se incluye su calibración, pasa a ser, la máxima presión de trabajo de la carcaza del compresor. La presión interna máxima para la cual es adecuada la carcaza, sin considerar las condiciones actuales de trabajo o requerimientos, est á definida por la norma API 617 como la “presión máxima de diseño de la carcaza”. Este valor es especificado por el suplidor de la m áquina de acuerdo al requerimiento de “presión máxima de trabajo de la carcaza ” por parte del comprador.


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Consideraciones Especiales de Presi ón de Dise ño 1.

Materiales Para la Carcaza – Deberán usarse materiales de bajo costo. El hierro fundido no deberá usarse por encima de los 1725 KPa man. (250 Psig) para aire o gases no inflamables, o por encima de 525 KPa man. (75 Psig) para tóxicos o inflamables.

2.

Protecci ón de Equipos Corriente Abajo – Un soplador de aire en una planta de craqueo catalítico, puede tener una válvula de seguridad a la descarga, para proteger al regenerador de la presi ón máxima que un compresor pudiera imponer, a m áxima temperatura ambiente. Esta puede ser considerablemente más baja que los 525 KPa man. (75 Psig) de presi ón de diseño de la carcaza, impuesta por el material de hierro colado. Las válvulas de seguridad en los compresores del termoreactor son calibradas a 175 KPa man. (25 Psig) sobre la presi ón de descarga obtenida con m áximo peso molecular del gas y una presi ón de succión normal.

3.

Carcaza Dividida Horizontalmente – Esta carcaza está restringida a la presión máxima de 2400 KPa man. (350 Psig) cuando el peso molecular est á por debajo de 10 (según norma API 617), como es el caso de una mezcla gaseosa rica en hidrógeno. Una válvula de seguridad calibrada a 2400 KPa man. (350 Psig) o por debajo para un gas de este tipo, podr ía eliminar la necesidad de construir una carcaza dividida verticalmente, la cual resulta más costosa.

4.

Unidades de Carcaza M últiple – La calibración de seguridad en la primera carcaza puede llegar a 525 kPa man. (75 psig), cuando sean de hierro colado. Sin embargo, en un compresor de refrigeraci ón usualmente se requieren materiales de baja temperatura (carb ón muerto o acero al níquel) permitiendo de esta manera una mayor presi ón de calibración. Esto evitará la pérdida de refrigerante cuando el compresor sea parado de repente, o durante un período de parada larga cuando el refrigerante l íquido continue evaporándose en los enfriadores y en el tambor de vaporizaci ón instantánea a baja presión.

5.

General – Las válvulas de seguridad entre etapas y a la descarga, proporcionadas para reducir costos del compresor y de los equipos entre etapas y corriente abajo, deber án ser calibradas lo suficientemente altas, de tal manera que aquéllas abran solamente durante condiciones de emergencia o condiciones anormales.

Temperatura de Dise ño – La máxima temperatura de trabajo de la carcaza del compresor (equivalente a la temperatura de dise ño) deberá ser la temperatura de descarga máxima, anticipada dentro del rango especificado de operaci ón, e incluyendo un margen adecuado de 30 °C (50°F). Los factores que pueden elevar la temperatura de descarga sobre su nivel normal son: temperatura alta a la entrada, operación a un punto de eficiencia bajo, alta relaci ón de presión (por


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ejemplo, debido a velocidad m áxima, alto peso molecular) ensuciamiento del compresor, e inter – enfriadores defectuosos. Las temperaturas mayores que se podrían generar, debido a la pérdida completa de agua de enfriamiento en los inter – enfriadores forzarían a una parada del compresor y en consecuencia no deberán considerarse al fijar la temperatura de dise ño. Las especificaciones de diseño deberán incluir una temperatura de diseño para cada carcaza del compresor. Para una operaci ón por debajo de los 15 ° C (60°F) se deberá especificar una temperatura m ínima de diseño, de tal manera que los materiales del compresor sean seleccionados con propiedades adecuadas para el impacto. Compresores Axiales Las guías anteriores también son aplicables a compresores axiales. Sin embargo, debido a que la experiencia de aplicaci ón es limitada, deben consultarse especialistas en maquinarias y seguridad. Compresores Reciprocantes Presión de Diseño – Los clientes industriales prefieren el t érmino “presión de trabajo máxima permisible” que “presión de diseño” para los compresores reciprocantes. La especificaci ón de ingeniería – PDVSA – MID – GB – 201 – R requiere que la presión de trabajo máxima permisible de cada cilindro exceda la presión de descarga nominal por lo menos en un 10% ó 175 KPa (25 Psi) lo que resulte mayor. Ya que la “presión de descarga nominal” es la condición de servicio más alta especificada, la Especificaci ón de Diseño sólo necesitará confirmar que la mayor presión de descarga deberá considerarse “nominal”, y que la presión de trabajo máxima permisible debe estar de acuerdo a la especificaci ón de ingeniería PDVSA – MID – GB – 201 – R, la cual cubre cilindros de etapa intermedia, as í como también la etapa de presión más alta. Temperatura de Dise ño – Los clientes industriales prefieren el t érmino “temperatura máxima permisible” que “temperatura diseño” para compresores reciprocantes. Sin embargo, ya que la “temperatura máxima permisible” es especificada por el suplidor como una limitaci ón mecánica del modelo particular de máquina, la especificación de diseño deberá incluir la temperatura máxima permisible, la cual se fija por lo menos 14 °C (25°F) por encima de la “temperatura nominal de descarga”. Para establecer valores de temperatura de dise ño para tuberías de descarga y diseño de equipos coriente abajo, aplique la suposici ón convencional de compresión isentrópica a las condiciones de operaci ón más severas, y añada el margen especificado. Ver las Pr ácticas de Diseño (versión 1986) Subsección 11 – H para un resumen de las condiciones que tienden a que la temperatura de descarga actual sea diferente del estimado isentr ópico. Compresores Rotatorios Presión de Diseño – La presión de diseño para compresores rotatarios es definida formalmente de la misma manera que para los centr ífugos, ya que la


PDVSA


FECHA

0

MAY.96


Indice manual

Indice volumen

Indice norma

norma API 617 es invocada por la especificaci ón de ingeniería PDVSA – MID – GB – 201 – R. Sin embargo, debido a que el compresor rotativo es un mecanismo de desplazamiento positivo, el valor deber á ser seleccionado de la misma manera como para los reciprocantes; o sea, 10% sobre la presi ón normal de descarga o 175 KPa (25 Psi), el que resulte mayor. Temperatura de Dise ño – La temperatura de diseño para compresores rotativos se define formalmente de la misma forma que para los compresores centr ífugos, y deberá ser calculada como la temperatura de descarga estimada a la temperatura de entrada máxima, presión normal de entrada, y la presi ón de calibración de la válvula de seguridad a la descarga, m ás un margen nominal de 14°C (25°F). Calibraci ón de las Bridas de Tuber í as La especificación de Diseño de los Servicios de Compresi ón deberán indicar las presiones y temperaturas de dise ño de las tuberias conectadas, la calibraci ón de las bridas, y los revestimientos y dimensiones de las l íneas de entrada y descarga.

4.27

Especificaciones del Compresor En la especificación de un compresor, lo primero que debe definirse es el tipo m ás adecuado a los requerimientos del proceso; de acuerdo a los criterios de selecci ón del tipo de compresor tratados en éste capítulo. Una vez escogido el tipo de compresor y dise ñado, se procede a llenar la hoja de especificaciones correspondiente: •

Compresor centrifugo

•

Compresor reciprocante

•

Compresor rotatorio

A continuación se presentan las hojas de especificaciones de los primeros, los cuales son los más utilizados a nivel industrial. Para mayor informaci ón de hojas de especificación para todo tipo de compresores, véase el Manual de Calidad de Servicios Tecnológicos vol. VII. El Ingeniero de Proceso (IP) debe llenar la informaci ón señalada en los anexos con el indicativo “IP”. De manera general se debe llevar la informaci ón referente a datos generales del compresor, condiciones de operaci ón para el servicio que va a cumplir, tipo de gas alimentado y composición del mismo, datos del sitio, y condiciones de los servicios. El resto de la informaci ón debe ser llevada por el Ingeniero Mec ánico, Instrumentista y el especialista.

4.28

Requerimientos de Servicios del Compresor A continuación se presenta la información referente a los servicios del tren del compresor.


PDVSA


FECHA

0

MAY.96


Indice manual

Indice volumen

Indice norma

Compresores Reciprocantes •

Agua de enfriamiento

Turbinas de Vapor y Expansores de Gases •

Flujo de Vapor Actual.

•

Sello de Ejes (empleando el eyector de vapor del condensador de agua fría).

•

Unidad de separación Aceite Lubricante – Agua.

•

Condensadores para Turbinas a Vapor.

Motores Reciprocantes y Turbinas a Gas •

Combustibles Gaseosos

•

Combustibles Líquidos

•

Agua de Enfriamiento

•

Aire de Arranque

•

Combustibles

•

Arranque

•

Agua de Enfriamiento

Motores

Turbinas

Tuberí as de la Unidad del Compresor y Equipos de Tren de Proceso •

Separadores de Aceite Lubricante

•

Tambores Separadores

•

Potencia para los Sistemas de Lavado del Compresor

•

Condensadores en Turbinas a Vapor

•

Lavado de Turbinas a Vapor.

Auxiliares de la Unidad Compresora y Facilidades para Instalaciones • •

•

Potencia para Sistemas de Aceites Lubricantes y de Sello Requerimientos de Potencia y Agua de Enfriamiento (para sistemas auxiliares compresor – turbina) Enfriamiento del Compresor.

Información adicional en el Manual de Dise ño de Proceso (versión 1986), Vol.VII sec. 11 – M.

Project Nº

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

CENTRIFUGAL COMPRESSOR DATA SHEET

Item No. For Site Service Manufacturer Information to be Completed by Manufacturer

Requisition Nº

Pag.:

1

Item No.

Of:

6

Model Unit. Serial No. No. Required Driver by Purchaser OPERATING CONDITIONS

(ALL DATA ON PER UNIT BASIS)

NORMAL

RATED

OTHER CONDITIONS B C

A

D

Gas Handle (Also See Page ____________ ) Weight Flow, kg/s INLET CONDITIONS: Pressure (bar abs) Temperature ( C) Cp (kj/kg K) Molecular Weight (M) Cp/Cv(k1) or (K avg) Inlet Volume (L/S) °

°

Compressibility (Z1) or (Z AVG) DISCHARGE CONDITIONS: Pressure (bar abs) Temperature ( C) °

Cp/Cv(k2) or (K AVG) Compressibility (Z2) or (Z AVG) kw Required (All Losses Incl) Speed (RPM) Estimated Surge, m3 /h (At Speed Above) Polytropic Efficiency (%) Polytropic Head (%) Guarantee Point Performance Curve No. PROCESS CONTROL: Method:

By Pass From______________________________________________ To _________________________________ Anti Surge By Pass: Manual Auto Suction Throttling From _______________________________________ To ________________________________ Speed Variation From ________________________________________ To ________________________________ Other

Signal:

Source Type Range For Pneumatic Control Other

RPM @

bar &

RPM @

barg

REMARKS:

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Appr.:

By:

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Rev.

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029–1–a

Rev.:0–5/91

Project Nº

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55


GAS ANALYSIS

NORMAL

Mol % 0 Air Oxygen Nitrogen Water Vapor Carbon Monoxide Carbon Dioxide Hydrogen Sulfide Hydrogen Methane

M.W. 28.966 32.000 28.016 18.016 28.010 44.010 34.076 2.016 16.042

Ethylene Ethane Propylene Propane i–Butane n–Butane i–Pentane n–Pentane Hexane Plus NH3

28.052 30.068 42.078 44.094 58.120 58.120 72.146 72.146 99.640 17.030

Requisition Nº

Pag.:

2

Item No.

Of:

6

OTHER CONDITIONS

RATED

A

B

C

Remarks D

Total Avt. Mol. Wt. LOCATION: Indoor Outdoor Grade

Heated Unheacted Mezzanine

Under Roof Partial Sides

Electrical Area Class Gr. Div. Wenterization Reqd. Tropicalization Reqd. SITE DATA: Elevation m Barometer bar abs Rang of Ambient Temps. DRY BULB WET BULB Site Rated C

NOISE SPECIFICATIONS: Applicable to Machine: See Specification Applicable to Neighborhood See Specification Acoustic Housing:

Yes

No

APPLICABLE SPECIFICATIONS: API 617 Centrifugal Compr. for Gen. Refinery Services Other:

°

Normal C Maximun C Minimun C °

°

PAINTING:

°

Manufacturer’s Std. UNUSUAL CONDITIONS Other:

Dust

Fumes

Others SHIPMENT: Domestic Export Export Boxing Reqd. Outdoor Storage Over 3 Months

REMARKS ON REVISIONS

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029–2–a

Rev.:0–5/91

Project Nº

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55


Requisition Nº

Pag.:

3

Item No.

Of:

6

CONSTRUCTION FEATURES SPEEDS: Type (Open, Enclosed, etc.) _________ _________________________ Max. Cont.___________RPM_______Trip__________RPM Type Fabrication ________________________________________ Max. Tip Speeds:___________m/s @ Max.______Speed MATERIAL ____________________________________________ ___________m/s @ Max. Cont. Speed Max. Yield Strenght (bar) _________________________________ Brinnel Hardness: Max.__________________mm______________ LATERAL CRITICAL SPEEDS: First Critical ____________________________________RPM Smallest Tip. Internal Width (mm)___________________________ Damped_______________Undamped_______________ Max. Mach No. @ Impeller Eye____________________________ Mode Shape___________________________________ Max. Impeller Head @ Rotated Speed (m)___________________ Second Critical _________________________________RPM Damped_______________Undamped_______________ SHAFT Mode Shape___________________________________ Material________________________________________________ Dia.@Impellers (mm) ___________Dia. @Coupling (mm)_________ Third Critical ___________________________________RPM Damped_______________Undamped_______________ Shaft End: Tapared Cylindrical_________________________ Mode Shape___________________________________ Max. Yield Strenth (bar)___________________________________ Fourth Critical __________________________________RPM Damped_______________Undamped_______________ BALANCE PISTON: Mode Shape___________________________________ Material________________Area______________________(mm 2) Lateral Critical Speed – Basis:___________________________ Fixation Method _________________________________________ Damped Unbalance Responde Analysis Shop Test Other Type Analysis SHAFT SLEEVES: TORSIONAL CRITICAL SPEEDS: At Interstg. Clear. Pts. Matl. ___________________________ First Critical ___________________________________ RPM At Saft Seal_________ Matl. ___________________________ Second Critical _______________________________ RPM Third Critical __________________________________ RPM

VIBRATION: Allowable Test Level_______________________________ (Peak to Peak)

ROTATION, VIEWED FROM DRIVEN END: CASING: Model__________________________________________ Casing Split _____________________________________ Material_________________________________________ Thickness (mm) __________________________________ Max. Work Press._____barg Max. Design Press.____barg Test Press (barg):Helium___________Hydro____________ Max. Oper. Temp. ______ C Min. Oper. Temp._______ C Max. No. of Impellers for Casing______________________ Max. Casing Capacity (m3 /h) ________________________ Radiograph Quality Yes_________ No_________ Casing Split Sealing ______________________________ °

°

DIAPHARAGMS: Material_________________________________________ IMPELLERS: No.__________________ Diameters: _________________ No. Vanes Ea. Impeller_____________________________

LABYRINTHS: Interstage Type________________________Material______________ Balance Piston Type________________________Material______________ SHAFT SEALS: Type___________________________________________________ Seal System Type___________________________________ Setting Out Pressure_________________________________ Inner Oil Leskage Guar. (L/Day/Seal): ______________________ Type Buffer Gas ____________________________________ Buffer Gas Flow (PerSeal):_______________________________ Normal_________kg/h @____________bar p_______ Normal_________kg/h @____________bar p_______ Buffer Gas Required For:______________________________ Start - Up________________________________________ Air Run - In____________________________________ ___ Other _____________________________________________ Buffer Gas Control For: ________________________________ System Supplied By ____________________________ _______ BEARING HOUSING CONSTRUCTION: Type (Separate, Integral) _______________________________ Material


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By:

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Appr.:

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029–3–a

Rev.:0–5/91

Project Nº

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55


Requisition Nº

Pag.:

4

Item No.

Of:

6

CONSTRUCTION FEATURES, (Continued) RADIAL BEARINGS: OTHER CONNECTIONS: SERVICE Type________________________Span (mm)______________ No. SIZE TYPE Area (mm2)____ Loading (bar):_____Act_________Allow._____ Lube Oil Inlet Center Pivot_________________________________________ Lube Oil Outlet Offset Pivot__________________________________________ Seal Oil Inlet %_________________________________________________ Seal Oil Outlet Pad Material_________________________________________ Casing Drains Type Babbitt_________________________________________ Stage Drain Babbitt Thickness_____________________________________ Vents Cooling Water TRUST BEARING: Pressure Location____________________Type____________________ Temperature Mfr._____________________Area (m m2)__________________ Purge For: Brg. Housing Loading (bar):________ Actual_______Allowable____________ Gas Loading (kg)____________ CPLG. Slip Load (kg)________ Between Brg. & Seal CPLG. Coeff. Frict.____________________________________ Between Brg. & Gas Bal. Piston Compensating Load____________________RPM Solvent Injection Center Pivot_________________________________________ Offset Pivot VIBRATION DETECTORS: %_________________________________________________ Type _____________________ Model _________________ Pad Material_________________________________________ Mfr_______________________________________________ Type Babbitt_________________________________________ No. at Each Shaft Bearing______________Total No.________ Oscilator Detectors Supplied By ________________________ Babbitt Thickness_____________________________________ Monitor Detector Suppliedd By _________________________ MAIN CONNECTIONS: Location___________________Enclosure________________ SIZE

ANSI RATING

FACING

POSITION

FLANGE VEL. m/s

Inlet Discharge

Mfr_______________________ Model _________________ Scale Range_________ Set @__________MILS Alarm Shutdown: Time Delay____SEC Set @_________MILS

AXIAL POSITION DETECTORS: Type _______________________ Model _________________ Mfr___________________________No. Required _________ Oscilator – Demodulator Supplied By ____________________ Mfr_______________________

Model _________________ Monitor Suppliedd By ________________________________ ALLOWABLE PIPING FORCES AND MOMENTS: INLET FORCE kg

DISCHARGE

MOMT FORCE kg-m kg

MOMT kg-m

FORCE kg

MOMT kg-m

Axial Vertical Horiz. 90

Location__________________

Enclouse_______________

Mfr_______________________ Scale Range_________ Alarm

Model _________________ Set @__________MILS

Shutdown:

Set @_________MILS

COUPLING:

Time Delay____SEC

Driver Comp

Gear Comp

°

FORCE kg

MOMT FORCE kg-m kg

MOMT kg-m

FORCE kg

MOMT kg-m

Make Model Lubrication Mount CPLG. Halves

Axial Horizontal Horiz. 90 °


By:

Appr.:

By:

Appr.:

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By:

Appr.:

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029–4–a

Rev.:0–5/91

Project Nº

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55


Requisition Nº

Pag.:

5

Item No.

Of:

6

CONSTRUCTION FEATURES, (Continued) COUPLINGS. Cont'd Disassemble Reassemble Comp. Driver Comp Gear Comp After Test Spacer Reqd. Check Brgs & Seals After Test Limited End Float Reqd. Noise Level Test Idling Adaptor Reqd. Residual Electrical/Mech Runout CPLG. Rating (kw/100 RPM) Keyed (1) or (2): or Hydr. Fit

Baseplate & Soleplate: Compressor Gear Driver Soleplates Fore Baseplate Common (Under Comp. & Driver)_______________________ Under Comp. Only Other______________________ Decked with Nom Skid Deck Plate Open Constr. Drip Rin With Open Drain Horiz. Adjusting Screws for Equipment Suitable for Point Support Suitable for Perimeter Support Stainless Shims: Thickness ________________________ Grouting: Type_____________________________________

SHOP INSPECTION AND TESTS:

WEIGHTS (kg): Comp.________Gear______ Driver_______ Base_________ Rotor: Compr.____________ Driver_______ Gear_________ Compr. Upper Case_________________________________ L.O. Console____________S.O. Console________________ Max. for Maintenance (identify)_________________________ Total Shipping Weight________________________________

Space Requirements (kg & mm) Complete Unit: L_________W__________H___________ L.O. Console

L_________W__________H___________

S.O. Console

L_________W__________H___________

MISCELLANEOUS Reqd

Witness Observed

Shop Inspection Hydrostatic Helium Leak Mechanical Run Mech. Run Spare Rotor Fit in Spare Rotor Performance Test (Gas) (Air) Comp. With Driver Comp. Less Driver Use Shop Lube & Seal Sys. Use Shop Lube & Seal Sys.

Recommended Straight Run of Pipe Diameters Before Suction___________________________________ Vendor’s Review & Commentes on Purchaser ’s Piping & Foundation______________________________ Optical Aligment Flats Required on Compressor, Gear & Driver___________________________________ Provision for Water Washing Before Opening Casing By______________________________________ Torsional Analisys Report Required

Use Shop Vibration Probes. etc. Use Job Vib. & Axial Disp. Probes Oscilator Detectors & Monitor Pressure Comp. to Full Oper. Press REMARKS ON REVISIONS

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Rev.:0–5/91

Project Nº

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Requisition Nº

Pag.:

6

Item No.

Of:

6

UTYLITIES

UTYLITY CONDITIONS: STEAM DRIVERS HEATING Inist Min__________ barg_______C______barg________C Norm_____________ barg_______C______barg________C

INTRUMENTATION AIR: Max Press barg

Min Press

bar

Max______________ barg_______C______barg________C Exhaust Min______ barg_______C______barg________C Norm_____________ barg_______C______barg________C Max______________ barg_______C______barg________C ELECTRICITY DRIVERS

HEATING

CONTROL SHUTDOWN

Voltage____________

TOTAL UTILITY CONSUMPTION:

Hertz______________

Cooling Water Steam, Normal Steam, Max Intrument air kw (Driver) kw (Auxiliaries)

Phase_____________ COOLING WATER: Temp. Inlet__________C___________Max

Return__________C

m3 /h kg/h kg/h m3 /h kw kw

Press Norm__________barg_________ Design_____________barg Min Return__________barg_________ Max Allow

P_____bar


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By:

Appr.:

By:

Appr.:

By:

Appr.:

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029–6–a

Rev.:0–5/91

Project N

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

RECIPROCATING COMPRESSOR DATA SHEET

Applicable To: Proposals Prchase As Built Item No. For____________________________________________________ Site____________________________________________________ Note: Information to be completed by Manufacturer

Requisition No.

Pag.:

1

Item No.

Of:

5

Service_________________________________________________ Model___________________________Serial No.____________ Unit____________________________________________________ No. Reqd._____________________________________________ Information to be completed by Purchaser

GENERAL Manufacturer_________________Type_______________RRPM: Max __________________Rated_________________Min_____ _____ Compressor Throws: No. Furnished_______Max. No. Possible_______Max. Frame H.P:______@ Max. RPM______@ Rated RPM____ Driver Type __________________Driver Rated HP______RPM_______Driver Furn. By _____________ Compr . Mfr._________ RATED OPERATING CONDITIONS (EACH MACHINE) Service / Item No. Stage

APPLICABLE SPECIFICATIONS API Recip. Compr. Spec. 618 _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________

Gas Compressed Corrosive due to Relive Humidity (%) Mol. Wgt. At Intake Cp/Cv Value at suction Cp at suction (Kj/Kg K)

ACCESORIES COMP. MFR. SHALL FURNISH Pulsation (Dampers) (Volume Bottle) For__________________________________________________ Interstage Piping & Relief Valves Moisture Separators W/Traps Thermosiphon Cylander Cooling Water Piping Single Inlet - Outlet Manifold W/Valves Self Contained Closed Coolant System Intercoolers W/Cooling Water Piping Single Inlet - Outlet Manifold W/Valves _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________

°

Inlet Temp. C Inlet Pressure (bar abs) Min Dp between stgs bar Actual Disch. Temp ( C) Discharge Press. (bar abs) Z @ Suction Z @ Discharge °

°

EXPECTED (Capacity Tolerance + 3% BHP Tolerance + 3% Kg/Hr. Wet Inlet m3 /h (Correted) MM m3 /d/m3 /h std.(1 bar & 15 C) °

WEIGHTS AND DIMENSIONS

Horsepower (Kw) Total BHP (W/V-Belt Loss)

Max. Erection Weight Kg.______________________________

**RATED PER API (Capacity Tolerance-0% BHP Tolerance +0% Kg/Hr. Wet INLET m3 /h (Correted) MM m3 /d/m3 /h std.(1 bar & 15 C) °

Brake Horsepower / Stage Total Bhp (W/V-Belt Loss) Total HP Required By Driver (W: Gear Loss Incluided)

Max. Maintenance Weight Kg.___________________________ Total Wt. Less Driver & Gear, Kg._________________________ Approx. Floor Space ___________________________________ L__________m W_______________m H_______________m Rod Removal Distance________________________________m

CAPACITY CONTROL Stage - % Capacity Inlet m3 /h Pockets/Valves Open * Inlet Pressure, Bar Abs Dischage Pressure, Bar Abs

Actual Disch. Temp. C Power BHP Actual Rod Load. T____________________________________ ____ Actual Rod Load, C_______________________________ _________ Degrees Rod Reversal _____________________________________ REMARKS: °

Capacity Control Shell Be By: Variable Speed To_____________% Rated________________ Purchaser By - Pass Mfr. Standard Automatic Control Stop/Stop (2) (3) (5) Step Piloted By Rec. Press Piloted By Purch. Instr. W/___________________barg Air Signal Clearence Pockets,__________________Cyl. Fixed Variable Manual Manual Pneu Auto Suct. Valve Unicaders._______________Cyl Type Plug Finger _________ Manual Manual Pneu. Auto On Air / Power Failure Compressor Shall

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Appr.: Date:

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Unload Appr.: Date:

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Appr.: Date: Rev.:0-8/91

Project N

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56


Requisition N

Pag.:

2

Item No.

Of:

5

RATED OPERATING CONDITIONS

GAS ANALYSIS

REMARKS

Mol % M.W. 28.966 32.000 28.016 18.016 28.010

Air Oxigen Nitrogen Water Vapor Carbon Monoxide Carbon Dioxide Hydrogen Sulfilde Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propylene Propane i-Butane n-Butane i-Pentane n-Pentane Hexane Plus

M.W.

44.010 34.076 2.016 16.042 28.052 30.068 42.078 44.078 58.120 58.120 72.146 72.146 99.640

Total Avg. Mol. Wt. SKETCH:

NON LUBRICATED PISTON RIDER RING DATA Stage Piston Rider Ring Quantity Width, mm. Allowable Wear, mm. BEARING DATA Quantity

Act. Load. bar

Rated Ld. bar

Diameter, mm

Length, mm

Diameter, mm

Length, mm

Main Bearing - Plain Main Bearing - Trust Crankpin Bearing Crosshead Pin Bearing in Connecting Rod Crosshead Pin Bearing in Crosshead Width, mm

Crosshead Shoe PIPING RESPONSE DATA Vendor Mechanical Response of Piping Required

Vendor Analog Study Required Analog To Consider: 100%

75%

50%

25%

Load Each Machine Machine Operating in Parallel

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Appr.: Date:

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Project N


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

CYLINDER DATA

Requisition No.

Pag.:

3

Item No.

Of:

5

COMPRESSOR MATERIALS

Item No./Service

Cylinders

Stage No. Of Cyl. Per Stage

Cylinder Liners Pistons

Type Cyl. Cooling Reqd. Type Cyl. (Step) (Tandem) Single/Double Acting Cylinder Liner yes/no Cylinder Liner Wet/Dry Outside Diam. Liner, mm Bore, mm Stroke, mm Piston Displacement, m3 /min Clearence, % Volumetric Efficiency, % API Valve Gas Velocity, m / Min. No. Inlet/Disch. Valve cYL. Type of Valves Inlet / Disch. Valve Lift, mm Mx. Allow. Piston Speed, m / min

Piston Rings Rider Rings Piston Rods Piston Rod Hard (Rockwell C") Valve Seats / Seat Plate Valve Stops Valve Valve Springs Rod Packing Main Bearing Crank Pin Bearing Cross Head Bearing C.A. Cross Head Bearing C.H. Cross Head Cross Head Shoes LUBRICATION FRAME Splash System Pressure System INCLUDE THE FOLLOWING: Main Oil Pump Driven By (Comp. Shaft) (Elect. Mat.) Aux. Oil Pump Driven By Electric Motor Hand Operated Pump For Staring Separately Packaged Lube System Type Main Bearing Sleeve Roller Outboard Bearing Incluided CYLINDERS Non Lubricated Lubricator Driver By. Compressor Shaft Electric Motor Chair Single Plunger / Feed Type Lubricator Divider Block Lubricator make Model No. Of Comp. No. Of Spare Lubricator Block Barring Device Manual Pneu.

Normal Piston Speed, m / min

Rod Diameter, mm Max. Allow. Rod Loading T Max. Allow. Road Loading C Actual Road Load, T (Gas Load) Actual Road Load, C (Gas Load) Actual Road Load, T (Gas & Intertial) Actual Road Load, C (Gas & Inertial)

Degress Rod Reversal Max. Allow. Cyl. Press, Barg Max. Allow. Cyl Temp. C Recom. Relief Valve, Barg Hidrostatic Test. Barg °

Suction Size / Rating

Facing Disch SIze / Rating Facing Position From Driver End COMPRESSOR PACKING Full Floating Vented Packing W/stainless Steel Springs Forced Feed Lubricated Non-Lubricated Teflon Carbon Water Cooled Provisional For Future (Water) (Oil) Cooling Vented To DISTANCE PIECE Standard Extra Long Single Compartment Two Compartment Solid Cover Vented To Design Press. Barg By: Rev.

Appr.: Date:

By: Rev.

Appr.: Date:

Coupling - Low Speed Mfr.

Model

Type Coupling - High Speed Mfr.

Model

Type Coupling - (Main) (Aux) Oil Pump, Jacket Water Pumps Mfr. Model Type Type Guards Code Standar Non-Spark Static Cond. V-Belts Tot End. V-Belt Grd. REMARKS:

By: Rev.

Appr.: Date:

By: Rev.

Appr.: Date:

Project N

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56


Requisition No.

Pag.:

4

Item No.

Of:

5

SITE DATA

UTILITY CONSUPTION

Altitude_________________m.Barometer______________Bar abs Design Temp C____________Summer_____________Winter-Min. ELECTRIC

H.P.

°

Design Wet Bulb Temp C_________________________________ °

Winterization Reqd. Tropicalization Reqd. Unusual Conditions: Dust Fumes Other_______________________________________________ EQUIPMENT SHALL BE SUITABLE FOR Indoors Heated Unheasted Outdoors Under Roof Without Roof Electrical Equipment Hazzard Class__________Gr.______Div.____ COOLING WATER FOR COMP. CYLINDER Type Water_____________________________________________ Press. Barg_______________Supply______________Return Min. Temp. C ________________Supply_______________Return Max. °

COOLING WATER FOR INTERCOOLERS & AF TERCOOLERS Type Water_____________________________________________ Press. Barg_______________Supply______________Return Min. Temp. C ________________Supply_______________Return Max. ELECTRIC POWER FOR HEATER: ___________________Volts_____________Phase__________Hertz STEAM FOR HEATERS: Normal_____________Barg @_____________ C TT____________ Max._______________Barg @_____________ C TT_________

Locked Rotor Amps

Full Load Amps

Main Driver Main Lube Oil Pump Aux. Lube Oil Pump Pkg Coolant Oil Pump Mech. Lubricator

Frame Oil Heater ________Watts__________Volts_________Hz Lubricator Heater ________Watts__________Volts_________Hz ________Watts__________Volts_________Hz Farme Heater STEAM Main Driver ____Kg/Hr.____Barg_____ C Lubr. Heater ____Kg/Hr.____Barg_____ C Farme Heater ____Kg/Hr.____Barg_____ C _________________Kg/Hr.____Barg_____ C ° ° ° °

TT TT TT TT

to_____Barg to_____Barg to_____Barg to_____Barg

°

COOLING WATER

°

Comp Cyl. Jk ts.

°

INSTRUMENT AIR SUPPLY: Press. Barg__________Max.__________Normal____________Min

Rod L.O. Inter PKG. Cooler Cooler Other

Quantity M3 /H Inlet Temp. C Outlet Temp. C Inlet Press, Barg Outlet Press, Barg Max. Press, Barg Total C. W., m3 /h °

°

INSPECTION AND SHOP TEST REQUIRED

WITNESS

Shop Inspection Mfr. Standard Shop Test Valve Leak Test Cyl. Hydro. Test Cyl. jacket water hydro. test @______Barg Cyl. Helium Leak Test @ MWP Bar Over to Check Runout, etc. Mech. Run Test W/Job Driver Mech. Run Test W/Job Driver Aux. Equip. Oper. Test Dismantle - Reassamble Inspection Kerosene Leak Test

JACKET WATER COOLANT SYSTEM

System to be Console Mounted with Deck Plate Suitable For Perimeter Support And Grouting Two Centrifugal (one) (two) Shell & Tube Heat Exchanger -W/Tranfer Valve (One) Air Cooled Heat Exchanger

PAINTING Manufacturer's Standard Other___________________________________________________ SHIPMENT Domestic Export Export Boxing Reqd. Outdoor Storage Over 6 Months____________________________

One Console For Each Compressors One Console For _________________ Compressors Jacket Water To Be _________% Ethylene Glycol

REMARKS:

By: Rev.

Appr.: Date:

By: Rev.

Appr.: Date:

By: Rev.

Appr.: Date:

By: Rev.


Project N 6700


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

Requisition N

Pag.:

5

Item No.

Of:

5


DESIGN NOTES

By: Rev. 007-3-a

Appr.: Date:

By: Rev.

Appr.: Date:

By: Rev.

Appr.: Date:

By: Rev.


Project Nº

POSITIVE DISPLACEMENT ROTARY COMPRESSOR (PAGE 1 OF 7) DATA SHEET

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

Applicable to: For Site Service Manufacturer:

Note:

Proposal

Purchase

Requisition Nº

Pag.:

Item No.

Of:

As Built Unit.: Driver: Model:

Serial No. By Manufacturer

Indicates Information to be Completed by Purchaser

OPERATING CONDITIONS ALL DATA ON PER UNIT BASIS Gas Handle (Also See Page 2 of 7 )

NORMAL

RATED

Other Conditions B C

A

D

MMSCFD/SCFM (14,7 Psig & 60 F Dry ) Weight Flow, kg/MMS (Wet) – (Dry) °

INLET CONDITIONS: Pressure (Barg) Temperature ( C) Relative Humidity (%) Molecular Weight (M) Cp/Cv (k) or (avg) Compressibility (Z1) or (Zavg) °

Inlet Volume (CFM) (Wet) DISCHARGE CONDITIONS: Pressure (Bar abs) Temperature ( C) (Estimated) °

Cp/Cv(k2) or (kavg) (Estimated) Compressibility (Z2) or (Zavg) (Estimated) Reqd Power (kw) (All Lesses Incluided) (Estimated)

Speed, (rpm) Pressure Ratio (r) Volumetric Efficiency (%) Silencer DP Performance Curve No. PROCESS CONTROL: Method:

By Pass From: Speed Variation from: Other:

Signal:

Source: Type: Range for Pneumatic Control:

to

Bypass

rpm

Barg & rpm

Manual

Auto

Barg

Other: Compressor Unit Arragement

Cod. Arch.: 3049/ds07a

POSITIVE DISPLACEMENT ROTARY COMPRESSOR (PAGE 2 OF 7)

Project Nº

DATA SHEET 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

GAS ANALYSIS Mol % Air Oxygen Nitrogen Water Vapor Carbon Monoxide Carbon Dioxide Hydrogen Sulfide Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propylene Propane i–Butane p–Butane i–Pentane p–Pentane Nexane Plus

Normal

Rated

Mol wt 26.966 32.000 28.016 18.016 28.010 44.010

Requisition Nº

Pag.:

Item No.

Of:

Other Conditions A

B

C

Remarks D

34.076 2.016 16.042 28.052 30.088 42.078 44.094 58.120 58.120 72.146 72.146

TOTAL Avg. Molecular Weight LOCATION: Indoor Outdoor Grade

Heated Unheated Mezzanine

Under Roof Partial Sides

Elec. Area Class Gr. Div. Winterization Reqd. Tropicalization Reqd. SITE DATA: Elevation m Barometer Bar abs Rang of Ambient Temps.: Dry Bulb Wet Bulb SiteRated C °

Normal C Maximun C Minimun C UNUSUAL CONDITIONS Other:

NOISE SPECIFICATIONS: Applicable to Machine: See Specifications Applicable to Neighborhood See Specifications Acoustic Housing: Sound Level

Yes db@

No Ft.

db RE: 0.0002 Microbar APPLICABLE SPECIFICATIONS: API 619 Positive Displacement Rotary Compressors

°

°

°

Dust

Fumes

PAINTING: Manufacturer’s Std. Others SHIPMENT: Domestic

Outdoor Storage Over 6 Months

Export

Export Boxing Reqd. Cod. Arch.: 3049/ds08a


Project Nº

DATA SHEET 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

Requisition Nº

Pag.:

Item No.

Of:

CONSTRUCTION FEATURES Speeds: Max. Allow. Critical: Ist Tip Speeds (Max.)

Rpm m/s m/s

Trip 2nd. Rated Speed Max. Allow Speed

Rotation (Viewed from Driven End): Casign: Model Casign Split Material Thickness, (mm) Max. Allow Work Press., (Barg) Test Press., (Barg) Max. Allow Temp. Max. Casign Capacity, (m 3 /h) Radiograph Quality

Timing Gears: Size, (mm) Type Material Shaft Seals: Type Seal System Type Inner Oil Leak. Guar. (gal/d/seal) Type Buffer Gas Buffergas Flow (per seal) Normal kg/h @ Max. kg/h @

Bearing Housing Construction: Type (Separate, Integral) Material: Radial Bearing: Type Span mm Loading: Act Thrust Bearing: Location Mfr Loading, (Bar): Act

Split

Area mm2 Allow Type Area Allow

Gas Load, (kg) CPLG Slip Load, (kg) Cplg Coeff. Friction Cplg. Gear Pitch Dia mm Bal Piston Compensating Load, (kg) Yes

No

Rotors: Diameter mm No. Labes: Male Female Type Type Fabrication Material Max. Yield Strength, (Bar) Brinell Hardness: Max. Min. Rotor Length to Diameter Ratio (L/d) Max. mach. No @ Impeller Eye Rotor Clearance, (mm) Max. Deflection, (mm) Shaft: Material Dia Rotors, (mm) Dia@ CPLG (mm) Shaft End: Tapered Cylindrical Shaft Sleeves: At Shaft Seals

Rpm Rpm

Main Connections: Inlet Discharge

Bar DP Bar DP

ANSI Rating

Facing

Position

Allowable Piping Forces and Moments: Force kg

INLET Momt. kg–m

Force kg

Momt. kg–m

DISCHARGE Force Momt. kg kg–m

Force kg

Momt. kg–m

Force kg

Force kg

Momt. kg–m

Axial Vertical Horiz. 90 C _

Axial Vertical Horiz. 90 C

Momt. kg–m

_

Other Connections: Service ,

Matl

Size

No.

Size

Type

Lube Oil Inlet Lube Oil Outlet Seal Oil Inlet Seal Oil Casign Drains Vents Cooling Water Pressure Temperature Purge For Bearing Housing Between Brg. @ Seal Between Seal @ Gas



Project Nº

DATA SHEET 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

Vibration Detectors: Type Mfr Nº at Each Shaft Bearing Oscillator Detectors Supp By Mfr Monitor Supplied By Location Mfr Scale Range Shutdown

Pag.:

Item No.

Of:

Shop Inspection and Test: Model

Req’d Total Nº

Model Encl Model

Alarm Set @

Set

@ Mils

Time Delay Axial Movement Detector: Model Type Mfr Nº Req’d Oscillator Detectors Supp By Mfr Model Monitor Supplied By Location Encl Mfr Model Scale Range Alarm Set @ Shutdown Set @ Mils Time Delay Couplings:

Requisition Nº

Driver–Comp. Gr Driver Gear

Mils Sec.

Mils

Witness

Shop Inspection Hydrostatic Helium Leak Mechanical Run Mech. Run Spare Rotor Fit in Spare Rotor Performance Test (Gas) (Air) Comp. With Driver Comp. Less Driver Use Shop Lube & Seal System Use Job Lube & Seal System Use Shop Vibration Probes, etc. Use Job Vibration & axial Disp. Probes. Oscill. Detector & Monitor Pressure Comp. to Full Oper. Press. Disassemble Reassemble Comp. After Test Check Brgs. & Seals After Test Noise Level Test

Sec. Gear–Comp.

Make Model Lubrication Mount Cplg. Halves Spacer Req’d. Ltd. End Float Req’d Idling Adaptor Req’d Cplg. Rat’g. (kw/100rpm) Keyed (1) or (2) Hydraulic Fit Baseplate & Soleplates: Sole Plates For Comp. Gear Driver Base Plate: Common (Under Comp. Gear & Driver) Under Comp. Only Other Decked With Non–Skid Deck Plate Open Constr. Drip Rim With Open Drain Horizontal Adjusting Screws For Equipments Suitable For Point Support Suitable For Perimeter Support Total Utility Comsumption: Cooling Water m3 /h Inst. Air m3 /h Steam Normal kg/hr kg/hr Max. Driver kw Aux. kw Note: For utility Characteristics See Lube & Seak Oil Data Sheets.

Weight (kg) Compresor Gear Driver Base Rotors: Compressor Driver Compr. Upper Case L.O. Console S.O. Console Max for Maintenance (Identify) Total Shipping Weight Space Requirements (kg & mm) Complete Unit: L W L.O. Console: L W S.O. Console: L W

H H H

Miscellaneous: Recommended Straight Run of Pipe Diameter’s Before Suction Vendor’s Review & Comments on Purchaser ’s Piping & Foundation Optical Alignment Flats Required on Compressor Gear & Driver Provision for Water Washing Before Opening Casign by Torsional Analysis Report Required Condensate Removal Equipment Required Yes No Silences Furnished by



Project Nº

DATA SHEET 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

Requisition Nº

Pag.:

Item No.

Of:

Instrumentation Vendor Must Furnish All Pertinent Data For This Specification Sheet Before Returing Reference Specifications: Area Classification: Class

Group

Division

Motor Control & Instrument Voltage: V Phase Alarm & Shutdown Voltage: V Phase

Hz Hz

Local Control Panel: Furnished by Vendor Purchaser Others Free Standing Weatherproof Totally Enclosed Extra Cutouts Vibration Isolators Strip Heaters Purge Connections Annunciator Furnished by: Vendor Purchaser Others Annunciator Located on Local Panel Main Control Board Customer Connections Brought Out to Terminal Boxes by Vendor Instrument Suppliers: Pressure Gages Temperature Gages

MRF MRF MRF MRF MRF MRF MRF MRF MRF MRF MRF

Level Gages Diff Pressure Gages Pressure Switches Diff Pressure Switches Temperature Switches Level Switches Control Valves Pressure Relief Valves Thermal Relief Valves Sight Flow Indicators Gas Flow Indicator Vibration Equipment Tachometer Solenoid Valves Annunciator

Note:

Size & Type Size & Type Size & Type Size & Type Size & Type Size & Type Size & Type Size & Type Size & Type Size & Type Size & Type Size & Type Size & Type Size & Type Range & Type Size & Type Model & Nº Points

MRF MRF MRF MRF MRF MRF

Supplied by Vendor

Pressure Gage Requirements: Function Lube Oil Pump Discharge Lube Oil Filter D P Lube OIl Supply Seal Oil Pump Discharge D P Seal Oil Filter Seal Oil Supply (Each Level) Seal Oil Differential Reference Gas Balance Line Seal Eductor Buffer Seal

Locally Mounted

Supplied by Purchaser Local Panel

Function Gov. Control Oil D P Gov. Control Oil D P Coupilng Oil Main Steam ln 1st. Stage Steam Steam Chest Exhaust Steam Extraction Steam Steam Ejector Compressor Suction Compressor Discharge

Locally Mounted

Local Panel


Project Nº


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

Requisition Nº

Pag.:

Item No.

Of:

Instrumentation Vendor Must Furnish All Pertinent Data For This Specification Sheet Before Returing Temperature Gages Requirements: Temperature Gage Requirements: Locally Local Mounted Panel Function Function Lube Oil Discharge from Each Cooler Oil Inlet & Outlet Seal Oil Outlet Compressor Journal Bearing Driver Journal Bearing Compressor Suction Gear Journal Bearing Compressor Discharge Lube Oil Reservoir Compressor Thrust Bearing Driver Thrust Bearing Gear Thrust Bearing

Locally Mounted

Local Panel

Miscellaneous Instrumentation: Sight Flow Indicators, Each Journals & Thrust Bearing & Each Coupling Oil Return Line Sight Flow Indicators, Each Seal Oil Return Line Level Gages, Lube and/or Seal Oil Reservoir, S.O. Drain Traps & S.O. Overhead Tank Vibration and Shaft Position Probes & Proximitors Vibration and Shaft Position Readout Equipment Vibration Readout Located on: Local Panel Separate Panel Turbine Speed Pickup Devices Turbine Speed Indicators Turbine Speed Indicators Located on: Remote Hand Speed Changer–Mounted on Local Panel Alarm Horn & Acknowledgement Switch Alarm & Shutdown Switches: Fuction Pre–Alarm Low Lube Oil Pressure DP Hi Lube Oil Filter Hi Seal Oil Filter DP Low Lube Oil Reservoir Level Low Seal Oil Reservoir Level Hi Seal Oil Level Low Seal Oil Level Hi Seal Oil Pressure Low Seal Oil Pressure Aux. Seal Oil Pump Start Aux. Lube Oil Pump Start Hi Seal Oil Outlet Temp (Cooler) Hi Liq. Level–Suct Separator Compr. Hi Discharge Temp Hi Lube Oil Outlet Temp (Cooler)

Trip

Switch Closures: Alarm Contacts Shall: Open Close to Sound Alarm & be Normally Shutdown Contacts Shall: Open Close to Trip & be Normally Note: Normal Condition is When Compresor in Operation Miscellaneous:

Main Board

Fuction Compressor Vibration Compressor Axial Position Turbine Vibration Turbine Axial Position Gear Vibration Gear Axial Position Compressor Motor Shutdown Trip & Throttle Valve Shut Hi Turb. Steam Seal Leakage Hi Comp Thrust Brg. Temp. Hi Driver Thrust Brg. Temp. Compr. Balance Drum P

Pre–Alarm

Trip

Energized De–Energized Energized De–Energized

Pre–Alarm and Shutdown Switches Shall be Separate. Purchasers Electrical and Instrument Connections Within the Confines of the Baseplate and Console Shall be: Brought Out to Terminal Boxes Made Directly by the Purchaser Comments Regarding Instrumentation Cod. Arch.: 3049/ds13a

Project Nº


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

Requisition Nº

Pag.:

Item No.

Of:

Utilities Utility Conditions: Steam Drivers Inlet Min. Norm. Max. Inlet Min. Norm. Max.

Barg Barg Barg Barg Barg Barg

Instrument Air Max. Press. Page Nº

C

°

C C

° °

C C

° °

C

°

Barg Min. Press. Line Nº

C

Cooling Water: Temp. Inlet Presss Norm

C C

Min Return Water Source

C C

Electricity:

Heating Barg Barg Barg Barg Barg Barg

° ° °

°

C Barg

Max. Return Desing

°

C Barg

Barg

Max. Allowap

Barg

° °

C

Drivers

°

Barg

Heating

Control

Shutdown

Voltage Hertz phase

Remarks


PDVSA


PDVSA MDP–02–K–02 REVISION

FECHA

0

MAY.96


5

Indice manual

Indice volumen

Indice norma

NOMENCLATURA Símbolo

Parámetro



a1

=

Velocidad sónica a las condiciones de entrada

m/s

pie / s

BP

=

Requerimientos de potencia al freno

kW

HP

Cp

=

Calor específico a presión constante

KJ / Kg K

BTU / lb R

=

Capacidad calórica del gas en estado ideal a presión constante (o capacidad calórica a cero presión)

KJ / Kg K

BTU / lb R

=

Calor específico a volumen constante

KJ / Kg K

BTU / lb R

c

=

Espacio muerto en compresores reciprocantes, parte fraccional de calibre por recorrido del piston, expresado en porcentaje

adim.

adim.

D

=

Desplazamiento del pistón calibre por recorrido por recorrido/segundo

m/ 3s

e

=

Eficiencia

adim.

adim.

Fo

=

Factor que depende de las unidades usadas (ver tabla al final)

Fi

=

Factor que depende de las unidades usadas (ver tabla al final)

PG

=

Potencial del gas

kW

HP

g

=

Aceleración de gravedad

9.80665

m s2

gc

=

Constante Dimensional

9.80665

kg m kgf s 2

H

=

Cabezal

m

pie

Cabezal adiabático politrópico

m

pie

Cp

°

Cv

HA P

+

°

°

°

°

°

°

pie

3

/ min

32.1742 32.1742

h

=

Entalpía

kJ / kg

BTU / lb

K

=

Relación de calor específico, Cp/Cv

adim.

adim

M

=

Peso Molecular

Kg / Kmol

lb / lbmol

mreal

=

flujo volumétrico medido a las condiciones reales de presión y temperatura de entrada

m/ 3s

m

=

Exponente politrópico de aumento de temperatura

adim.

adim

n

=

Exponente de compresión politrópica usado para cálculo de cabezal y caballaje

adim.

adim.

Pc

=

Presión crítica

KPa abs

psia

pie

3

/ min

pie s2 lbm pie lbf s 2


PDVSA


FECHA

0

MAY.96


Símbolo

Indice manual

Indice volumen


Parámetro

Indice norma


Pf

=

Requerimientos de potencia al freno

kW

HP

Pr

=

Presión reducida = P1 / Pc o P2 / Pc

adim.

adim.

Pot

=

Potencia

kW

HP

P1

=

Presión de entrada

KPa abs

P2

=

Presión de descarga

KPa abs

Q1

=

Flujo volumétrico a las condiciones de entrada

m/ 3s

Q

=

Flujo volumétrico a las condiciones de descarga

m3 / s

R

=

Constante gaseosa para un gas en particular

8314.34 J M Kkg

psia psia 3 /

pie

min

pie 3 / min 5

J K kmol

3 2 1545.3 pie (lbpie ) M lb R °

pie (lbpie2) lbmol R 3

R

=

Constante universal de los gases

RZ

=

8314.34 (19872) x factor de compresibilidad

J / K Kmol

BTU / lbmol R

r

=

Relación de presión = P 2 /P1

adim.

adim.

=

Elevación de la relación de presión entre el punto normal y de “oleaje” a velocidad normal, en % de r normal

%

%

S

=

Estabilidad de un compresor centrífugo, rango estable de flujo activo entre normal y y de “oleaje” a velocidad normal, en % del normal

%

%

SCFM

=

Flujo volumétrico en pie cúbicos normales por minuto, medidos a 14.7 psia y 60 F

=

Flujo volumétrico en metros cúbicos normales por segundo, medidos a 101.325 KPa y 15 C

m3 / s

(rr)

SCMS

8314.34

5

°

1545.3

°

°

pie3 / min

°

°

s

=

Entropía

J / Kg K

Tc

=

Temperatura crítica

°

°

Tr

=

Temperatura reducida = T 1 / Tc o T2 /Tc

adim.

adim.

T1

=

Temperatura de entrada

°

T2

=

Temperatura de salida

°

V1

=

Volumen específico a las condiciones de entrada

m/3Kg

V2

=

Volumen específico a las condiciones de salida

m/3Kg

V2 /V1

=

Relación de volumen

adim.

adim.

W

=

Velocidad de flujo másico

kg / s

lb / h

°

K

BTU / lb R °

R

K

°

K

K

°

K

pie pie

3 /

lb

3

/ lb

PDVSA



FECHA

0

MAY.96


Símbolo

Indice manual

Indice volumen

Parámetro


Indice norma


Zprom

=

Factor de compresibilodad promedio (Z1+Z2) / 2

adim.

adim.

Z1

=

Factor de compresibilidad de entrada

adim.

adim.

Z2

=

Factor de compresibilidad a las condiciones de descarga

adim.

adim.

DCp

=

Efecto isotérmico de presión sobre la capacidad calórica

KJ / Kg K

DT

=

Elevación de temperatura

°

DTreal

=

Elevación actual de temperatura

°

DTad

=

Elevación adiabática (isentrópica) de temperatura

°

g

+

h

+ +

h

v

 

Z n T r Pr n

Fracción molar

+

°

Ko C

°

Ko C

°

ko C

°

° °

°

Ro F °

Ro F °

Ro F °

adim.

Eficiencia de Compresión

adim.

adim.

Eficiencia Volumétrica

adim.

adim.

Cambio de Z con cambio de Tr a Pr constante

adim.

adim.

abs = Absoluta = Adiabática

BEP = Mejor punto de eficiencia c

= Crítica

e

= Específica

est

= Estimado

g

= Barométrica

gas = Gas is

= Isentrópica

m

= Mecánica

p

= A presión constante

poli = Politrópico prom= Promedio r

BTU / lb R

adim.

Subíndices a = Aire ad

°

= Reducida

real = real

mdp_02_k_02

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