trabajo compresores

TRABAJO DE INGENIERÍA DE GAS

COMPRESIÓN DEL GAS NATURAL

Presentado por:

KAREN ISABEL GÓMEZ 2010193023

JAVIER FELIPE RAMIREZ 2010192226

MATEO PORRAS ARAUJO 2010192102

Presentado a:

ING. GUIBER OLAYA MARIN

DONCENTE DE INGENIERÍA DE GAS

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

ABRIL DE 2014

NEIVA-HUILA

PROBLEMA 1

Se tiene proyectado instalar una estación compresora como refuerzo (booster), para ampliar la capacidad de transporte de un gasoducto. La cantidad de gas por comprimir será de 200 MPCBD (millones de pies cúbicos por día, medidos en condiciones base), desde 600 psig hasta 1200 psig. La temperatura de succión será 100 F y la presión y temperatura base contractuales son 14.65 psia y 60 F respectivamente.

La planta compresora se instalara en un sitio localizado a 200 metros sobre el nivel del mar.

Composición del gas caballota.

COMPONENTE % Seco %Normalizado

c1 68 66.8137019c2 8 7.86043552c3 5 4.9127722

i-c4 3 2.94766332n-c4 2 1.96510888i-c5 2 1.96510888n-c5 1 0.98255444n-c6 1 0.98255444N2 1 0.98255444

CO2 5 4.9127722H2S 4 3.93021776

Agua 0 1.74455634100 100

Se desea saber qué tipo de compresor sería recomendable utilizar en esta aplicación, para cada una de las 2 siguientes opciones de instalación.

SOLUCIÓN

a. Dos compresores, cada uno con una capacidad del 100%, para que uno opere y el otro se encuentre disponible (stand-by).

ALTURA mts 200

ALTURA ft 656,16

TS (F) 100

Ps (psig) 600

Pd (psig) 1200

Q MMscfd 200

Calculo de la presión atmosférica del lugar

Patm=14.696(1−(6.86×10−6 )h)5.2554

Reemplazando

Patm=14.696(1−(6.86×10−6 ) 656.168)5.2554

=14.3517 psia

Realizamos cálculo de volumen actual de gas a la entrada del compresor. (acfm) Pies cúbicos actuales de gas por minuto.

acfm=MMscfd ( PbPs )( TsTb )( ZsZb )× 1000000 ft 31MMscf

×1dia

1440minutos

Calculamos Zs Y Zb, tenemos que las propiedades psudocriticas del gas Caballota son las siguientes:

sTc (R) 437,1727

sPc (psia)718,09508

7

calculamos Zs

CONDICIONES DE SUCCIONT ( R ) 559,67P (psia) 614,3517

Tr= TsTc

= 559.67437,1727

=¿

Pr= PsPc

=614.351662718,095087

=¿

sTr 1,280203sPr 0,85553

Aplicamos la correlación de Papay

z=1−3.52 Pr100.98Tr + 0.274 Pr2

100.8157 Tr

Zs=1−3.52 (0.85553 )

100.98 (1,280203 ) +0.274 (0.85553 )2

100.8157 (1,280203 ) =0.8512

condiciones de succionZ GUIBER 0,860256582Z papay 0,851189449

Ahora calculamos Zb

CONDICIONES BASET ( R ) 519,67P (psia) 14,65

Tr=TbTc

= 519.67437,1727

Pr= PbPc

= 14.65718,095087

sTr 1,18870634sPr 0,0204012

Utilizando la correlación de Guiber tenemos

Zb=1−( Pr

2.6+8.7Tr2 lnTr )

Zb=1−( 0.0204012

2.6+8.7 (1.1887 )2 ln (1.1887 ) )=0.9957

condiciones baseZ GUIBER 0,995682367Z papay cs 0,99511759

Reemplazando en la ecuación de capacidad efectiva obtenemos

acfm=200( 14.65614.3516 )( 559.67

519.67 )( 0.85120.9951 )×694.44=3051.0 ft3 /mi

De la fig. 13-3 con Pd e ICFM leemos el tipo de compresor:

Reciprocante multi etapas o un centrífugo multietapas

b. 3 compresores, cada uno de ellos con una capacidad del 50%, para que 2 operen y el 3 se encuentre disponible (stand-by)

acfm=MMscfd ( PbPs )( TsTb )( ZsZb )×694.44

Como la capacidad en este caso debe ser del 50% para cada compresor reemplazamos en la ecuación 100 MMscfd

acfm=100( 14.65614.3516 )(559.67

519.67 )( 0.85120.9951 )×694.44=1525.5 .0 ft 3 /mi

De la fig. 13-3 del GPSA el compresor puede ser de 2 tipos:

Reciprocante multi etapas o un centrífugo multietapas

Etapas de compresión

Determinamos el número de etapas de compresión

Relación de compresión

Rt=PdPs

=1214.3516614.3516

=1.9761

Como la relación de la primera etapa es < 4 se considerar un proceso de una sola etapa.

La figura 13-9 indica que para una Rt= 1.9761 se necesita una etapa de compresión.

Temperatura de descarga

Calculamos la temperatura de descarga, cuyo criterio definirá el número de etapas.

Como no conocemos la constante K debemos suponer una Td e iterar hasta encontrar el valor

Suponemos una Td = 200 F

Calculamos T promedio

T promedio=Td+Ts

2=200+100

2=150F

Obtenemos Cp para los componentes del gas

Componente % humedo CpCp*YI*M

WNitrogen 0,0098 0,24828 0,0683

Carbon Dioxide 0,0491 0,19908 0,4304Methane 0,6681 0,52669 5,6455Ethane 0,0786 0,40782 0,9639

Propane 0,0491 0,38852 0,8417I-Butane 0,0295 0,38669 0,6625N-Butane 0,0197 0,39499 0,4511I-Pentane 0,0197 0,3844 0,5450N-Pentane 0,0098 0,38825 0,2752

Hexanes Plus 0,0098 0,38628 0,3271H2S 0,0393 0,23839 0,3193Agua 0,0174 0,44476 0,1398

SUMATORIA 1,0000 10,6700

Cp (150 F)= 10.6700 BTU/ Lb-mol R

Con este valor calculamos K

K= 10.670010.6700−1.986

=1.2287

Calculamos Td

Td=559.67 (1.97611.2287−1

1.2287 )=635.32R

Td=175,65 F

Comparando esta temperatura con la supuesta

% error=(|175,65−200175 |)∗100=13.86

Con esta temperatura obtenida calculamos de nuevo Tpromedio y realizamos el procedimiento anterior.

T promedio=Td+Ts

2=175.65+100

2=137.83F

TABLA RESUMEN

T2(supuesta) Tpromedio Cp(gas) K T2 R T2 F % error

200 15010.755391

81.2264695

2634.67778

1175.00778

1 14.2806328

175.0077814137.50389

110.633380

81.2296649

2635.59436

5175.92436

5 0.52100983

Encontramos que Td= 175.9243 F

Como la temperatura es menor que 300 F confirmamos que en el proceso solo se requiere una sola etapa

PROBLEMA 2

Se requiere comprimir 28 MPCBD de gas natural, desde una presión de 300 psig y una temperatura de 100 F hasta una presión de 800 psig. El gas natural tiene una gravedad específica de 0.5645

Presión base= 14.65 psiaTemperatura base= 60 ºFPresión atmosférica del sitio= 14.523 psiaZb = 0.998055Factor de compresibilidad del gas a 14.4 psia y T de sución Zfs = 0.998546

¿Cuánta potencia determinada de una forma rápida y aproximada, se necesita para esta aplicación?

SOLUCIÓN

DATOS OPERACIÓNTS ( R) 559,67

Ps (psia) 314,523Pd (psia) 814,523

Q MM 28

Calculamos la relación de compresión

Rt=PdPs

=814.523314.523

=2.5897

Numero de etapas = 1

Para entrar en la ecuación necesitamos el volumen de gas a 14.4 psia y a la temperatura de succión:

P1V 1

Z1T 1

=P2V 2

Z2T 2

V 2=14.65 psia∗28Mpcbd∗0.998546∗559.67 ° R

0.998055∗519.67 ° R∗14.4 psia

V 2=30.694 MMcfd

F para una etapa es =1

Brakehorsepower=22∗(relacionde compresion )∗(¿deetapas )∗(MMcfd )∗F

Brakehorsepower=22∗2.5897∗1∗30.694∗1

Brakehorsepower=1748.336379HP

PROBLEMA 3

Un cliente desea instalar dos compresores, cada uno de ellos con una capacidad de 1200 m3/hr (medidos en condiciones base), que succionan el gas natural a una presión de 60 psig y lo descarguen a una presión de 3100 psig en un sitio que se encuentra a 110.5 msnm. La temperatura a la que se succionará el gas es de 41.0 °C (igual a la máxima temperatura ambiente).

Composición del gas CABALLOTA.

COMPONENTE % Seco %Normalizado

c1 68 66.8137019c2 8 7.86043552c3 5 4.9127722

i-c4 3 2.94766332n-c4 2 1.96510888i-c5 2 1.96510888n-c5 1 0.98255444n-c6 1 0.98255444N2 1 0.98255444

CO2 5 4.9127722H2S 4 3.93021776

Agua 0 1.74455634100 100

La presión base es 14.65 psia y la temperatura base es 60 °F.

El cliente requiere que lo asesoremos, dándole un estimativo anticipado de:

1. ¿Qué tipo de compresor debe comprar e instalar (reciprocante o centrífugo)?

2. El número de etapas de compresión.3. La presión de descarga en cada etapa.4. La temperatura de descarga en cada etapa5. La potencia requerida para accionar el compresor (supongamos que

E=0.82)

6. Si se utiliza un motor a gas, en lugar de un motor eléctrico, ¿Cuáles serían los requerimientos de combustible, considerando un consumo especifico de 9700 BTU/(HP.hr)?

7. Si el compresor fuese a succionar el gas a 30 psig y a descargarlo a 3650 psig, ¿cuántas etapas de compresión se necesitarían?

Solución

Q(M3/H) 1200Q MMSPCD 1,017062784ALTURA m 110,5

P atmosférica psia 14,50493852

CONDICIONES BASEP cs psia 14,65

T cs F 60

Calculo de la presión atmosférica del lugar

Patm=14.696∗(1−(6.86∗10−6 )∗h)5.2554

Reemplazando

Patm=14 .696∗(1−(6 .86∗10−6 )∗362 .5328)5 .2554

=14 .5049 psia

1. ¿Qué tipo de compresor debe comprar e instalar (reciprocante o centrífugo)?

calculamos la capacidad efectiva para determinar el tipo de compresor a utilizar. Pasamos de condiciones base a condiciones de succión.

DATOS

P descarga(psig) 3100Eficiencia 0,82

P succion(psig) 60T succion (F) 105,8 565,47 RT limite (F) 300

acfm=MMscfd ( PbPs )( TsTb )( ZsZb )× 1000000 ft 31MMscf

×1dia

1440minutos

Calculamos Zs Y Zb, tenemos que las propiedades psudocriticas del gas Caballota son las siguientes:

sTc (R) 437,1727

sPc (psia)718,09508

7

calculamos Zs

CONDICIONES DE SUCCIONT ( R ) 565,47P (psia) 74,5049

Tr= TsTc

= 565,47437,1727

=¿

Pr= PsPc

= 74.5049718,095087

=¿

sTr 1,29347sPr 0,103754

Aplicamos la correlación de Papay

z=1−3.52 Pr100.98Tr + 0.274 Pr2

100.8157 Tr

Zs=1−3.52 (0.103754 )

101.29347 +0.274 (0.103754 )2

100.8157 (1.29347 ) =0.980614313

condiciones de succion

Z GUIBER 0,983649509Z papay 0,980614313

Ahora calculamos Zb

CONDICIONES BASET ( R ) 519,67P (psia) 14,65

Tr=TbTc

= 519.67437,1727

Pr= PbPc

= 14.65718,095087

sTr 1,18870634sPr 0,0204012

Utilizando la correlación de Guiber tenemos

Zb=1−( Pr

2.6+8.7Tr2 lnTr )Zb=1−( 0.0204012

2.6+8.7 (1.1887 )2 ln (1.1887 ) )=0.9957

condiciones baseZ GUIBER 0,995682367Z papay cs 0,99511759

Reemplazamos en la ecuación de capacidad efectiva y obtenemos

acfm=1,0171( 14.6574.5049 )( 565.47

519.67 )( 0.98060.9951 )×694.44=148,9222 ft 3/mi

Presión de descarga = 3100 psig

De la fig. 13-3 del GPSA, leemos el tipo de compresor:

El tipo de compresor es reciprocante multietapas

2. Numero de etapas de compresión

Hallamos la relación de compresión

rt=PdP s

=3114.504974.5049

=41.8027

Como la r > 4, significa que es necesaria más de una etapa de compresión.

Usamos la siguiente ecuación para determinar el número de etapas y el rt de cada una de las etapas.

retapa=¿ etapas√r t

Los resultados obtenidos se resumen en la siguiente tabla.

ETAPASN=1 R1 41,80266437N=2 R2 6,465497998N=3 R3 3,470574097N=4 R4 2,542734355

Los resultados anteriores indican que se necesitan solo 3 etapas de compresión.

Calculamos la temperatura de descarga que nos ayuda a definir también el número de etapas. La temperatura debe ser menor a 300 F

3. Presión de descarga en cada etapa

PRIMERA ETAPA

se calcula Pd

Pd=Ps∗r1

Pd=Ps∗r1=74.5049∗3.4706=258.58 psia

SEGUNDA ETAPA

Se calcula Pd teniendo en cuenta que hay una caída de presión de 5 psi debido a tuberías y válvulas (según el GPSA). Entonces:

PERDIDAS PRESION psia 5

Ps=258.5749−5=253.5749 psia

r2=√ 3114.5049253.5749

=√122824=3.5046

Pd=253.5749∗3.51285=888,6846 psia

TERCERA ETAPA

Ps=890,7722−5=883,6846 psia

r1=3114.5049883,6845

=3.5244

Pd=883,6845∗3.5244=3114.5049 psia

ETAPA PDESCARGA r ETAPA

1 258,5749 3,47062 888,6846 3,50463 3114,5049 3,5244

4. Temperatura de descarga en cada etapa

T d=T s (rk−1k )

PRIMERA ETAPA

Para calcular Td suponemos una, y determinamos el calor específico del gas 4 a Tprom. Para calcular la constante K y hallar la Td2 que se comparara con la supuesta. Proceso iterativo.

Se supone una Td= 250 °F

Se calcula Tpromedio

T promedio=T d+T s

2=250+105.8

2=177.9 ° F

Con la tabla 13-6 obtenemos Cp para los componentes del gas

Componente %normalizada Cp(177.9) Yi*Cpi

Nitrogen 0.39855738 6.96558 0.02776183Carbon Dioxide 4.92105333 9.44066 0.46457991

Methane 72.9080391 9.13414 6.65952237

Ethane 10.2020016 14.2543 1.45422391

Propane 5.93532075 20.28446 1.20394776

I-Butane 1.15971278 26.78556 0.31063556

N-Butane 1.48119257 26.78092 0.396677

I-Pentane 0.39884081 32.89318 0.13119143

N-Pentane 0.29342137 33.04854 0.09697148

Hexanes Plus 0.30186032 39.33616 0.11874026

H2S 2 8.32022 0.1664044

Total 100 Cp 11.0306559

Cp (177.9 F)= 11.03 BTU/ Lb-mol R


K= 11.03011.030−1.986

=1.22

Calculamos Td

T d=565.47 (3.47061.22−1

1.22 )=707.46 R


% error=(|247.79−250247.79 |)∗100=0.88%

Como el error es muy bajo no hay necesidad de volver a calcular el valor de K

TABLA RESUMEN ETAPA 1

r T2(supuesta) Tpromedio Cp K T2 R T2 (F) %error3.47057413 250 177.9 11.0306559 1.21957718 707.465748 247.795748 0.88954397

Finalmente determinamos que Td1 = 247.79 °F

Internamente, el compresor tiene un sistema de enfriamiento para que la temperatura de succión en cada etapa sea casi igual a la de succión inicial (la Tsetapa = Ts+10°F).

SEGUNDA ETAPA



T promedio=T d+T s

2=250+115.8

2=182.9 ° F


Componente normalizada

Cp(182.9) Yi*Cpi

Nitrogen 0.39855738 6.96658 0.027765818Carbon Dioxide 4.92105333 9.46766 0.465908598Methane 72.9080391 9.16714 6.683582019Ethane 10.2020016 14.3393 1.462895613Propane 5.93532075 20.42146 1.212079152I-Butane 1.15971278 26.96756 0.31274624N-Butane 1.48119257 26.95492 0.399254272I-Pentane 0.39884081 33.11418 0.132072864N-Pentane 0.29342137 33.26154 0.097596466Hexanes Plus 0.30186032 39.58816 0.119500945H2S 2 8.32922 0.1665844Total 100 Cp 11.07998639

Cp (150 F)= 11.08 BTU/ Lb-mol R


K= 11.0811.08−1.986

=1.2183

Calculamos Td

T d=575.47 (3.50461.2183−1

1.2183 )=720.51R


% error=(|260.84−250260.84 |)∗100=4.16%

Con esta temperatura obtenida calculamos de nuevo Tpromedio y realizamos el procedimiento anteriormente descrito


r T2(supuesta) Tpromedio Cp K T2 R T2 (F) %error3.5046 250 182.9 11.079986

41.2183860

8720.51798

8260.84798

84.158739

3.5046 260.8479879 188.3239939

11.1332633

1.21711412

720.467057

260.797057

0.019528


TERCERA ETAPA



T promedio=T d+T s

2=260+115.8

2=187.9 ° F


Componente normalizada Cp(187.9) Yi*Cpi

Nitrogen 0.39855738 6.96758 0.0277698

Carbon Dioxide 4.92105333 9.49466 0.46723728

Methane 72.9080391 9.20014 6.70764167

Ethane 10.2020016 14.4243 1.47156731

Propane 5.93532075 20.55846 1.22021054

I-Butane 1.15971278 27.14956 0.31485692

N-Butane 1.48119257 27.12892 0.40183155

I-Pentane 0.39884081 33.33518 0.1329543

N-Pentane 0.29342137 33.47454 0.09822145

Hexanes Plus 0.30186032 39.84016 0.12026163

H2S 2 8.33822 0.1667644

Total 100 Cp 11.1293169

Cp (150 F)= 11.129BTU/ Lb-mol R


K= 11.12911.129−1.986

=1.2172

Calculamos Td

T d=575.47 (3.52441.2172−1

1.2172 )=720.524 R


% error=(|260.8544−260260.8544 |)∗100=0.3275%


Etapas: 2 T2(supuesta) Tpromedio(F) Cp K T2 R T2(F) %error3.5244 260 187.9 11.129316

91.2172078

3720.52446

8260.85446

80.3275650

7


5. La potencia requerida para accionar el compresor (suponemos que E=0.82)

BHP=∑ BHP /stage

BHPstage

=3.03∗Zavg∗(QgT sE )∗( k

k−1 )∗( PLT L)∗(( PdP s )(

k−1k )

−1) Calculamos Zs y Zd de cada una de las etapas

calculamos Zavg para cada una de las etapas con la siguiente ecuación:

Zavg=Z s+Zd

2

sabiendo que las propiedades pseudocriticas del Gas Caballota son las siguientes:

sTc (R) 437,1727

sPc (psia)718,09508

7

ETAPA 1

BH P1=80,3918

ETAPA 2SUCCION

Condiciones de SUCCION

SPC 718,0950865STC 437,1727STR 1,293470425SPR 0,103753584Zs 0,983649509

Condiciones de DESCARGA

SPC 639,4764154STC 418,2638369STR 2,18307676SPR 0,404354099Zd 0,988437567

Z PROM 0,986043538

SPC 718,0950865STC 437,1727STR 1,327781805SPR 0,353121633Zs 0,94918025

DESCARGA

SPC 639,4764154STC 418,2638369STR 2,249009496SPR 1,389706599Zd 0,977371287

Z PROM 0,963275768

BH P2=3.03∗0.9633∗( 1.0171∗575.470.82 )∗( 1.2117

1.2117−1 )∗( 14.65519.67 )∗(( 888,6846

253.58 )(1.2117−1

1.2117 )−1)BH P2=79,2066

ETAPA 3SUCCION

SPC 718,095087STC 437,1727STR 1,36209319SPR 1,23059552Zs 0,83258807

DESCARGA

SPC 639,476415STC 418,263837STR 2,31189382SPR 4,87039844Zd 0,99218919

Z PROM 0,91238863

BH P3=3.03∗0.9123∗( 1.0171∗575.470.82 )∗( 1.2117

1.2117−1 )∗( 14.65519.67 )∗(( 3114.50

888,6846 )(1.2117−1

1.2117 )−1)BH P3=75,3901

La BHP total resultara de la sumatoria de la potencia para cada etapa

BH Ptotal=80,3918+79,2066+75,3901=234,9885

6. Si se utiliza un motor a gas, en lugar de un motor eléctrico, ¿Cuáles serían los requerimientos de combustible, considerando un consumo especifico de 9700 BTU/(HP.hr)?

Consumo específico: 9700 BTU/hr hp

Poder calorífico bruto real del gas caballota (PCI): 1048,706 BTU/PC

Calculamos el volumen de combustible requerido

s fcD= 9700BTU /hr997.2 BTU /PC

×24hr1dia

×237.06=52624,4419 ft3 /día

7. Etapas de compresión a otras condiciones

Ps (psig) 30 Ps (psia) 44,67Pd (psig) 3650 Pd (psia) 3664,67

Calculamos la relación de compresión para estas condiciones

Relación de compresión

rt=PdP s

=3664.504944.5049

=82.3394

Ahora calculamos numero de etapas

retapa=¿ etapas√r t

ETAPASN=1 R1 82,33935814N=2 R2 9,07410371N=3 R3 4,350466469N=4 R4 3,012325299

Bajo estas condiciones de operación será necesario un compresor con 4 etapas

PROBLEMA 4.

Para las condiciones de operación planteadas en el problema No. 2, se instaló un compresor reciprocante de una etapa con dos cilindros.

Cada uno de los cilindros tiene las siguientes especificaciones:

Diámetro interior del cilindro: 6.625” Diámetro de la barra del pistón: 1.750” Máxima carga permisible sobre la barra del pistón, en compresión: 21,000

lbf Máxima carga permisible sobre la barra del pistón, en tensión: 19,000 lbf

Solución

PISTON doble acciondiametro cada cilindro D(in) 6,625

diametro barra d(in) 1,75stroke S(in) 3,5

volumenmuertoC% 15,92RPM 1400

Carga máx. sobre piston tension 19000 lbfCarga máx. sobre piston compresión 21000 lbf

DATOS OPERACIÓNUnidades absolutas

TS 100 °F 559,67 °RPs 300 psig 314,523 psiaPd 800 psig 814,523 psia

Tbase 60 °F 519, 67 °RPbase 14.65 psia 14.65 psiaPatm 14.523 psia 14.523 psia

Q 28 Mscfd

CARGA MAX SOBRE PISTÓN COMPRESIÓN

CARGA MAX SOBRE PISTÓN TENSIÓN

1. Determinar si, con las condiciones actuales de operación, no se sobrepasan los valores máximos permisibles de las cargas sobre la barra del pistón.

8. Esfuerzos de compresión

ESV (C )= π4∗[ ((8 14.523)−(314.523))∗6.6252+(314.523)∗1.7502 ]

ESV (C )=17991.8856 lbf

9. Esfuerzos de tensión

ESV (T )= π4∗[ ((814.523)−(314.523))∗6.6252−(814.523)∗1.7502 ]

ESV (T )=15276.27798 lbf

condicionesPSUCCION psia 314,523 PDESCARGA psia 814,523

ESFUERZOS BASTAGO TENSION 15276,27798 lbfESFUERZOS BASTAGO

COMPRESION 17991,8856 lbf

Estos resultados indican que a condiciones actuales de operación el compresor operara a esfuerzos que están por debajo de su resistencia máxima.

2. ¿Qué ocurriría si la presión de succión se mantiene igual y la presión de descarga se incrementa a 850 psig?

ESV (C )= π4∗[ ((8 64.523)−(314.523))∗6.6252+(314.523)∗1.7502 ]

ESV (C )=19715.42436 lbf

ESV (T )= π4∗[ ((86 4.523)−(3 14.523))∗6.6252−(864.523)∗1.7502 ]

ESV (T )=16879.55558 lbf


ESFUERZOS BASTAGO TENSION 16879,55558 lbfESFUERZOS BASTAGO COMPRESION 19715,42436 lbf

Si el compresor opera a estas condiciones no hay problema pues bajo estas condiciones su resistencia máxima no es superada.

3. ¿Qué ocurriría si la presión de succión se mantiene igual y la presión de descarga se incrementa a 900 psig?

ESV (C )= π4∗[ ((91 4.523)−(3 14.523))∗6.6252+(314.523)∗1.7502 ]

ESV (C )=21438,96312lbf

ESV (T )= π4∗[ ((91 4.523)−(3 14.523))∗6.6252−(914.523)∗1.7502 ]

ESV (T )=18482,83318 lbf



A estas condiciones de operación, el trabajo de compresor pes menos eficiente, pues por compresión bajo estas condiciones se supera el valor de resistencia máxima a la compresión, además el esfuerzo por tensión es muy cercano al límite permisible.

4. ¿Qué ocurriría si la presión de succión se baja a 250 psig y la presión de descarga se incrementa a 850 psig?

ESV (C )= π4∗[ ((86 4.523)−(26 4.523))∗6.6252+(264.523)∗1.7502 ]

ESV (C )=21318,70196lbf

ESV (T )= π4∗[ ((86 4.523)−(26 4.523))∗6.6252−(864.523)∗1.7502 ]

ESV (T )=18603,09434 lbf



Igual que a las condiciones anteriores, se puede esperar una falla en el compresor ya que está operando a condiciones críticas.

PROBLEMA 5

Para las necesidades de compresión planteadas en el problema 2, se recibió la oferta de 2 compresores usados, de una etapa, cada uno de ellos con las siguientes características, en la parte compresora

Número de cilindros: 2Diámetro de cada cilindro: 8 in.Los cilindros son de doble acciónDiámetro de la barra del pistón: 1.75 inRecorrido (stroke): 3.5 inPorcentaje de volumen muerto total: 15.92%Velocidad: 1400 rpm

Definir si estos compresores tienen la capacidad requerida para las condiciones de operación planteadas

Solución

Nº CILINDROS 2diametro cada cilindro D(in) 8

diametro barra d(in) 1,75strokeS (in) 3,5

volumenmuertoC% 15,92RPM 1400

DATOS OPERACIÓNUnidades absolutas

TS 100 °F 559,67 °RPs 300 psig 314,523 psiaPd 800 psig 814,523 psia

Tbase 60 °F 519, 67 °RPbase 14.65 psia 14.65 psiaPatm 14.523 psia 14.523 psia

Q 28 Mscfd

Calculamos el volumen desplazado por cada cilindro del compresor con la siguiente ecuación:

PD=4.55∗10−4∗3.5*1400Rpm*(2* {8¿2−1.75 } ^ {2} ¿

PD=278.548cu FT /min

Quitando el volumen muerto del cilindro (15.92%) y multiplicando por la cantidad de cilindros (2) obtenemos el volumen total efectivo de cada compresor PD=468.406 cuFT/min

468.406 Ft3

min∗60min

1hr∗24hr

1dia=674505.096

Ft3

dia

Son dos compresores los ofertados para obtener un total de:

1.349Millones Ft3

dia

Calculamos el volumen de gas a las condiciones de succión para eso se hace necesario calcular el valor Z a las condiciones de succión:

condiciones de succionZ GUIBER 0.928461177

P1V 1

Z1T 1

=P2V 2

Z2T 2

V 2=14.65 psia∗28Mpcbd∗0.928461177∗559.67 ° R

0.998055∗519.67 ° R∗314.5049 psia

V 2=1.3067Millones Ft3

dia(condiciones desuccion)

Como podemos apreciar el volumen de gas es menor que el que puede manejar el compresor por 42300 cuFt/dia por lo tanto dichos compresores si tienen la capacidad requerida para manejar ese caudal de gas en esas condiciones.

trabajo compresores

Documents