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PDVSA
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
COMPRESORES
PDVSA N°
MDP–02–K–02
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TITULO
PRINCIPIOS BASICOS
APROBADA
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DESCRIPCION
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F.R.
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ESPECIALISTAS
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1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
3 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
4 CONSIDERACIONES DE 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
4.24
4.25
4.26
4.27
4.28
Definiciones Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Factores Sensitivos en Costos de Inversión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Velocidad de Flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Propiedades de los Fluidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Efecto del Reciclo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Determinación del Tamaño de Tuberías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Requerimientos de Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Condiciones Ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Líquido en Corrientes Gaseosas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Materiales para Maquinarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Características de los Servicios de Compresió
que Afectan los Sellos del Eje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Diseño para Mínimo Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exactitud de la Información de Ingeniería Suministrada
por el Suplidor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Presión y Temperatura de Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Especificaciones del Compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Requerimientos de Servicios del Compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 NOMENCLATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
6
6
7
12
13
13
14
15
15
15
16
18
18
20
21
24
25
26
26
28
29
30
30
31
35
35
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OBJETIVO
El objetivo de este capítulo es presentar los fundamentos teóricos que permitan
una óptima comprensión de la terminología usada en el área de compresores.
2
ALCANCE
En este capítulo se muestran las definiciones básicas y consideraciones
relevantes para lograr el diseño óptimo de servicios de compresión. La
nomenclatura y definiciones aquí presentados son aquellas usadas
convencionalmente en el campo de la ingeniería de servicios de compresión.
Además, se especifica la información que debe ser suministrada por el diseñador
y la suministrada por el suplidor del compresor.
3
REFERENCIAS
Prácticas de Diseño (Versión 1986).
Vol. VI, Sección 11
Vol. VII, Sección 12
Vol. VII, Sección 15
Compresores
Instrumentación
Seguridad en Diseño de Planta
Manual de Ingeniería de Diseño
Vol.9
Vol.14
Vol.14
Vol.14
Vol.14
Vol.22
“Intrumentación”, Especificación de Ingeniería PDVSA–K–339.
Instrumentación de equipos Rotatorios”.
“Equipos
Rotativos”,
Especificación
de
Ingeniería
PDVSA–GB–201–R. “Compresores Centrífugos”. (1993)
“Equipos
Rotativos”,
Especificación
de
Ingeniería
PDVSA–GB–203. “Compresores de Desplazamiento Positivo
para Aire de Servicios e Instrumentos”. (1993)
“Equipos
Rotativos”,
Especificación
de
Ingeniería
PDVSA–GB–202–PR. “Compresores Reciprocantes”. (1993)
“Equipos
Rotativos”,
Especificación
de
Ingeniería
PDVSA–GB–204–R. “Compresores Rotatorios”. (1993)
“Seguridad en el Diseño”, Guía de Ingeniería PDVSA–90622.001.
“Guías de Seguridad en Diseño”.
Manual de Calidad de Servicios Técnologicos Vol. VII
Normas Nacionales e Internacionales
API Standard 617, Centrifugal Compressors for General Refinery Services.
(Feb.1995)
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API Standard 618, Reciprocanting Compresors for General Refinery Services.
(Feb.1995)
Otras Referencias
Baumeister, T., ed. “Marks’ Mechanical Engineers’s Handbook”, 9th ed,
McGraw–Hill Book Company, 1987.
Gibbs, C. W., “Compressed Air and Gas Data”, Ingersoll–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’ 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.
4
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
4.1
Definiciones Generales
Capacidad de un Compresor – Es la cantidad de gas liberado cuando opera a
presiones de entrada y salida especificadas. La capacidad es medida en volumen
a las condiciones de presión, temperatura, composición del gas y contenido de
humedad a la entrada del compresor.
Temperatura Crítica – Es la mayor temperatura a la cual un gas puede ser licuado.
Presión Crítica – Es la presión de saturación a la temperatura crítica.
Proceso Adiabático – Proceso durante el cual no hay calor adicionado o
removido del sistema.
Proceso Isentrópico – Proceso donde la entropía se mantiene constante.
Proceso Isotérmico – Proceso en el cual no hay cambio en la tempertura.
Proceso Politrópico – Proceso en el cual hay cambios en las características del
gas durante la compresión.
Mol – es el peso de un gas numéricamente 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
presión y temperatura, el volumen de un mol es el mismo para todos los gases
perfectos.
Potencia al Freno – es el requerimiento total de potencia incluyendo potencia del
gas y todas las pérdidas por fricción mecánicas y transmisión 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 pistón.
Incluye el espacio entre el pistón y la cabeza al final de la carrera de compresión;
espacio bajo las válvulas, etc. y es expresado como un porcentaje del
desplazamiento del pistón en un recorrido. El espacio muerto puede ser diferente,
para los dos extremos de un cilindro de doble actuación, en el cual se usa un valor
promedio para describir el compartimiento total del cilindro.
Factor de Compresibilidad – es la relación del volumen actual de un gas al
volumen de un gas perfecto a las mismas condiciones.
Eficiencia de Compresión – es la relación del requerimiento de trabajo teórico
(usando un proceso establecido) y el trabajo actual requerido a ser hecho sobre
el gas a comprimir. Tomando en cuenta pérdidas por fugas internas y fricción del
fluido así como variaciones del proceso termodinámico teórico.
Relación de Compresión – se refiere a la relación de los volúmenes dentro de
un cilindro de motor reciprocante al comienzo y al final del recorrido de
compresión. El valor nominal es igual al desplazamiento más el volumen de
espacio muerto dividido entre el volumen de espacio muerto, pero el valor efectivo
es algo menor, debido a la regulación de válvulas o de lumbrera.
Punto de Rocío – de un gas es la temperatura a la cual el vapor, a una presión
dada, comenzará a condensarse. El punto de rocío de una mezcla gaseosa es la
temperatura a la cual el constituyente con el punto de ebullición más alto
comenzará a condensarse.
Potencia de Gas – es el requerimiento actual de potencia para compresión a
condiciones particulares, incluyendo todas las pérdidas termodinámicas, por
fugas y por fricción del fluido, pero excluyendo las pérdidas por fricción mecánica.
Relación de Presión – es la relación de la presión de descarga absoluta sobre
la presión de entrada absoluta en cualquier ciclo de compresión.
Eficiencia Volumétrica – es la relación, en porcentaje, del volumen (medido a las
condiciones de entrada) entregado, sobre el desplazamiento del pistón de un
compresor reciprocante.
Compresores Centrífugos
Oleaje – Se refiere a la cíclica e inestable operación de un compresor dinámico
a bajo flujo.
Punto Normal de Operación – Este es el punto de operación usual y en el cual
se obtiene la óptima eficiencia deseada. El funcionamiento del compresor deberá
garantizar el punto normal de operación, a menos que no sea especificado. Ver
API Standard 617 para más detalles de garantía. Normalmente especificado por
el 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 diseño del compresor para alcanzar
todos los puntos de operación. Este punto será seleccionado por el suplidor
para abarcar mejor las condiciones de operación especificadas dentro del
alcance de la curva de funcionamiento esperada (API Standard 617).
Normalmente especificado por el diseñador 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 deberá
ser igual a la relación de engranajes (si hay alguna) a la velocidad de plena carga
del motor suministrado. Normalmente especificado por el diseñador del servicio.
Velocidad Máxima – Continua es el límite superior de la velocidad de operación
del compresor. Para compresores de velocidad variable, esta deberá ser 105% de
la velocidad del punto nominal del compresor, a menos que otra cosa sea
especificada. Normalmente especificado por el diseñador del servicio.
Estabilidad y Relación de Reducción 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 relación de reducción de capacidad
con respecto al flujo normal está 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 relación 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 diseñador 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 específicas de servicio. (API Standard
618). Normalmente especificado por el diseñador del servicio.
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Máxima Velocidad Permisible y Máxima Velocidad Continua – ambos se
refieren a la velocidad de rotación 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 específicas de servicio. (API Standard 618).
Normalmente especificado por el diseñador del servicio.
Potencia Nominal – de un compresor, es la potencia máxima garantizada
requerida por el compresor para cualquiera de las condiciones de operación
especificadas. Las pérdidas del motor deben establecerse por separado. (API
Standard 618). Normalmente especificado por el diseñador del servicio.
4.2
Generalidades
La ingeniería juega un papel muy importante en el diseño de servicios de
compresión, sobre todo cuando se utilizan nuevas unidades compresoras; de ello
depende el éxito en la operabilidad, ejecución y confiabilidad de las mismas, de
manera de garantizar una operación rentable y económica.
Los costos de inversión de los equipos de proceso y equipos auxiliares son
elevados y representan una porción significativa del costo total de la planta. Los
costos de instalación y servicios auxiliares son por lo general más elevados que
los mismos precios del equipo.
4.3
Factores Sensitivos en Costos de Inversión
Los siguientes factores en el diseño de los servicios de compresión tienen la mayor
influencia sobre el costo del compresor, su accionador e instalación, y por lo tanto
requieren de una atención especial durante el diseño del servicio:
• Número de unidades compresoras instaladas en paralelo.
• Tipo de Compresor.
• Diseño de etapas (Número de etapas de proceso de compresión).
• Tipo de accionador.
• Velocidad de Flujo.
• Requerimientos de cabezal.
• Requerimientos de Potencia.
• Número requeridos de sistemas separados auxiliares de aceite.
• Tipo de Control.
4.4
Velocidad de Flujo
Las velocidades de flujo del compresor deberán ser especificadas en unidades de:
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• Libras por hora,
• Moles Totales por hora y
• Caudal actual, m3/s (Pie3/min), calculado a las condiciones de
entrada.
Las velocidades de flujo y sus condiciones de presión asociadas deberán ser
reportadas para todos los puntos operacionales de interés: normal, alterno,
arranque, futuro, inicial de operación, final de operación, y operación de la planta
a baja capacidad. Luego el suplidor del compresor, seleccionará un punto
“normal” para el diseño de su mecanismo, de tal forma que abarque todos los
puntos de operación especificados.
Los suplidores normalmente acordarán garantizar sólo una condición de
operación. A menos que se especifique lo contrario, el punto normal de operación
es diseñado como el punto de garantía estipulado por la norma API 617.
Si el desempeño en cualquier otro punto especificado es especialmente crítico,
esto debe ser indicado en las especificación del diseño, para una revisión
detallada con el suplidor seleccionado.
Cuando se emplea reciclo continuo en el control de pequeños 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 esté controlando bajo
cualquier circunstancia de operación.
Cuando se especifican compresores múltiples, 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 Capítulo “Cálculos en Sistemas
de Compresión” PDVSA–MDP–02–K–04.
Propiedades de los Fluidos que Influyen en el Diseño de Servicio de
Compresores
Composición de la Mezcla de Gas – La especificación del diseño tiene que
incluir una análisis completo del gas a ser comprimido para cada condición de
operación especificada, identificando cada constituyente por su nombre y su
velocidad de flujo individual, en moles por hora. Esta forma es la más 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 Especificación 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 Atmosférico – Servicios de aire con entrada atmosférica
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 Crítica, Presión Crítica – 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 términos 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 Diseño, ya que
ellos están ampliamente disponibles en la literatura de referencia en la Industria.
Para cálculos de servicios de compresión, al usar los valores críticos 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
Helio
Tc Actual
Pc Actual
Tc Efectiva
Pc Efectiva
33°K (60°R) 1317KPa (191Psia) 46°k (83°R) 2255 KPa (327Psia)
5.5°K (10°R) 228KPa (33Psia)
13°K (24°R) 1040 KPa (151Psia)
Proximidad al Punto Crítico – Debe tenerse especial cuidado, para prevenir una
trayectoria de compresión que se aproxime mucho a los valores de presión 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 relación de calor
específico se vuelven desconfiables. Por otra parte, un leve enfriamiento puede
originar condensación dentro del compresor, lo cual a su vez ocasiona erosión,
corrosión y un rápido desgaste. La trayectoria de compresión puede mantenerse
separada del punto crítico, seleccionando cuidadosamente los niveles de presión
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 comprensión 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 conversión de
la relación de presión al requerimiento de cabezal y la conversión flujo másico a
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flujo volumétrico, y en consecuencia, son de gran importancia en el diseño 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 varíe
con respecto a las composiciones especificadas, ya sea debido a cambio en la
alimentación o en el mismo proceso, entonces debe especificarse el máximo
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 Específico, Relación de Calor Específico – 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 teoría
de compresión isentrópica (adiabática) . Por ejemplo:
T2 + T1
2.
ƪ ƫ
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 calórica 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 presión y altas temperaturas (absolutas), Cp se
aproxima a cero y la diferencia de capacidad calórica 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 desviación de las
características de este con respecto a la del gas ideal, y es definida por:
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Z + PV + MPV
RT
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:
En unidades
métricas
En unidades
inglesas
m3/kg
pie3/lb
V =
Volumen específico
R =
Constante universal de 8314.34J/°KKmol 1545.3 pie lb/lbmol °R
los gases
T =
Temperatura
°K
°R
P =
Presión, abs
kPa
lb/pie2
M =
Peso molecular
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
V
F1
=
=
=
Fo
=
Flujo másico
Volumen específico
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:
H Poli +
ƪ ƫƪ
gc
g
Z R T1
M
ƫ
ȱ
n ƫ
ƪn–1
ȧ
Ȳ
ƪ ƫ
P2
P1
n–1
n
ȳ
1ȧ 1
Fo
ȴ
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 relación de presión o de las propiedades
del gas a las condiciones de descarga. Aún 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 más confiable para propósitos de
diseño de ingeniería, que usar sólo el valor de la entrada. La especificación 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 Líquido – La presencia de liquidos en la corriente gaseosa,
usualmente es dañina a los compresores y deberá 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 Sólidos – Partículas sólidas grandes en la corriente gaseosa
pueden causar daños mayores en compresores de cualquier tipo. Partículas
sólidas pequeñas, tales como desecho de soldadura, productos de corrosión,
arena, etc, pueden dañar las válvulas y partes del revestimiento de los
compresores reciprocantes, mientras que normalmente pasarán a través de
compresores centrífugos y rotativos sin causar daños 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 operación
(tales como polvo de catalizador, partículas de hierro, etc), éstas tienen que ser
completamente descritas en la especificación 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.
Corrosión – Los constituyentes corrosivos en el gas deben ser identificados
incluso para condiciones de operación transitorias. La sustancia corrosiva más
común e importante en corrientes de refinería es el sulfuro de hidrógeno, aunque
el cloruro de amonio, dióxido de sulfuro, amoniaco, cloruro de hidrógeno, dióxido
de carbono y agua pueden llegar a ser significativos tanto en corrientes gaseosas
como en servicios de aire. El sulfuro de hidrógeno húmedo es un problema serio,
especificamente en compresores centrífugos, 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 sólidos finos y la polimerización
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de monómeros insaturados. La predicción de la tendencia al ensuciamiento está
basada principalmente en resultados de plantas pilotos y a la experiencia en
procesos comerciales anteriores. Las partículas sólidas encontradas con mayor
frecuencia en operación normal, después de remover el polvo inicial y escombros
son, carbón, partículas de catalizador, partículas 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 partículas de carbón en procesos de conversión
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 más pesadas. Los
servicios comunes sujetos a mayor ensuciamiento son: vapores de gas de los
procesos de reformación, gas de tope de la unidad de coquificación, y gas de tope
del fraccionador de la planta de reformación y craqueo catalítico.
La temperatura a la cual comienza el ensuciamiento por polimerización 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 crítico en el caso del reciclo rico en hidrógeno
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 más etapas del proceso de
compresión ya que involucra etapas de enfriamiento y separación de condensado.
Se ha convenido para diseñar 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 remoción de líquido lo cual cambiaría
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las propiedades de la mezcla gaseosa. Si se usa algún 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 así minimizar el cambio
de las propiedades del gas. La alternativa de diseñar el compresor y el elemento
motriz o conductor para un punto de operación alterno con peso molecular
reducido es costoso y es recomendado solamente si otras alternativas resultan
imprácticas.
El sistema de reciclo normalmente deberá diseñarse para minimizar el efecto de
cambio en las propiedades del gas para una velocidad de reciclo correspondiente
a una perdida de alimentación a la planta, la cual requiere una velocidad de flujo
de reciclo cerca del 70% del flujo del diseño 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 diseño de sistemas especiales para
la operación de reciclo.
Nota:
Para todos los sistemas de reciclo, el controlador de la válvula de reciclo tiene que
ser diseñado para operar con cambios en las propiedades de la mezcla gaseosa.
4.7
Determinación del Tamaño de Tuberías
El diseño básico de sistemas de tubería asociados con los compresores y sus
sistemas impulsores se muestran en las especificaciones de ingeniería
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
Presión de Entrada
La presión de entrada debe especificarse como el valor más bajo para el cual se
espera que el compresor trabaje de acuerdo al diseño. Cualquier variación en la
presión de entrada que pueda ocurrir durante la operación normal tiene que ser
especificada.
Los compresores de aire deberán tener una tolerancia de 2 kPa (0.3 psi) para la
caida de presión a través de la cubierta de entrada, cedazo, filtros y tuberías. 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 compresión.
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La presión de entrada especificada es la presión 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 presión que debe ser
reportada para el diseño del compresor es aquella del lado del compresor en la
válvula de estrangulamiento, con la válvula en su posición controladora de
velocidad de flujo normal (en consecuencia, con alguna caída de presión a través
de la válvula).
El termino “entrada” es preferido sobre su sinónimo “Succión” para el uso general
de diseño de servicios de compresores.
4.9
Presión 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 presión del recipiente aguas abajo más las caídas de
presión permisibles por tuberías, intercambiadores, enfriadores, separadores de
aceite, etc. El suplidor del compresor establece las pérdidas permisibles a través
de la entrada y descarga del eliminador de pulsaciones de compresores
reciprocantes (cerca del 1% del nivel de presión absoluta en cada lado). El método
para controlar la presión de descarga deberá establecerse en la Especificación 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 está limitada normalmente por la graduación de la
válvula de seguridad a la descarga. La presión 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 operación normal.
2.
Añada el aumento en cabezal, estimado para entrar en “oleaje”, por el
aumento en la relación de presión seleccionada para la Especificación 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 ecuación de cabezal para P2:
H Poli +
ǒ Ǔ
gc
g
ǒ
Z R T1 n
n–1
M
ǓȱȧǒP2
Ǔ
Ȳ P1
n–1
n
ȳ
–1ȧ 1
ȴ Fo
Usando el peso molecular máximo, M, P1 máxima y T1 mínima.
Ec. (9)
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Presión 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 presión sea
venteada manualmente. Esto es sumamente importante para el diseño del
compresor, por representar la máxima presión a la cual son expuestos los sellos
del eje y el área de entrada del compresor. Esta presión normalmente es algo más
alta que cualquier presión de operación de entrada y más baja que la presión de
descarga, estando limitada, ya sea por una válvula de seguridad en el área de
entrada del compresor, o por la presión de equilibrio para el gas cuando éste
alcanza temperatura atmosférica (durante una parada). Cuando se esté
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 estará
cerrada, de tal manera que la presión en este punto no estará presente dentro del
compresor. Estableciendo una presión de ajuste alta, se minimiza la pérdida de
gas, debido al disparo de la válvula 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 pérdida
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 dependerá
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 actuación o
rendimiento de un intercambiador a la entrada, deberían 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 selección de los materiales y
los requerimientos de resistencia al impacto, etc.).
4.12
Temperatura de Descarga
La temperatura de descarga del compresor está influenciada por la temperatura
(absoluta) de entrada, la relación de presión, el valor del calor específico del gas,
y la eficiencia de compresor. Esta efecta el diseño mecánico del compresor, la
tendencia al ensuciamiento del gas, la selección 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 Capítulo
“Cálculos de Sistemas de Compresión” PDVSA–MDP–02–K–04.
Durante la fase de ingeniería de detalle, luego de haber seleccionado el suplidor
del compresor y el modelo, todos los aspectos del diseño del sistema que
dependan de la temperatura de descarga (por ej. temperatura de entrada al
post–enfriador) tienen que ser chequeadas contra la predicción 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 Prácticas de Diseño (versión 1986), vol. VII
Subsecciónes E, F, G, H e I.
4.13
Etapas del Proceso
Razones para Diseñar el Proceso de Compresión 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 compresión. 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 mecánicas o tendencia de
ensuciamiento del gas.
2.
Para tener disponibles corrientes laterales, en la secuencia de compresión
a niveles de presión intermedia, tales como en los sistemas de los procesos
de refrigeración.
3.
Para aumentar la eficiencia total de compresión (a fin de obtener una
reducción en potencia) manteniendo la compresión tan isotérmica como sea
posible, optimizando la inversión 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 compresión total, suficientemente a fin de
reducir el número de etapas de compresión requeridas. Esto da como
resultado compresores más compactos y de costos de construcción más
bajos.
5.
Para fijar el aumento de presión por etapa a las limitaciones de presión
diferencial del tipo de maquinaria: limitaciones en carga de empuje axial en
los compresores centrífugos, limitaciones de tensión en la varilla del pistón
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en los compresores reciprocantes, deflexión del rotor y empuje en los
rotativos.
Definiciones de etapas de Compresión – El término “etapa de compresión del
proceso” describe el paso de compresión 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 Pirólisis 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 vaporización instantánea y de los enfriadores de
nivel superior, es admitido al compresor a los niveles óptimos de presión
intermedia, dividiendo asi el aumento de presión 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 operación de muchos procesos que utilizan
aire comprimido.
4.
Los servicios de compresores reciprocantes con una alta relación deben
dividirse en etapas de compresión múltiple a fin de mantener las
temperaturas de descarga del cilindro dentro de los límites impuestos por las
consideraciones de lubricación del cilindro.
5.
En las plantas de caucho sintético “Butyl Rubber” el servicio de compresión
de cloruro de metilo es dividido en etapas de baja y alta presión a fin de
permitir la remoción del agua y del hexano entre etapas, y además permitir
la admisión de una corriente lateral de cloruro de metilo en un nivel de presión
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 compresión 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 mayoría de las carcazas (con el conjunto de
rotor) son de una etapa sencilla. Algunos diseños especiales tienen dos
etapas compresoras (con enfriamiento intermedio) dentro de un bloque
sencillo.
Equipo Interetapa – El equipo interetapa normalmente está diseñado
conjuntamente con el servicio de compresión, y las especificaciones incluidas en
las Especificaciones de Diseño. 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 múltiples (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 volúmenes 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 operación de la unidad. En el campo
de compresión, la experiencia operacional facilita el análisis del sistema de control
requerido, el cual varia con el tipo de compresión. 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 instrumentación 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 presión. Las unidades que normalmente se
utilizan son:
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1 x Joules de energía + metros de cabezal
g Kilogramos de gas
Pie – lb de energía
+ Pie del cabezal
lb de gas
El término “cabezal” ha sido tomado del campo de la hidráulica, donde la altura de
una columna de liquido en metros (pie) es equivalente a la energía teoricamente
requerida para producir la presión estática existente en la base de la columna. El
concepto puede ser aplicado al campo de fluidos compresibles si la de presión se
sustituye por “presión en la base de la columna” y el peso molecular se sustituye
por la gravedad específica del líquido.
El requerimiento de cabezal para compresiones de vapor se calcula por:
H Poli +
n Ǔƪǒ P Ǔ
ǒgg Ǔ Z RMT ǒn–1
P
c
1
2
1
n–1
n
–1
ƫ
1
Fo
Ec. (9)
Detalle de esta ecuación son presentados en el Capítulo “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 periférica, tienen limitaciones en la cantidad de
energía que una etapa dada pueda convertir en presión; es decir tienen limitación
en la capacidad de cabezal. Esta limitación está definida por una curva
característica de cabezal–capacidad la cual difiere para cada diseño de
mecanismo centrifugo y axial. Cuando a un compresor dinámico 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 vástago del pistón.
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Condiciones Extremas de Operación
Además de la selección de las condiciones normales de operación, el diseñador
del servicio tiene que especificar el rango de los puntos de operación alterna que
debe ser capaz de aguantar el compresor. Estos puntos de operación alterna son
seleccionados, de tal manera que incluyen las condiciones de operación 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 mínimo del
Parámetro
Al valor máximo 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 mínimo del
Parámetro
Al valor máximo 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 operación
y además optimizar el diseño de la máquina para las condiciones de operación
más frecuentes. Por esta razón el diseño del servicio de compresión deberá incluir
alguna indicación acerca del intervalo de tiempo anticipado para cada condición
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 período corto,
después de su instalación inicial, después de trabajos mayores de mantenimiento,
o antes de comenzar largos períodos de funcionamiento. El principal propósito de
esta corrida de prueba es exponer y corregir deficiencias mecánicas que de otra
manera podrían parar el proceso. Los objetivos específicos 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, señales 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 máquina.
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 vibración 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 tuberías 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 línea de entrada, dentro de la válvula
de bloqueo de entrada, para servir como una toma de aire temporal; una
portezuela de acceso para inspección, y un filtro temporal y portezuela
removible. Esta línea corta normalmente es parte del diseño del filtro
temporal.
2.
Filtros temporales, según las especificaciones de ingeniería
PDVSA–MID–GB–201–R
y GB–203
son usados durante la prueba
inicial con aire y al inicio de la operación del proceso, para proteger al
compresor del polvo, objetos y escombros que podrían quedar a la entrada
del sistema, ya sea por accidente o por descuido en la inspección.
3.
Una línea auxiliar corta, de aproximadamente la mitad del diámetro de la
línea, a la descarga, dentro de la válvula de bloqueo a la descarga, que sirva
como una portezuela de descarga.
4.
Facilidades para disminución de ruidos, algunas veces se requerirán a la
entrada del aire y en las portezuelas de descarga temporal.
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Circuito Cerrado para la Prueba Inicial
1.
Recirculación 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) excederá 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 está muy por debajo
de la temperatura del ambiente, cuando la relación de presión de servicio es
muy alta, cuando el cabezal está 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 mecánicos
potenciales. El ejemplo más común de dificultad de operación es el servicio
de refrigeración con etileno. Otro ejemplo es el de gas de alimentación 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 máxima 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 daños 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, podría 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 nitrógeno 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 cámaras internas
del drenaje de aceite, y provee una atmósfera 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 presión diferencial, para señalar una falla del
sistema de protección. Aplicaciones de este tipo deberán 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 oxígeno, 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 operación 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 alimentación
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 operación
de prueba, no se necesita alta eficiencia del sistema. Luego, pueden ocurrir
períodos prolongados de bajo flujo de alimentación a la planta, debido a
consideraciones operacionales o de mercado, haciendo deseable la operación
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 diseño del compresor con estabilidad máxima
(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 Expansión
Una estrategia de inversión en medios de manufactura y planificación a largo plazo
ocasionalmente justifica una preinversión 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 expansión.
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 disposición de equipo.
La mejor manera de prepararse para una expansión de servicios de compresión,
en la mayoría de los casos, es especificar las condiciones de operación 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 ingeniería para un costo bajo de aumento de
capacidad, cuando se requiere por una expansión prevista de la unidad.
4.19
Requerimientos de Potencia
Generalidades – Los requerimientos de potencia de los servicios de compresión
tienen que ser estimados en la etapa de diseño del servicio, de tal forma que los
requerimientos de diseño de los sistemas de servicios puedan ser especificados
y los costos de operación estimados. Los cálculos son realizados por métodos y
datos presentados en el Capítulo “Cálculos de Sistemas de Compresión”
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 garantía de
consumo de servicios por parte del suplidor.
Reclasificación de la Capacidad del Compresor Operado a Máxima Carga
Las turbinas a gas, motores y accionadores de motores eléctricos, son
frecuentemente prediseñados para una capacidad normal fija, ocasionando esto
que los accionadores seleccionados sean algo más grande, que el tamaño mínimo
requerido por las especificaciones de ingeniería 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 económico, 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 máxima (según especificaciones de ingeniería
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 diseño y las instalaciones de
los servicios auxiliares para las unidades compresoras, y tienen que ser cubiertas
en las Especificaciones de Diseño:
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 presión 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 y GB–204–R) 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 partículas 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 Sólidas 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 químicos deben ser especificados.
3.
Dirección Predominante del Viento – Esto afecta la ubicación que se
seleccionará para las tomas de aire, con respecto a válvulas que descargan
a la atmósfera, fuentes de gases aceitosos, fuentes de vapores químicos,
rocio de mar, etc.
Factores que Afectan a los Compresores de Gas
1.
4.21
Restricciones de Emisión Atmosférica – El diseño del sistema de sello del
eje es afectado por la cantidad permitida de emisión continua de gas.
Líquido 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 daños a casi todos los tipos de
compresores.
2.
El agua en cantidades muy pequeñas se puede combinar con H2S del gas,
y producir fractura por corrosión 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 fátiga 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 vástagos, vástagos y
válvulas.
Los compresores reciprocantes son muy sensitivos al arraste de líquido, ya sea
en forma intermitente o en forma continua. Los compresores centrífugos 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 líquido.
Si bajo alguna circunstancia predecible, se puede esperar que algún líquido
alcance el compresor, esta situación debe ser completamente descrita en la
especificación de diseño.
Medios para Proteger los Compresores – Para evitar estos riesgos al
compresor el sistema de proceso podría proveerse de los siguientes tipos o
medios de remoción de líquido.
1.
Proveerse de un tambor separador en la línea de entrada al compresor para
remover las porciones de líquido arrastradas en el gas. Además se
especificarán alarmas de alto nivel de líquido 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 líquido de la corriente gaseosa.
3.
Especificar celdas colectoras de líquido, con cristales de nivel y drenaje con
válvulas, colocados cerca de la brida de entrada al compresor, y así permitir
un arranque seguro y facilitar el control normal de contenido de líquido. Estas
instalaciones no son adecuadas para una separación y remoción continua
de líquido.
4.
Todos los tramos largos horizontales de la línea de entrada y las celdas bajas
deberán estar provistos de drenajes en los puntos bajos.
5.
Ocasionalmente, cuando es problemática la condensación en la tubería,
residuos de arrastre, o los productos de corrosión 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 Inyección de Líquido – Generalmente mientras que el
líquido tiene el potencial para hacer mucho más 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 técnica
reduce el cabezal de compresión, retardando continuamente el aumento de
temperatura, aunque el ahorro en potencia se ve disminuido notablemente
por el aumento en flujo másico 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 polimerización del acetileno. Esta práctica 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 inversión por ejemplo, para
eliminar la necesidad de una etapa de proceso adicional de compresión. Se
requiere de agua limpia y tratada para evitar la deposición de sólidos dentro
del compresor. Se requiere un diseño individual de los medios de inyección.
4.
La inyección de aceite de enfriamiento se aplica comercialmente en
compresores de aire de servicios del tipo rotativo para minimizar el número
de etapas y obtener una eficiencia alta. El aceite es separado a la descarga
del compresor, es enfriado y luego recirculado a través de la máquina.
Materiales para Maquinarias
Generalidades – Especificaciones de materiales para compresores y
accionadores se encuentran en las especificaciones de ingeniería (ver
referencias) de Maquinarias y sus Complementos de Normas API. Ellas en
consecuencia no necesitan presentarse en las Especificaciones de Diseño bajo
circunstancias normales.
El uso del término “materiales según norma del suplidor” deberá evitarse en las
especificaciones, ya que esto implicaría la aceptación de materiales
convencionales en lo que podría ser un ambiente de servicio severo o fuera de lo
normal.
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Corrosión con Esfuerzo de Acero Super–Templado – Los aceros
supertemplados usados en las piezas de compresores centrífugos sometidos a
grandes esfuerzos, están sujetos a ruptura por agrietamiento de corrosión con
esfuerzo, cuando se exponen a H2S húmedo. Debido a que normalmente resulta
impráctico remover el sulfuro de hidrógeno a niveles suficientemente bajos como
para evitar este peligro, se brinda protección 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 H2S 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 tubería. Deberá
tomarse un cuidado especial en el diseño 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 máxima generada por la traza de vapor, tan
pronto como se pare la máquina.
Medidas Especiales para Prevenir la Corrosión – Si por experiencia previa,
desarrollos de plantas pilotos o trabajos de pruebas de laboratorio se han
desarrollado medidas especiales para evitar problemas de corrosión únicos, éstos
deberan mencionarse en las Especificaciones de Diseño. Un ejemplo sería el uso
de superficies galvanizadas o aluminizadas en compresores manejando
monóxido de carbono para prevenir la corrosión 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
Características de los Servicios de Compresión que Afectan los
Sellos del Eje
Presión – Las siguientes presiones influyen en el diseño del sistema de sellado
del eje y deberán ser incluidas en las Especificaciones de Diseño.
1.
Presión de entrada mínima, por períodos breves o prolongados
especialmente si está cerca o por debajo de la presión atmosférica.
2.
Máxima presión de entrada para operación.
3.
Presión de ajuste, luego de una parada automática.
Significado de Fuga a la Atmósfera – Varios tipos de sistemas de sello de ejes
de compresores, permiten una fuga continua de gas a la atmósfera o a un cabezal
de mechurrio a velocidades bajas y controladas. Para encaminar la ingeniería de
detalle del sistema se deberán indicar las siguientes características:
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 ingeniería de detalles del sistema, deberá
indicarse la sensibilidad del proceso a pequeñas 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 nitrógeno de
servicio. La disponiblidad de tal fuente gaseosa deberá ser anexada en la
Especificación de Diseño, junto con los otros servicios.
4.24
Diseño para Mínimo Mantenimiento
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 operación y
mantenimiento, algunas opciones están disponibles al diseñador a fin de mejorar
la seguridad, operabilidad y mantenimiento en situaciones de mínimo uso de
personal a cambio de un aumento en la inversión. Las opciones consisten
primeramente en las áreas de instrumentación supervisoria y en las facilidades de
mantenimientos y éstas son cubiertas en las Prácticas de Diseño (versión 1986),
vol. VIII, Sec. 11 “P”.
4.25
Exactitud de la Información de Ingeniería Suministrada por el
Suplidor
Una gran parte de los datos de ingeniería y costos suministrados por el vendedor
son requeridas para planificar, diseñar y ejecutar la aplicación 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 ingeniería de
detalle. Esto se debe a que los representantes de los suplidores de maquinarias
pueden ponerle menos atención a los detalles de ingeniería, antes de que la
aplicación entre en la etapa comercial. Por esta razón, la confianza que un
diseñador deposita en la información 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 más confiables
cuando provienen de modelos normales de máquinas 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 ingeniería de
ventas. No se incluyen con frecuencia, los diseños 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 información de planificación. Los
rendimientos y estimados de costos tienden a ser optimistas, ya que en esta etapa
no siempre se preveen detalles que reducirán la eficiencia y aumentarán los
costos. En raros casos, donde se necesitan muchas licitaciones y/o diseños para
asegurar la confiabilidad de la información anticipada para el uso del diseño de
proceso, se negocian contratos especiales para este servicio con uno o más
suplidores previamente seleccionados.
Las Propuestas Comerciales son preparadas como respuesta a un estudio de
compra formal al comienzo de la ingeniería de detalles. Las propuestas
normalmente son más confiables que los resultados de investigación de
prepropuesta para costos y datos de rendimiento, aunque poseen
considerablemente menos detalles de ingeniería que los que se aplican a una
orden.
Las Ordenes de Diseño son realizadas en detalle completo después de que una
orden es colocada, y constituye la base para el diseño detallado de la instalación.
Los detalles dimensionales no se desarrollan normalmente hasta esta etapa.
4.26
Presión y Temperatura de Diseño
Generalidades
En los campos de compresores y turbinas, los términos “presión de diseño” y
“temperaturas de diseño” no tienen definiciones consistentes y aceptadas
uniformemente. En consecuencia, su uso se deberá 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 límites 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 máquina.
Por ejemplo, el modelo de máquina seleccionada tiene que tener la presión
“máxima permisible” y límites de temperatura que igualen o excedan las
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condiciones de servicios especificadas por el diseño del proceso para así
garantizar seguridad estructural.
La temperatura para la cual, la máquina tiene que ser estructuralmente segura, se
refiere a la temperatura del metal a la condición 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 presión a la cual la máquina
tiene que ser estructuralmente segura se refiere a aquélla 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 posición adecuada. La envoltura de los
sellos y los sellos de eje tienen que ser diseñados para prevenir la falla de piezas
y fugas grandes.
Compresores Centrífugos
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 máxima presión que pueda existir en
el compresor bajo las condiciones más severas de operación. Esta presión es
determinada, añadiéndole a la máxima presión de succión que se pueda registrar,
la presión diferencial que el compresor está en capacidad de desarrollar en el
sistema cuando está operando a las condiciones combinadas más severas. Al
establecer el máximo requerimiento de presión de trabajo de la carcaza se deberá
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, presión 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 válvula de seguridad, el circuito de descarga
tiene que ser adecuado para soportar la presión 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, está definida por
la norma API 617 como la “presión máxima de diseño de la carcaza”. Este valor
es especificado por el suplidor de la máquina de acuerdo al requerimiento de
“presión máxima de trabajo de la carcaza” por parte del comprador.
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Consideraciones Especiales de Presión de Diseño
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.
Protección 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 presión máxima que un
compresor pudiera imponer, a máxima temperatura ambiente. Esta puede
ser considerablemente más baja que los 525 KPa man. (75 Psig) de presión
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 presión de descarga obtenida con máximo
peso molecular del gas y una presión 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 está
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, podría eliminar la
necesidad de construir una carcaza dividida verticalmente, la cual resulta
más costosa.
4.
Unidades de Carcaza Múltiple – 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 refrigeración usualmente se
requieren materiales de baja temperatura (carbón muerto o acero al níquel)
permitiendo de esta manera una mayor presión 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 líquido continue
evaporándose en los enfriadores y en el tambor de vaporización 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, deberán ser calibradas lo suficientemente altas, de
tal manera que aquéllas abran solamente durante condiciones de
emergencia o condiciones anormales.
Temperatura de Diseño – La máxima temperatura de trabajo de la carcaza del
compresor (equivalente a la temperatura de diseño) deberá ser la temperatura de
descarga máxima, anticipada dentro del rango especificado de operación, 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 relación de presión (por
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PRINCIPIOS BASICOS
PDVSA MDP–02–K–02
REVISION
FECHA
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MAY.96
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ejemplo, debido a velocidad máxima, 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 diseño. Las especificaciones de
diseño deberán incluir una temperatura de diseño para cada carcaza del
compresor. Para una operación por debajo de los 15° C (60°F) se deberá
especificar una temperatura mínima 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 aplicación es limitada, deben consultarse
especialistas en maquinarias y seguridad.
Compresores Reciprocantes
Presión de Diseño – Los clientes industriales prefieren el término “presión de
trabajo máxima permisible” que “presión de diseño” para los compresores
reciprocantes. La especificación 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 Especificación 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 especificación de ingeniería
PDVSA–MID–GB–201–R, la cual cubre cilindros de etapa intermedia, así como
también la etapa de presión más alta.
Temperatura de Diseño – Los clientes industriales prefieren el término
“temperatura máxima permisible” que “temperatura diseño” para compresores
reciprocantes. Sin embargo, ya que la “temperatura máxima permisible” es
especificada por el suplidor como una limitación 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 diseño para
tuberías de descarga y diseño de equipos coriente abajo, aplique la suposición
convencional de compresión isentrópica a las condiciones de operación más
severas, y añada el margen especificado. Ver las Prácticas 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 isentrópico.
Compresores Rotatorios
Presión de Diseño – La presión de diseño para compresores rotatarios es
definida formalmente de la misma manera que para los centrífugos, ya que la
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norma API 617 es invocada por la especificación de ingeniería
PDVSA–MID–GB–201–R. Sin embargo, debido a que el compresor rotativo es
un mecanismo de desplazamiento positivo, el valor deberá ser seleccionado de
la misma manera como para los reciprocantes; o sea, 10% sobre la presión normal
de descarga o 175 KPa (25 Psi), el que resulte mayor.
Temperatura de Diseño – La temperatura de diseño para compresores rotativos
se define formalmente de la misma forma que para los compresores centrífugos,
y deberá ser calculada como la temperatura de descarga estimada a la
temperatura de entrada máxima, presión normal de entrada, y la presión de
calibración de la válvula de seguridad a la descarga, más un margen nominal de
14°C (25°F).
Calibración de las Bridas de Tuberías
La especificación de Diseño de los Servicios de Compresión deberán indicar las
presiones y temperaturas de diseño de las tuberias conectadas, la calibración de
las bridas, y los revestimientos y dimensiones de las líneas de entrada y descarga.
4.27
Especificaciones del Compresor
En la especificación de un compresor, lo primero que debe definirse es el tipo más
adecuado a los requerimientos del proceso; de acuerdo a los criterios de selección
del tipo de compresor tratados en éste capítulo.
Una vez escogido el tipo de compresor y diseñado, 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 información 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 información señalada en los anexos con
el indicativo “IP”.
De manera general se debe llevar la información referente a datos generales del
compresor, condiciones de operación 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 información debe ser llevada por el Ingeniero Mecánico,
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.
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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
Motores
• Aire de Arranque
• Combustibles
• Arranque
• Agua de Enfriamiento
Turbinas
Tuberías 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 Diseño de Proceso (versión 1986), Vol.VII
sec. 11–M.
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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:
By:
Rev.
029–1–a
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
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Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
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CENTRIFUGAL COMPRESSOR
DATA SHEET
GAS ANALYSIS
Pag.:
2
Item No.
Of:
6
OTHER CONDITIONS
NORMAL
Mol % 0
Air
Oxygen
Nitrogen
Water Vapor
Carbon Monoxide
Carbon Dioxide
Hydrogen Sulfide
Hydrogen
Methane
Ethylene
Ethane
Propylene
Propane
i–Butane
n–Butane
i–Pentane
n–Pentane
Hexane Plus
NH3
Requisition Nº
RATED
A
B
C
Remarks
D
M.W.
28.966
32.000
28.016
18.016
28.010
44.010
34.076
2.016
16.042
28.052
30.068
42.078
44.094
58.120
58.120
72.146
72.146
99.640
17.030
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
Normal °C
Maximun °C
Minimun °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:
PAINTING:
Manufacturer’s Std.
UNUSUAL CONDITIONS
Other:
Dust
Fumes
Others
SHIPMENT:
Domestic
Export
Export Boxing Reqd.
Outdoor Storage Over 3 Months
REMARKS ON REVISIONS
By:
Rev.
029–2–a
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
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Date:
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CENTRIFUGAL COMPRESSOR
DATA SHEET
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:
Cylindrical_________________________
Tapared
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
REMARKS ON REVISIONS
By:
Rev.
029–3–a
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
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CENTRIFUGAL COMPRESSOR
DATA SHEET
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 (mm2)__________________
Purge For:
Loading (bar):________ Actual_______Allowable____________
Brg. Housing
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_______________________________________________
No. at Each Shaft Bearing______________Total No.________
Type Babbitt_________________________________________
Oscilator Detectors Supplied By ________________________
Babbitt Thickness_____________________________________
Monitor Detector Suppliedd By _________________________
MAIN CONNECTIONS:
Location___________________Enclosure________________
Mfr_______________________
ANSI
FLANGE
Model _________________
SIZE
FACING POSITION
RATING
VEL. m/s
Scale Range_________
Set @__________MILS
Alarm
Shutdown:
Time Delay____SEC
Set @_________MILS
Inlet
AXIAL POSITION DETECTORS:
Discharge
Type _______________________ Model _________________
Mfr___________________________No. Required _________
Oscilator – Demodulator Supplied By ____________________
Mfr_______________________
Model _________________
Monitor Suppliedd By ________________________________
ALLOWABLE PIPING FORCES AND MOMENTS:
INLET
Axial
Vertical
Horiz. 90°
FORCE
kg
Location__________________
DISCHARGE
MOMT FORCE
kg-m
kg
MOMT
kg-m
FORCE
kg
MOMT
kg-m
Mfr_______________________
Model _________________
Scale Range_________
Set @__________MILS
Alarm
Shutdown:
Time Delay____SEC
Set @_________MILS
COUPLING:
FORCE
kg
MOMT FORCE
kg-m
kg
MOMT
kg-m
FORCE
kg
Axial
Horizontal
Horiz. 90°
MOMT
kg-m
Enclouse_______________
Driver Comp
Gear Comp
Make
Model
Lubrication
Mount CPLG. Halves
REMARKS ON REVISIONS
By:
Rev.
029–4–a
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
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Date:
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CENTRIFUGAL COMPRESSOR
DATA SHEET
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:
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.
Use Shop Vibration Probes. etc.
Use Job Vib. & Axial Disp. Probes
Oscilator Detectors & Monitor
Pressure Comp. to Full Oper. Press
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
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
REMARKS ON REVISIONS
By:
Rev.
029–5–a
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
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CENTRIFUGAL COMPRESSOR
DATA SHEET
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
Max______________ barg_______C______barg________C
Exhaust Min______ barg_______C______barg________C
Norm_____________ barg_______C______barg________C
INTRUMENTATION AIR:
Max Press
barg
Min Press
bar
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
Press Norm__________barg_________ Design_____________barg
Min Return__________barg_________ Max Allow
m3/h
kg/h
kg/h
m3/h
kw
kw
P_____bar
REMARKS ON REVISIONS
By:
Rev.
029–6–a
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
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Date:
By:
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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)
Inlet Temp. °C
Inlet Pressure (bar abs)
Min Dp between stgs bar
Actual Disch. Temp (°C)
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
_____________________________________________________
_____________________________________________________
_____________________________________________________
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)
**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)
Max. Erection Weight Kg.______________________________
Max. Maintenance Weight Kg.___________________________
Total Wt. Less Driver & Gear, Kg._________________________
Approx. Floor Space ___________________________________
L__________m W_______________m H_______________m
Rod Removal Distance________________________________m
Total HP Required By Driver (W: Gear Loss Incluided)
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
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Unload
Appr.:
Date:
Load
By:
Rev.
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
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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
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
Main Bearing - Plain
Main Bearing - Trust
Crankpin Bearing
Crosshead Pin Bearing in Connecting Rod
Crosshead Pin Bearing in Crosshead
Diameter, mm
Length, mm
Diameter, mm
Length, mm
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
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
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
RECIPROCATING COMPRESSOR
DATA SHEET
CYLINDER DATA
3
Item No.
Of:
5
Cylinders
Cylinder Liners
Pistons
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
Teflon
Carbon
Non-Lubricated
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
Appr.:
Date:
Pag.:
COMPRESSOR MATERIALS
Item No./Service
Stage
No. Of Cyl. Per Stage
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
By:
Rev.
Requisition No.
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
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14
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16
17
18
19
20
21
22
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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
Requisition No.
Pag.:
4
Item No.
Of:
5
SITE DATA
UTILITY CONSUPTION
Altitude_________________m.Barometer______________Bar abs
Design Temp °C____________Summer_____________W inter-Min.
Design Wet Bulb Temp °C_________________________________
Winterization Reqd.
Tropicalization Reqd.
Unusual Conditions:
Fumes
Dust
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 & AFTERCOOLERS
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_________
INSTRUMENT AIR SUPPLY:
Press. Barg__________Max.__________Normal____________Min
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
H.P.
ELECTRIC
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.
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
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.
Appr.:
Date:
Rev.:0-8/91
Project N
6700
RECIPROCATING COMPRESSOR
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
53
54
55
Requisition N
Pag.:
5
Item No.
Of:
5
REMARKS ON REVISIONS
DESIGN NOTES
By:
Rev.
007-3-a
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
By:
Rev.
Appr.:
Date:
Rev.:0-8/91
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.
Method:
Signal:
PROCESS CONTROL:
By Pass From:
Speed Variation from:
Other:
to
Bypass
Manual
Auto
Source:
Type:
Range for Pneumatic Control:
Other:
rpm
Barg & rpm
Barg
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
Pag.:
Item No.
Of:
Other Conditions
GAS ANALYSIS
Normal
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
Requisition Nº
Rated
Mol
wt
26.966
32.000
28.016
18.016
28.010
44.010
34.076
2.016
16.042
28.052
30.088
42.078
44.094
58.120
58.120
72.146
72.146
A
B
C
Remarks
D
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:
m
Barometer
Bar abs
Elevation
Rang of Ambient Temps.:
Dry Bulb
Wet Bulb
SiteRated °C
Normal °C
Maximun °C
Minimun °C
UNUSUAL CONDITIONS
Other:
Dust
Fumes
NOISE SPECIFICATIONS:
Applicable to Machine:
See Specifications
Applicable to Neighborhood
See Specifications
Acoustic Housing:
Yes
Sound Level
db@
db RE: 0.0002 Microbar
No
Ft.
APPLICABLE SPECIFICATIONS:
API 619 Positive Displacement Rotary Compressors
PAINTING:
Manufacturer’s Std.
Others
SHIPMENT:
Domestic
Outdoor Storage Over 6 Months
Export
Export Boxing Reqd.
Cod. Arch.: 3049/ds08a
Project Nº
POSITIVE DISPLACEMENT
ROTARY COMPRESSOR (PAGE 3 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
Requisition Nº
Pag.:
Item No.
Of:
CONSTRUCTION FEATURES
Speeds:
Bearing Housing Construction:
Max. Allow.
Rpm
Trip
Rpm
Type (Separate, Integral)
Split
Critical: Ist
m/s
2nd.
Rpm
Material:
Tip Speeds (Max.)
m/s
Rated Speed
Radial Bearing:
Max. Allow Speed
Type
Area mm2
Span mm
Rotation (Viewed from Driven End):
Loading: Act
Allow
Casign:
Model
Thrust Bearing:
Location
Type
Casign Split
Area
Material
Mfr
Allow
Loading, (Bar): Act
Thickness, (mm)
Max. Allow Work Press., (Barg)
Gas Load, (kg)
CPLG Slip Load, (kg)
Test Press., (Barg)
Cplg Coeff. Friction
Max. Allow Temp.
Cplg. Gear Pitch Dia mm
Bal Piston Compensating Load, (kg)
Max. Casign Capacity, (m3/h)
Main Connections:
ANSI
Radiograph Quality
Yes
No
Size
Rating Facing Position
Inlet
Rotors:
Discharge
Diameter mm
No. Labes: Male
Female
Type
Type Fabrication
Material
Max. Yield Strength, (Bar)
Allowable Piping Forces and Moments:
Min.
Brinell Hardness: Max.
INLET
DISCHARGE
Rotor Length to Diameter Ratio (L/d)
Force
Momt.
Force
Momt.
Force
Momt.
kg
kg–m
kg
kg–m
kg
kg–m
Max. mach. No @ Impeller Eye
Axial
Rotor Clearance, (mm)
Vertical
Max. Deflection, (mm)
Horiz. 90_C
Shaft:
Force
Momt.
Force
Momt.
Force
Momt.
Material
kg
kg–m
kg
kg–m
kg
kg–m
Axial
Dia Rotors, (mm)
Dia@ CPLG (mm)
Vertical
Shaft End:
Tapered
Cylindrical
Horiz. 90_C
Shaft Sleeves:
At Shaft Seals
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 @
Other Connections:
Service
,
Matl
Bar DP
Bar DP
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
Cod. Arch.: 3049/ds09a
Project Nº
POSITIVE DISPLACEMENT
ROTARY COMPRESSOR (PAGE 4 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
Vibration Detectors:
Model
Type
Mfr
Nº at Each Shaft Bearing
Total Nº
Oscillator Detectors Supp By
Mfr
Model
Monitor Supplied By
Location
Encl
Model
Mfr
Alarm
Set @
Scale Range
Set @
Mils
Shutdown
Time Delay
Axial Movement Detector:
Model
Type
Mfr
Nº Req’d
Oscillator Detectors Supp By
Mfr
Model
Monitor Supplied By
Location
Encl
Model
Mfr
Scale Range
Alarm
Set @
Shutdown
Set @
Mils
Time Delay
Couplings:
Driver–Comp. Gr
Driver Gear
Requisition Nº
Pag.:
Item No.
Of:
Shop Inspection and Test:
Req’d
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:
Gear
Driver
Sole Plates For
Comp.
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
Base
Driver
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
W
L.O. Console: L
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
Cod. Arch.: 3049/ds10a
POSITIVE DISPLACEMENT
ROTARY COMPRESSOR (PAGE 5 OF 7)
Project Nº
DATA SHEET
1
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48
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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
Motor Control & Instrument Voltage:
Phase
V
Alarm & Shutdown Voltage:
V
Phase
Division
Hz
Hz
Local Control Panel:
Furnished by
Vendor
Purchaser
Others
Free Standing
Weatherproof
Totally Enclosed
Extra Cutouts
Vibration Isolators
Strip Heaters
Purge Connections
Vendor
Purchaser
Others
Annunciator Furnished by:
Local Panel
Main Control Board
Annunciator Located on
Customer Connections Brought Out to Terminal Boxes by Vendor
Instrument Suppliers:
Pressure Gages
Temperature Gages
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:
MRF
MRF
MRF
MRF
MRF
MRF
MRF
MRF
MRF
MRF
MRF
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 Purchaser
Supplied by Vendor
Pressure Gage Requirements:
Function
Lube Oil Pump Discharge
Lube Oil Filter
D P
Lube OIl Supply
Seal Oil Pump Discharge
Seal Oil Filter
D P
Seal Oil Supply (Each Level)
Seal Oil Differential
Reference Gas
Balance Line
Seal Eductor
Buffer Seal
Locally
Mounted
Local
Panel
Function
Gov. Control Oil
Gov. Control Oil
DP
Coupilng Oil
DP
Main Steam ln
1st. Stage Steam
Steam Chest
Exhaust Steam
Extraction Steam
Steam Ejector
Compressor Suction
Compressor Discharge
Locally
Mounted
Local
Panel
Cod. Arch.: 3049/ds12a
Project Nº
POSITIVE DISPLACEMENT
ROTARY COMPRESSOR (PAGE 6 OF 7)
DATA SHEET
1
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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
Cooler Oil Inlet & Outlet
Lube Oil Discharge from Each
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
Main Board
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
Hi Lube Oil Filter
DP
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
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
Switch Closures:
Alarm Contacts Shall:
Open
Close to Sound Alarm & be Normally
Energized
De–Energized
Shutdown Contacts Shall:
Open
Close to Trip & be Normally
Energized
De–Energized
Note: Normal Condition is When Compresor in Operation
Miscellaneous:
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
POSITIVE DISPLACEMENT
ROTARY COMPRESSOR (PAGE 7 OF 7)
DATA SHEET
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50
51
52
Requisition Nº
Pag.:
Item No.
Of:
Utilities
Utility Conditions:
Steam
Drivers
Inlet Min.
Barg
Norm.
Barg
Max.
Barg
Barg
Inlet Min.
Norm.
Barg
Max.
Barg
Instrument Air
Max. Press.
Page Nº
Heating
°C
°C
°C
°C
°C
°C
Barg Min. Press.
Line Nº
Barg
Barg
Barg
Barg
Barg
Barg
°C
°C
°C
°C
°C
°C
Barg
Cooling Water:
Temp. Inlet
Presss Norm
Min Return
Water Source
°C
Barg
Barg
Max. Return
Desing
Max. Allowap
°C
Barg
Barg
Electricity:
Drivers
Heating
Control
Shutdown
Voltage
Hertz
phase
Remarks
Cod. Arch.: 3049/ds14a
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
PDVSA MDP–02–K–02
COMPRESORES
PRINCIPIOS BASICOS
REVISION
FECHA
0
MAY.96
Página 55
.Menú Principal
5
Indice manual
Indice volumen
Indice norma
NOMENCLATURA
Símbolo
Parámetro
En unidades
métricas
En unidades
inglesas
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
Cp°
=
Capacidad calórica del gas en estado ideal
a presión constante (o capacidad calórica a
cero presión)
KJ / Kg °K
BTU / lb °R
Cv
=
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
m3 / s
pie3 / min
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 s2
H
=
Cabezal
m
pie
Cabezal adiabático politrópico
m
pie
H AP
+
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
m3 / s
pie3 / min
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
s2
lbm pie
lbf s 2
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA MDP–02–K–02
COMPRESORES
PRINCIPIOS BASICOS
PDVSA
REVISION
FECHA
0
MAY.96
Página 56
.Menú Principal
Símbolo
Indice manual
Indice volumen
Parámetro
En unidades
métricas
Indice norma
En unidades
inglesas
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
psia
Q1
=
Flujo volumétrico a las condiciones de
entrada
m3 / s
pie3 / min
Q
=
Flujo volumétrico a las condiciones de
descarga
m3 / s
pie3 / min
R
=
Constante gaseosa para un gas en
particular
8314.34 J
M
5Kkg
R
=
Constante universal de los gases
RZ
=
8314.34 (19872) x factor de compresibilidad
J / °K Kmol
BTU / lbmol °R
r
=
Relación de presión = P2/P1
adim.
adim.
(rr)
=
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
8314.34
J
5K kmol
psia
3
2
1545.3 pie (lbńpie )
M
lb °R
3
pie (lbńpie2)
1545.3
lbmol °R
pie3 / min
SCMS =
Flujo volumétrico en metros cúbicos
normales por segundo, medidos a 101.325
KPa y 15°C
m3 / s
s
=
Entropía
J / Kg °K
BTU / lb °R
Tc
=
Temperatura crítica
°K
°R
Tr
=
Temperatura reducida = T1 / Tc o T2/Tc
adim.
adim.
T1
=
Temperatura de entrada
°K
°K
T2
=
Temperatura de salida
°K
°K
V1
=
Volumen específico a las condiciones de
entrada
m3 / Kg
pie3 / lb
V2
=
Volumen específico a las condiciones de
salida
m3 / Kg
V2/V1
=
Relación de volumen
adim.
adim.
W
=
Velocidad de flujo másico
kg / s
lb / h
pie3 / lb
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
COMPRESORES
PRINCIPIOS BASICOS
PDVSA MDP–02–K–02
REVISION
FECHA
0
MAY.96
Página 57
.Menú Principal
Símbolo
Indice manual
Indice volumen
Parámetro
En unidades
métricas
Indice norma
En unidades
inglesas
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
BTU / lb °R
DT
=
Elevación de temperatura
°K o °C
°R o °F
DTreal
=
Elevación actual de temperatura
°K o °C
°R o °F
DTad
=
Elevación adiabática (isentrópica) de
temperatura
°k o °C
°R o °F
adim.
adim.
g
+
h
+
Eficiencia de Compresión
adim.
adim.
+
Eficiencia Volumétrica
adim.
adim.
Cambio de Z con cambio de Tr a Pr
constante
adim.
adim.
h
v
ƪnnTZrƫ
Fracción molar
+
Pr
Subíndices
a
= Aire
abs = Absoluta
ad
= 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
= Reducida
real = real
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
PDVSA MDP–02–K–02
COMPRESORES
PRINCIPIOS BASICOS
REVISION
FECHA
0
MAY.96
Página 58
.Menú Principal
Indice manual
s
= Estática
t
= Teórica
v
= A volumen constante
1
= Condiciones de entrada
2
= Condiciones de descarga
Indice volumen
Indice norma
Factores que dependen de las unidades usadas
En unidades
métricas
En unidades
inglesas
Fo Ec. (9)
9806
1
F1 Ec. (8–A)
1
1/60
F2 (D)
1000
144
F3 (D)
102
33000
F4 (D)
0.178
0.1
F5 (D)
0.0098KJ / Kg m
BTU / 778 lb pie
F6 (E)
8314.34
49750
10–4
1 / 1.203 x 106
F7 Ec. (2–G)
5.0 x
F8 Ec. (3–G)
3.492
1.325
F9 Ec. (4–G)
1
1.57 x 10–4
F10 Ec. (7–G)
1.2014
0.075
F11 Ec. (3–H)
1
4.36 x 10–3
F12 Ec. (4–H)
0.000147
0.001
F13 Ec. (4–H)
23277
3375
F14 Ec. (4–H) (4–M) (5–M)
102
33000
F15 Ec. (J)
37
2.3
F16 Tabla (3–J)
2208 kJ / kg
950 BTU / lb
F17 Tabla (3–J)
4.186 kJ/kg°C
1 BTU/lb°F
F18 Ec. (L)
0.0045
0.0685
F19 Ec. (L)
9.6
308
F20 Ec. (M)
3600
2544.1
F21 Ec. (5–M)
102 kgm/kJ
778 lb pie / BTU
F22 Ec. (1a–N)
101.325
1
97.699 0.9028
14.7
1
14.7 0.9055