1.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
1
SISTEMAS DE FLUJO DE FLUIDOS:
COMPRESORES
Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”
Especialización de Ingeniería de Procesos
Facilitador: MSc. Guillermo Ruiz
Dimensionamiento de Equipos
Junio, 2022

2.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
2
CONTENIDO
●
Categorías y tipos
●
El proceso de compresión
●
Características de los compresores:
●
Compresores de reciprocantes
●
Compresores centrífugos
●
Parámetros claves
●
Leyes de afinidad
●
Control de capacidad
●
Oleaje
●
Medios de accionamiento

3.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
3
OBJETIVOS DEL MÓDULO
●
Clasificar los sistemas de compresión de acuerdo a sus categorías y
tipos
●
Comprender el proceso de compresión desde el punto de vista
termodinámico
●
Caracterizar los sistemas de compresión reciprocantes y centrífugos de
acuerdo a su funcionamiento y terminología básica
●
Determinar los parámetros de cálculo de desempeño y capacidad para
compresores
●
Conocer los factores críticos que afectan el desempeño de equipos de
compresión
●
Conocer los diferentes esquemas de sistemas de compresión, medios
de impulsión, desempeño e instrumentación implementada

4.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
4
Compresores: categorías y tipos
Compresores
Dinámicos Desplazamiento positivo
Eyector Radial
Axial
Rotativos Reciprocantes
Un rotor Dos rotores
Paletas
Anillo
líquido Tornillo Tornillo
Tornillo
Tornillo
sinfin
Cruceta
Laberinto
Diafragma
Compresores: categorías y tipos
Figura 1. Clasificación de los compresores

5.
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de equipos
5
●
Compresores de desplazamiento positivo
- Reciprocantes
- Rotativos: tornillo, lóbulo, paleta deslizante, anillo líquido
●
Dinámicos
- Centrífugos
- Axiales
Compresores: categorías y tipos

6.
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de equipos
6
●
Compresores reciprocantes
- Compresión por acción de pistón en cilindro
- Partes hidráulicas esenciales: pistón, cilindro, válvulas de entrada/salida
- Flujo pulsante
- Fiabilidad de funcionamiento: media-baja
- Requisitos de mantenimiento: medio-alto
- Ideales para capacidad baja - media y presiones elevadas
●
Compresores rotativos
- Compresión por reducción progresiva del volumen de gas atrapado en una
cavidad en movimiento
- Tipos principales: tornillo rotativo, paleta deslizante, lóbulo rotatorio,
anillo líquido
Compresores: categorías y tipos

7.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
7
●
Compresores rotativos
- Capacidad media a presiones intermedias a elevadas
- Fiabilidad de funcionamiento: media-alta
- Requisitos de mantenimiento: medio-bajo
- Ideales para capacidad media y presiones intermedias
Compresores: categorías y tipos

8.
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de equipos
8
●
Compresores dinámicos
- Compresión lograda por conversión de cabezal de velocidad a presión
- Componentes principales: rotor, carcasa y difusor
- Funcionamiento silencioso de flujo continuo constante
- Fiabilidad de funcionamiento: alta
- Requerimientos de mantenimiento: bajos
- Tipos básicos:
●
Centrifugal: flujo radial, capacidad media a alta a presiones intermedias
●
Axial: flujo axial, capacidad alta a presiones intermedias
Compresores: categorías y tipos

9.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
9
Características de un compresor
Figura 2. Relación de presión de descarga Vs. Caudal volumétrico para distintos compresores

10.
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de equipos
10
Mapa de selección de compresores
Figura 3. Mapa de selección de compresores de acuerdo a os requerimientos de presión de
descarga vs. Caudal de entrada

11.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
11
El proceso de compresión
●
La ruta de compresión "ideal" se puede modelar como:
- Adiabática (isentrópica)
●
No hay calor removido o absorbido en el sistema
●
Pvk
permanece constante, donde k = Cp/Cv
●
Los compresores reciprocantes se aproximan a este modelo
- Isotérmica
●
No se presentan cambios de temperatura
●
PV permanece contante
●
Normalmente no se logra en la práctica
●
La compresión "real" no es ni adiabática ni isotérmica, sino que sigue un
modelo "poliprótico"
- PVn
es constante donde n ≠ k y n > 1

12.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
12
Características de los compresores
Compresores reciprocantes Compresores centrífugos
- Más eficiente que los compresores
centrífugos para aplicaciones de menos de
1000 - 2000 ACFM
- Rendimiento caracterizado por volumen
fijo/presión variable a velocidad constante,
independientemente de las condiciones de
succión y el peso molecular del gas
- El aumento de presión está controlado por
las presiones aguas arriba y aguas abajo y
no por la velocidad
- El rendimiento se mide mediante un
diagrama indicador: gráfico de la presión del
cilindro vs. la posición del pistón
- El rendimiento se caracteriza por un cabezal
generalmente decreciente al aumentar la
capacidad para una velocidad dada
- El cabezal máximo para una velocidad dada
no suele corresponder a caudal cero
- El aumento de presión está determinado por
la densidad del gas y el cabezal desarrollado
por el compresor
- La densidad varía con el peso molecular del
gas, la presión de succión y la temperatura
- El cabezal desarrollado varía con la
velocidad del impulsor, el número, el tamaño
y el diseño de los impulsores
- La cabeza desarrollada es relativamente
insensible al peso molecular, pero si a la
relación de compresión
- El cabezal máximo y/o flujo mínimo
alcanzable a una velocidad dada esta
limitado por el "oleaje"
●
Funcionamiento

13.
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de equipos
13
Compresor reciprocante: disposición de
válvulas
Figura 4. Partes de un compresor reciprocante

14.
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de equipos
14
Compresores reciprocantes
Figura 5. Diagrama de presión vs. desplazamiento del pistón

15.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
15
Características de los compresores
Compresores reciprocantes Compresores centrífugos
- Desplazamiento del pistón: volumen neto
desplazado por el pistón a la velocidad
nominal
- Holgura: volumen en el extremo del
cilindro que no es barrido por el pistón
- Cámaras de espacio libre: cámaras al
final de los cilindros para variar el espacio
libre y la capacidad
- Eficacia volumétrica: relación entre el
caudal de entrada y el desplazamiento del
pistón
- Relación de presión: relación entre las
presiones de descarga y succión
- Carga del vástago: fuerza sobre el
vástago del pistón debido a la presión
diferencial en el cilindro
- Punto de operación: punto de diseño en
la curva de capacidad/carga a velocidad de
diseño
- Oleaje: caudal mínimo por debajo del cual
el funcionamiento es inestable y el
compresor corre peligro
- Ahogo (stonewall): punto de flujo máximo
en el que el flujo sónico y el cabezal cae
precipitadamente
- Estabilidad: región operativa en la curva
de capacidad/carga entre los puntos
diseño y oleaje
- Rango mínimo (turndown): nivel de flujo
reducido por debajo de lo normal
●
Terminología

16.
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de equipos
16
Compresores centrífugos
Figura 6. curva de rendimiento típica

17.
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de equipos
17
Compresores centrífugos
Figura 7. Efecto de la velocidad en el rendimiento

18.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
18
Compresores: parámetros claves
●
Capacidad
●
Propiedades del gas
●
Cabezal
●
Factor de compresión n
●
Elevación de la temperatura
●
Eficiencia
●
Requerimientos de potencia

19.
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de equipos
19
Ecuaciones de cálculo para compresores
centrífugos
Had=
k
k−1
⋅R⋅
[(P2
P1
)
(k−1)
k
−1
]⋅(T1
M )⋅Z
Hhd=
n
n−1
⋅R⋅
[(P2
P1
)
(n−1)
n
−1
]⋅(T1
M )⋅Z
H pt=
k
k−1
⋅R⋅
[(P2
P1
)
(n−1)
n
−1
]⋅(T1
M )⋅Z
●
Trabajo hidrodinámico
●
Trabajo poliprótico
●
Trabajo adiabático

20.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
20
Ecuaciones de cálculo para compresores
centrífugos
ηpt=
Hhd
H pt
=
n
n−1
k
k−1
=
n⋅(k−1)
k⋅(n−1)
=
k−1
k
n−1
n
ηhd=
Had
Hhd
=
k
k−1
n
n−1
⋅
[(P2
P1
)
(k−1)
k
−1
]
[(P2
P1
)
(n−1)
n
−1
]
=
ηad
ηpt
●
Eficiencia poliprótica
●
Eficiencia hidrodinámica

21.
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de equipos
21
Ecuaciones de cálculo para compresores
centrífugos
Donde:
k = relación de calores específicos (1,395 para el aire), adimensional
n = exponente poliprótico,
P1 = presión del gas en la succión, kPa (psia)
P2 = presión del gas en la descarga, kPa (psia)
M = peso molecular (28,95 para el aire), kg/kmol (lb/lbmol)1
T1 = Temperatura del gas en la succión, K (°R)
Z = factor de compresibilidad, adimensional
R = constante universa de los gases, 8,21434 kJ/K.kmol (1,545
ft.lb/°R.lbmol)
n=[(k−1)/k]/ηpt

22.
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de equipos
22
Capacidad
●
La capacidad se expresa en caudal en condiciones de entrada
●
La capacidad de diseño se basa en el índice de flujo máximo anticipado, a
menudo aumentado para contingencias de proceso y de proceso
●
El caudal mínimo está dictado por los requisitos operativos
- Los compresores centrífugos pueden requerir un reciclaje de flujo
mínimo para mantenerse por encima de la condición de oleaje con un
rendimiento reducido
- Los compresores reciprocantes pueden requerir cámaras de espacio
libre, válvulas de descarga o reciclo para para hacer coincidir la
capacidad del compresor con la demanda del proceso
- La capacidad de los compresores centrífugos se puede controlar
mediante velocidad variable o regulación de succión/descarga

23.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
23
Propiedades de los gases
●
Las propiedades del gas que tienen el mayor efecto sobre el rendimiento
del compresor son:
- El peso molecular
- Relación de calor específico, k = Cp/Cv
- Factor de compresibilidad, Z
●
La práctica común es basar el diseño en las propiedades promedio del gas
a las condiciones de entrada y salida del compresor
●
La limpieza del gas es fundamental en términos de arrastre de líquidos,
productos químicos corrosivos y partículas sólidas

24.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
24
El cabezal
●
El cabezal es la energía añadida por el compresor al gas expresada en
energía por unidad de masa
●
El cabezal adiabático es la energía requerida para comprimir un gas a lo
largo de una trayectoria adiabática, reversible (isentrópico)
PVk
= constante
P = presión
V = volumen
k = Relación de calor específico
●
El cabezal poliprótico es la energía requerida para comprimir un gas a lo
largo de una trayectoria poliprótica
PVn
= constante, donde n ≠ k, n > 1,0
Para n = k, Cabezal poliprótico = cabezal adiabático
Para n = 1, el proceso de compresión es isotérmico

25.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
25
Cálculo del cabezal requerido
Hp = cabezal poliprótico, J/kg (ft-lbf / lbm)
Z1 =factor de compresibilidad del gas en la succión, adimensional
R = constante universal de los gases, 8314 J/K.kmol (1545 ft-lbf /
°R.lbmol)
M = peso molecular, kg/kmol (lbm / lbmol)
P2 = presión de descarga, kPa (psia)
P1 = presión en la succión, kPa (psia)
n = exponente de compresión poliprótico, adimensional
H p=
Z1
⋅R⋅T1
M
⋅( n
n−1)⋅
[(P2
P1
)
n−1
n
−1
]

26.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
26
El exponente de compresión, n
●
Compresión adiabática: empleada en cálculos de compresores
reciprocantes
n = relación del calor específico del gas ideal
k = Cp / Cv = Cp / (Cp - R), R = 8,31434 kJ/K.kmol (1,987 BTU/ °R.lbmol)
Cp = capacidad calorífica a presión constante, kJ/K.kmol
(BTU/°R.lbmol)
Cv = capacidad calorífica a volumen constante, kJ/K.kmol
(BTU/°R.lbmol)
●
Compresión poliprótica: empleada en cálculos de compresores
centrífugos
Para Z = 1,0
Ep = eficiencia poliprótica, adimensional
Para Z ≠ 1,0 se recomienda el uso de las tablas de Edmister
n−1
n
=
k−1
k⋅Ep

27.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
27
●
Elevación de la temperatura adiabática
●
Elevación de la temperatura poliprótica
P = presión absoluta, kPa (psia)
T = temperatura absoluta, K (°R)
k = relación de calores específicos, adimensional
n = exponente de compresión poliprótica
Ep, eficiencia poliprótica
Elevación de la temperatura
T2=T1⋅
(P2
P1
)
k−1
k
T2=T1⋅
(P2
P1
)
n−1
n
=T1⋅
(P2
P1
)
k−1
k⋅Ep

28.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
28
Eficiencia
●
La eficiencia es medida tomando en cuenta de la hidrodinámica y las
pérdidas mecánicas del gas comprimido
●
Las pérdidas hidrodinámicas del gas se deben a la fricción en los
impulsores giratorios, las válvulas y las fugas
●
Las pérdidas mecánicas se deben a la fricción de las partes móviles (eje,
cojinetes, etc.)
●
Las pérdidas hidrodinámicas son predominantes en los compresores
centrífugos
●
Las pérdidas mecánicas son predominantes en compresores reciprocantes

29.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
29
Eficiencia: términos básicos
●
Eficiencia adiabática
- Relación entre el trabajo de compresión adiabático teórico y el trabajo de
compresión real
- Excluye las pérdidas mecánicas
●
Eficiencia poliprótica
- Relación entre el trabajo de compresión poliprótico teórico y el trabajo de
compresión real
- Excluye las pérdidas mecánicas
●
Eficiencia volumétrica
- Relación entre el volumen de gas de entrada real y el volumen de
desplazamiento del pistón a la velocidad nominal
- Aplica a compresores reciprocantes
●
Eficiencia mecánica
- Toma en cuenta las pérdidas mecánicas

30.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
30
Eficiencia poliprótica
Figura 8. curva de volumen succionado Vs. eficiencia poliprótica

31.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
31
Cálculos de potencia
●
Potencia del gas (GHP)
- Es la energía entregada al gas por unidad de tiempo incluyendo
pérdidas hidrodinámicas pero excluyendo pérdidas mecánicas
GHP = potencia entregada al gas, kW (HP)
W = caudal del gas, kg/s (lb/min)
●
Hp = cabezal poliprótico, J/kg (ft-lbf / lbm)
Ep = eficiencia poliprótica, adimensional
●
Potencia al freno (BHP)
- Es la energía entregada al eje del compresor, incluidas las pérdidas
mecánicas
- Para compresores centrífugos
GHP=
WH p
33000⋅EP
BHP=GHP+ perdidasmechanicas
BHP=GHP+GHP
0,4

32.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
32
Leyes de afinidad
●
Las leyes de afinidad predicen el efecto de cambiar la velocidad de
rotación en el rendimiento del compresor centrífugo
Q = capacidad, m3
/min (ACFM)
H = cabezal, J/kg (ft-lbf / lbm)
GHP = potencia entregada al gas, kW (HP)
N = velocidad de rotación del compresor, RPM
●
Teóricamente, estas leyes aplican a compresores centrífugos de una sola
etapa, sin embargo pueden ser usadas como una aproximación para
compresores centrífugos de múltiples etapas
Q2≈Q1⋅
(N2
N1
) H2≈H1⋅
(N2
N1
)
2
GHP2≈GHP1
⋅
(N2
N1
)
3

33.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
33
Control de capacidad en compresores
centrífugos
●
Velocidad de impuso variable
- El método más eficiente y flexible
- Requiere de una turbina de vapor, turbina de gas o motor eléctrico de
frecuencia variable como medio impulsor
●
Álabes guías de entrada ajustables
- La curva del compresor cambia alterando el diseño aerodinámico del
primer impulsor
- Más eficiente que el estrangulamiento de succión (3% a 10% de
ahorro de energía)
- Usualmente limitado a compresores que desarrollan menos de 30000
ft-lbf / lbm de cabezal
●

34.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
34
Control de capacidad en compresores
centrífugos
●
Estrangulamiento de succión
- Preferido sobre el estrangulamiento de descarga para variadores de
velocidad fija
●
Control antioleaje
- Necesario para mantener el caudal mínimo por encima del oleaje
- Recicla el gas desde la descarga hasta la succión a través de un
enfriador

35.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
35
Oleaje
●
El compresor centrífugo tiene una curva de rendimiento única para cada
máquina
●
Cuando el flujo volumétrico cae hacia la izquierda, el punto de oleaje, el rotor,
es decir, la sección del compresor que está girando, comienza a deslizarse
hacia atrás a través de sus cojinetes radiales
●
El extremo del eje del compresor golpea los cojinetes de empuje y cada
movimiento se denomina "oleaje"
●
El oleaje dañará el compresor rápidamente
●
En general, cuanto más baja es la velocidad de rotación del compresor, más
insensible es a los problemas de oleaje
●
El oleaje puede ser causada por:
●
Peso molecular reducid
●
Presiones de succión muy elevadas
●
Presiones de succión muy bajas
●
Presiones de descarga muy elevadas

36.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
36
Oleaje
●
El compresor desarrolla un cabeza poliprótico constante y los cambios en
el flujo de entrada obligan al compresor a intentar ajustarse
●
El cabezal poliprótico es una función de las características mecánicas, el
volumen de gas que pasa y la velocidad, pero no de las propiedades
físicas del gas que se comprime

37.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
37
Oleaje: lectura de curvas de rendimiento de
velocidad variable
●
Una máquina de velocidad constante se alimenta repentinamente con un
gas de peso molecular más bajo (por ejemplo, un porcentaje creciente de
hidrógeno)
●
El compresor ahora debe entregar un cabezal poliprótico mayor para
superar la misma presión de descarga con un gas de menor densidad
●
Para hacer esto a una velocidad fija la única variable es el volumen de gas
●
Por lo tanto, el caudal volumétrico de succión disminuye, lo que mueve el
punto de operación hacia la izquierda y hacia el límite de estabilidad
●
En este punto, la máquina se volverá inestable y es posible que se dañe
●
El aumento es promovido por baja densidad (peso molecular bajo, presión
de entrada más baja, temperatura de entrada más alta)

38.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
38
Oleaje
Figura 9.a. Curva típica de desempeño a velocidad constante. Compare la pendiente de las
líneas de potencia constante con la figura 9.b

39.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
39
Oleaje
Figura 9.b. Curva típica de desempeño a velocidad velocidad variable. Compare la pendiente
de las líneas de potencia constante con la figura 9.a

40.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
40
Oleaje
●
Hay un rango de pesos moleculares sobre los cuales un compresor dado
operará satisfactoriamente
●
La identificación y las especificaciones de varias condiciones de operación
(composiciones de alimentación, temperaturas y presiones) a las cuales
será expuesto el compresor y que debe manejar son una parte clave de la
función de diseño del proceso
●
Cambiar las condiciones de operación requiere un ejercicio similar para
asegurar que el compresor pueda manejar las nuevas condiciones

41.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
41
Efecto del peso molecular del gas comprimido
●
Bajo peso molecular: el compresor no podrá desarrollar suficiente presión
de descarga, el motor consume menos amperios, se bombea menos
volumen de gas, puede entrar en la región de oleaje
●
Alto peso molecular: el compresor desarrolla demasiada presión
diferencial, la presión de succión se reduce (a menos que se use una
válvula de control para aumentar la presión de descarga), el motor
consumirá mayor amperaje y puede dispararse debido a la sobrecarga, la
tensión mecánica en el conjunto cojinetes/rotor aumentará y puede fallar

42.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
42
Opciones de tolerancia
●
Bajo peso molecular: se puede agregar un componente de alto peso
molecular o calentar el tambor de succión del compresor
●
Alto peso molecular: impulsor de gran tamaño y rotor reforzado (necesita
coordinación con el proveedor)
●
Estrangulamiento de succión: al ubicar la válvula de control en la succión
del compresor centrífugo. Desperdicia solo la mitad de la energía que si se
estrangulara. Se puede utilizar durante las operaciones de puesta en
marcha
●
Las siguientes diapositivas muestran un diseño no optimizado

43.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
43
Arreglos de sistemas de compresión
●
Los compresores de etapas múltiples con refrigeración intermedia se
utilizan en aplicaciones de alta presión
●
El enfriamiento entre etapas elimina el calor de la compresión y reduce los
requisitos de energía
●
El enfriamiento entre etapas también puede resultar en una condensación
parcial, lo que reduce el flujo másico a la etapa aguas abajo
●
El número de etapas se establece según la temperatura de descarga
máxima permitida, según la composición del gas, el tipo de compresor y el
diseño mecánico
●
La temperatura de descarga y el número de etapas se basan en la relación
de compresión, el calor específico del gas y la temperatura de entrada
●
Las relaciones de compresión por etapa se mantienen relativamente bajas
e iguales por razones de eficiencia y fatiga

44.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
44
Arreglos de sistemas de compresión
Figura 10. Diagrama de un sistema de compresión de dos etapas

45.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
45
Medios de accionamiento de compresores
●
Los motores eléctricos y las turbinas de vapor son los impulsores más
comunes para equipos rotativos
●
Los motores eléctricos de velocidad fija son los más comunes para
accionar bombas centrífugas
●
Las eficiencias del motor oscilan entre el 75 y el 95 % dependiendo de la
potencia nominal y la carga
●
Las turbinas de vapor se clasifican según los estándares API:
- Propósito general: utilizado para equipos pequeños y servicios no
críticos (API 611)
- Propósito especial: utilizado para servicios más grandes y críticos
(API 612)
●
La eficiencia de la turbina y el consumo de vapor dependen de la
clasificación de la turbina, la velocidad y las presiones de vapor

46.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
46
Opciones de control de sistemas de
compresión
Figura 11. Izq: sistema de control de presión de descarga constante para compresores
accionados por turbina. Der: sistema de control de presión de descarga constante para
compresores accionados a motor con estrangulamiento de succión

47.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
47
Opciones de control de sistemas de
compresión
Figura 12. Izq: sistema de control de descarga constante para compresores accionado por motor
con paletas guías ajustables a la entrada. Der: sistema de control de descarga constante para dos
compresores operando en paralelo con similares características de operación

48.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
48
Opciones de control de sistemas de
compresión
Figura 13. Izq: sistema de control de flujo másico constante para compresores accionados por
turbina. Der: sistema de control de flujo másico constante para dos compresores operando en
serie

49.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
49
Opciones de control de sistemas de
compresión
Figura 14. Sistema de control antioleaje con recirculación/derivación

50.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
50
Problemas a considerar durante el diseño
●
Gases que no esté libre de líquidos, componentes corrosivos,
componentes abrasivos, partículas que puedan depositarse en los
impulsores, materiales que polimericen a las presiones y temperatura de
compresión, pueden ser algunas condiciones a la cual el compresor
puede estar expuesto durante su operación
●
Por lo general, los compresores están protegidos por un tambor depurador
aguas arriba de la entrada de compresor
●
Sellos: algunos tipos de sellos en compresores:
- Sello laberinto
- Sello eyector - inyección de gas de sellado
- Sello de aceite

51.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
51
Rendimiento de compresores
●
Un punto de rendimiento está garantizado
●
Se esperan otros puntos de rendimiento
●
Se espera un comportamiento que se ajuste a la curva de rendimiento y el
punto de bombeo, pero no se garantiza
●
En general, se impone una tolerancia para cumplir con el punto de
rendimiento
●
Se requiere mucho cuidado al evaluar los datos de rendimiento
proporcionados al proveedor para el diseño y al definir los casos
operativos esperados durante las operaciones transitorias

52.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
52
Sistemas de control de compresores
●
Los compresores accionados por turbina generalmente se controlan
variando la velocidad del impulsor de la turbina
●
Los compresores accionados por motor pueden ser controlados por:
- Uso de acoplamiento hidráulico o eléctrico (su uso no es común)
- Uso de válvula de mariposa en la entrada del compresor
- Uso de paletas guía ajustables en la entrada del compresor que
ajustan la curva característica del mismo
- El uso de la rueda motriz en la entrada del compresor aguas arriba
del impulsor de la primera etapa (el gas de entrada se expande a
través de esta rueda). Su uso no es común
- Uso de paletas difusoras ajustables (Su uso no es común)
- Uso de motor de inducción o motor bobinado
- Uso de motor de corriente continua usando control de reóstato
●

53.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
53
Especificaciones de compresores
●
Información general
- Número de unidades requeridas
- Diseño y todas las condiciones de operación requeridas
- Tipo de medio de impulsión
- Presentación de propuesta, planos, datos, etc.
- Garantías requeridas
●
Diseño general y materiales.
- Carcasa
- Rotor
- Diafragmas
- Diseño de sello
- Lubricación de rodamientos
- Placa base, acoplamiento, etc.
- Controles e instrumentación

54.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
54
Especificaciones de compresores
●
Envío y almacenamiento
- Compresor completo
- Piezas de repuesto
En el proceso de procura de compresores debe asegurarse de suministrar al
proveedor información precisa de la resistencia del sistema y que el proveedor
tenga la oportunidad de revisar los isométricos de las tuberías antes de
finalizar el diseño
Para compresores grandes con enfriamiento entre etapas, debe definirse
quién es responsable del diseño y suministro de estos enfriadores y
asegurarse la coordinación para la ubicación de los equipos

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MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
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Compresores rotativos
●
Compresores sin válvulas
●
Pérdidas
- Durante la admisión y descarga de la cámara de compresión
- Fugas
- Carga térmica provocada por el calentamiento del gas

56.
MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
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Tipos de compresores rotativos
●
Compresor de tornillo helicoidal
●
Compresor axial espiral
●
Compresor de lóbulo recto
●
Compresores de paletas deslizantes
- El rotor funciona excéntricamente dentro de un cilindro
- Servicios pequeños
●
Compresor de sello mediante líquido

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MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
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Compresores rotativos
Figura 15. Vista lateral de un compresor de paletas deslizantes. El rotor gira en el sentido de las
manecillas del reloj cerrando las celdas anulares en la descarga

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MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
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Compresores rotativos
Figura 16. Vista lateral y transversal de un compresor de tipo camisa líquida

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MSc. Guillermo Ruiz, Dimensionamiento
de equipos
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Compresores rotativos
●
Compresores sin válvulas
●
Pérdidas
- Durante la admisión y descarga de la cámara de compresión
- Fugas
- Carga térmica provocada por el calentamiento del gas

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Bibliografía consultada
Ludwig, E. E. (1999). Applied process design for chemical and petrochemical plants.
(Vol. 3, 3era ed.). Gulf professional publishing
Perry, R. H., Green, D. W., Maloney, J. O. (1997). Perry’s chemical engineer’s handbook
(7ma ed.). McGraw-Hill Professional