Compresores

7.2.3. RECIPROCANTES O ALTERNATIVOS

7.2.3.1. DEFINICIÓN

El compresor reciprocante, también denominado recíproco, alternativo o de desplazamiento positivo, es un tipo de compresor de gas que logra comprimir un volumen de gas en un cilindro cerrado, volumen que posteriormente es reducido mediante una acción de desplazamiento mecánico del pistón dentro del cilindro. En estos compresores la capacidad se ve afectada por la presión de trabajo. Esto significa que una menor presión de succión implica un menor caudal; para una mayor presión de descarga, también se tiene un menor caudal.

7.2.3.2. FUNCIONAMIENTO

El funcionamiento de los compresores reciprocantes se basa en un movimiento alternativo realizado por el conjunto biela-cruceta-pistón. Existen cuatro etapas durante el proceso que se dan en una vuelta del cigüeñal es decir en 360 grados.

• Compresión: durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto inferior, comprimiendo el gas hasta que la presión reinante dentro del cilindro sea superior a la presión de la línea de descarga (Pd). Las válvulas succión y descarga permanecen cerrada.

• Descarga: luego de que la presión reinante dentro del cilindro sea superior a la presión de la línea de descarga (Pd) que es antes de que llegue al punto murto superior, la válvula de escape se abre y el gas es descargado, mientras que la de succión permanece cerrada.

• Expansión: durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto muerto superior hasta que la válvula de succión se abra durante la carrera de retroceso o expansión, que será cuando la presión reinante en el interior del cilindro sea inferior a la presión del vapor de succión (Ps).

• Succión: luego de que la válvula de succión se abrió, que es un poco después del punto muerto superior, ingresa el fluido, y el pistón se desplaza hasta el punto muerto inferior, al final de la carrera de succión, la velocidad del pistón disminuye hasta cero, igualándose las presiones del exterior y del interior del cilindro (aunque por la velocidad del pistón no exista tiempo material a que éste equilibrio se establezca); la válvula de succión se cierra, la válvula de descarga permanece cerrada.

7.2.3.3. CLASIFICACIÓN Y SIMBOLOGÍA

• Simple etapa: Son compresores con una sola relación de compresión, queincrementan la presión una vez; solo poseen un depurador interetapa, un cilindro y unenfriador interetapa (equipos que conforman una etapa de compresión) generalmentese utilizan como booster en un sistema de tuberías.

• Múltiples etapas: Son compresores que poseen varias etapas de compresión, en losque cada etapa incrementa progresivamente la presión hasta alcanzar el nivelrequerido. El número máximo de etapas, puede ser 6 y depende del número decilindros; no obstante, el número cilindros no es igual al número de etapas, puedenexistir diferentes combinaciones; como por ejemplo, si se requiere un sistema de tresetapas, puede utilizarse 3, 4 o 6 cilindros.

• Balanceado - Opuesto: Son compresores separables, en los cuales los cilindros están ubicados a 180º a cada lado del frame.

• Integral: Estos compresores utilizan motores de combustión interna para trasmitirle la potencia al compresor; los cilindros del motor y del compresor están montados en una sola montura (frame) y acoplados al mismo cigüeñal. Estos compresores pueden ser de simple o múltiples etapas y generalmente son de baja velocidad de rotación 400 – 900RPM. Poseen una eficiencia y bajo consumo de combustible; sin embargo, son más costosos y difíciles de transportar que los separables; a pesar de esto, hay muchas aplicaciones en tierra donde esta es la mejor opción. Tienen mayor rango de potencia2000 – 13000 BHP que los separables.

7.2.3.4. APLICACIONES

Refinerías y Petroquímica: Amoniaco, Urea, Metanol, Óxido de Etileno, Polipropileno, Gas de Alimentación, Separación de Componentes de Gas Natura, Almacenamiento de GNL, Craqueo Catalítico, Destilación

Petróleo y Gas: Levantamiento artificial, reinyección, tratamiento de gas, almacenamiento de gas, transmisión, gas combustible, booster, distribución de gas.

Sin embargo, existen aplicaciones específicas donde se requiere utilizar compresores reciprocantes:

• Altas presiones de descarga, los compresores reciprocantes tienen un amplio rango de presiones mayores que el centrífugo.

• Disponibles para bajos flujos de gas, inferiores al menor flujo de los centrífugos.

• Son mucho menos sensibles a la composición del gas y a propiedades cambiantes que los compresores dinámicos; esta propiedad es muy importante, ya que a medida que un pozo petrolero se agota, el gas pasa de ser un gas rico a un gas pobre; y este cambio afecta a los compresores dinámicos.

• Poseen mayor flexibilidad operacional, ya que con solo cambio en los cilindros o ajuste de los pockets pueden ajustarse a nuevas condiciones de proceso

La aplicación de un compresor corresponde al uso o trabajo para el cual se requiere, puede ser en refrigeración doméstica, comercial, transportada, o aire acondicionado e industrial también se determinan las temperaturas de evaporación de congelación, conservación o acondicionamiento ambiental.

Cuando se hace la selección de un compresor para una aplicación determinada en un equipo de refrigeración se deben considerar los siguientes factores:

Como el sistema de refrigeración requiere un mecanismo de control del refrigerante, este puede ser un tubo capilar donde las presiones se igualan cuando el compresor se detiene o una válvula de expansión que por oposición mantiene las presiones de alta y baja con el equipo en reposo.

En el primer caso el motor debe ser de bajo torque de arranque LST (sigla en inglés para Low Starting torque), usados por lo general en Refrigeradores, congeladores, mostradores comerciales, bebedores y enfriadores de líquidos. Cuando se requiere mantener las presiones de alta y baja, se utiliza una válvula de expansión se debe aplicar un compresor de alto torque HST (sigla en inglés para Hight Starting torque).

Otra aplicación corresponde a la temperatura de evaporación necesaria en el sistema clasificada en baja entre los -35ºC y -10ºC denominada LBP (Low Back Pressure – Baja presión de evaporación); Temperatura de evaporación media MBP (Médium Back Pressure) entre -10ºC y 7ºC y alta presión de evaporación HBP (Hight Back Pressure)

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