PROYECTO MPCJ APROBADO

7/21/2019 PROYECTO MPCJ APROBADO

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CONTENIDO

CONTENIDO $$

PLANTEAMIENTO DEL PRO;LEMA3

2 O;JETIVOS 52.1 Objetivo General........................................................................................................ 52.2 Objetivos Especficos................................................................................................ 5

3 MARCO TERICO ( donde succionan adems otras plantas compresoras

=%C&'1( %C&'( %C&'?>( eistiendo por 8ste motivo una tendencia de ma*or succi#n

9acia estas Bltimas( reduciendo entonces la cantidad de as +ue llea a las miniplantas


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2 O;JETIVOS

2 O:@!1$/' G!!)"#

Evaluar la eficiencia del sistema de compresi#n de las miniplantas compresoras $%C&'

3( ) * 5 del complejo operativo &usepn. Estado $onaas

22 O:@!1$/' E(!97$9'1. Comparar las condiciones operacionales actuales de las miniplantas compresoras con

las condiciones de diseo.

2. Calcular la eficiencia de los e+uipos en el proceso de compresi#n de las miniplantas

compresoras.

3. Anali@ar el comportamiento de los compresores centrfuos de las miniplantas

compresoras mediante sus curvas caractersticas.

). %roponer escenarios para el mejoramiento de las condiciones de operaci#n de las

miniplantas compresoras mediante simulaci#n.


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3 MARCO TERICO

3 A1!9!&!1!

M"1!$8$!1' M"+') P)'6)"8"&' B23( en este trabajo determinaron las

condiciones mecnicas actuales de los e+uipos presentes en el sistema de compresi#n

de las miniplantas compresoras( donde se evalBo las diferentes partes del compresor=impulsores( cojines( entre otros>( as como la caja multiplicadora( eje impulsor( motor

el8ctrico( vlvulas( * los dems e+uipos. Conclu*endo +ue el estado de los e+uipos se

encuentran #ptimos( * +ue la baja de estas miniplantas no se debe a condici#n

mecnica( sino condici#n de proceso. En base a este estudio mecnico( sure este

pro*ecto( en el cual se busca la evaluaci#n neta del proceso para conocer posibles fallas

en las condiciones operacionales( * as poder optimi@ar en un futuro( aranti@ando la

transmisi#n de as re+uerida para procesos posteriores.

C)&'/", S0)!% B2, reali@aron una evaluaci#n 9idrulica de la red de recolecci#n

de as del Campo ipororo( ubicado en los lmites del estado Farinas( con la finalidad de

establecer las restricciones operacionales en la red. na ve@ definidos los escenarios deproducci#n de los po@os( se reali@aron las simulaciones de los escenarios actuales( *

con los datos de los reportes del simulador se pudo validar la red de recolecci#n para la


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simuladores +ue permiten determinar la composici#n del as a la entrada de cada

compresor * obtener las curvas te#ricas para las condiciones de succi#n actuales( con

base a las curvas rueda a rueda suministradas por el fabricante adems se determin# el

punto sure por medio de un modelo planteado. 0as curvas caractersticas del

compresor permiten mejorar el rano de trabajo del compresor( * tambi8n visuali@ar el

punto de operaci#n actual. /esaltando +ue las curvas caractersticas del compresor de

alta presi#n presenta una desviaci#n entre lo simulado * los valores reportados en elcampo( debido a posibles errores en los instrumentos de medici#n( simuladores *-o en

las curvas rueda a rueda de este compresor.

'0!, R01")&!) + D!" B=, presentaron los resultados de las mediciones en un

compresor centrfuo de alta presi#n ' relaci#n ' durante la operaci#n contra

sobretensiones. 0a interpretaci#n de los datos proporciona una mejor comprensi#n del

mecanismo de sure * los fen#menos +ue aparentemente provocan sobretensiones. e

observ# +ue el flujo de masa a lo laro del compresor a oscilar en sincronismo durante la

operaci#n supuestamente Iestable. El sure del compresor de prueba se produjo

cuando una perturbaci#n de flujo( durante la operaci#n Iestable( 9a superado un lmite

aparente. Cuando el valor instantneo de factor de recuperaci#n de presi#n ' difusor deentrada( Cp2 J ')( alcan@# aproimadamente ()'()5 el flujo de entrada del difusor fue

mu* deteriorado * se produjo contra sobretensiones. in embaro( la separaci#n bruta


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32 C'8()!')! C!1)706'

0a funci#n de los compresores consiste en comprimir los ases * despla@arlo por los

sistemas de tubera para su posterior consumo o procesamiento. 0os parmetros

principales +ue caracteri@an el funcionamiento del compresor son el caudal volum8trico

=K> =se calcula 9abitualmente para las condiciones de aspiraci#n>( las presiones inicial

=%i> * final =%f> o la relaci#n de presi#n =rp>( la velocidad de iro =L> * la potencia =%> en el

rbol del compresor. =:anlon( 2.1>En los compresores centrfuos se comprime el as aplicndole fuer@as de inercia

=principio de cantidad de movimiento> mediante el uso de impulsores con alabes.

%rimeramente el as es llevado dentro del compresor a trav8s de una brida de aspiraci#n

* entra a una cmara anular de aspiraci#n( flu*endo de 8l 9acia el centro den todas

direcciones siuiendo un curso radial uniforme. En el lado opuesto de la cmara( desde

la tobera de succi#n( esta un ap8ndice en forma de aleta o alabe cu*a funci#n es la de

prevenir la creaci#n de v8rtices o remolinos en el as. El as +ue entra en el diaframa

de aspiraci#n es aspirado por el primer impulsor. =:anlon( 2.1> ver fiura 3.1


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0os impulsores estn constituidos por dos discos llamados disco * contradisco(

unidos por paleas =labes> montados en caliente sobre el eje * fijados por medio de una

o dos c9avetas =ver 4iura 3.2>. El impulsor empuja el as 9acia la periferia aumentando

su velocidad * presi#n la velocidad de salida tendr un componente radial * uno

tanencial.

F$60)" 32 I8(0#') + !@! &!# 9'8()!') BG!!)"# E#!91)$9, 24


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F$60)" 33 D$0'), D$")"68" + C""# &! R!1')' BG!!)"# E#!91)$9, 24

El Bltimo impulsor de la fase =se entiende por fase la @ona de compresi#n entre dos

bridas consecutivas> enva el as a un difusor +ue lo lleva a una cmara anular llamada

tobera de envo. 0a tobera de envo es una cmara circular +ue recoe el as de la

periferia de los difusores * lo conduce a la brida de salida cerca de esta 9a* otra aleta

+ue impide al as continuar irando en la tobera * lo dirie a la brida de envo =ver fiura

3.5>.


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"espu8s del Bltimo impulsor montado sobre el eje 8sta el pist#n de e+uilibrio( el

cual tiene como fin e+uilibrar la sumatoria de los empujes debido a los impulsores. El

pist#n( subordinado por un lado da la presi#n de envo del Bltimo impulsor * por otro lado

a la presi#n de aspiraci#n del compresor a trav8s de una conei#n eterna. =:anlon(

2.1>

F$60)" 35 S!99$ &! "#$&" &!# 9'8()!') BG!!)"# E#!91)$9, 24


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F$60)" 3< EH0!81$9' &! 8!&$9$ 8$$(#"1" 9'8()!')" MPCJ-3, 4 + 5

BA('1!, 2

En la fiura 3.! se observa +ue el as entra al depurador eneral de succi#n =lu


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F$60)" 3= D$"6)"8" &! ()'9!' &! 8$$(#"1" 9'8()!')" MPCJ-3, 4 + 5

BA('1!, 2

34 D!9)$(9$ &! #' !H0$(' ()!!1! ! #" 8$$(#"1" 9'8()!')" MPCJ-3,

4 + 5


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succi#n es de = N 11> 4 con un #ptimo de 1 4 para la descara( su rano

=26 N 2?> 4.

C'8()!') &! !60&" !1"("* marca Luovo %inone( modelo FC0'3!-A

=compresor con caja del tipo D4orma de Farril i@e nominal 3 con eje de !

ruedas>( para alta presi#n( el rano de operaci#n de presi#n para la succi#n es de

=)? N 52> psi( con un #ptimo de 5 psi( en cuanto a la descara es de

=1.2 N 1.35> psi con un #ptimo de 1.3 psi. El rano de temperatura para lasucci#n es de =11 N 12> 4 para la descara( su rano =26 N 2?> 4. ambos

compresores estn conectados en serie los cuales iran a una velocidad

promedio de 1.) rpm.

E)$"&')! ()$8!)" !1"("*) intercambiadores de calor por aire cu*a funci#n es

la de remover el calor producido por la compresi#n del as en la primera etapa.

$arca Luovo %inone tipo 4in'4an. Con una presi#n mima de trabajo permitida

de 536(! psi a 32 4. presi#n de prueba de 556 Far( peso total =vaco 6.53 P>

=con aua !.1) P>( temperatura mnima de diseo del metal )6() 4 a 123(6

psi.

E)$"&')! !60&" !1"("*) intercambiadores de calor por aire cu*a funci#n

es la de remover el calor producido por la compresi#n del as en la descara.

$arca Luovo %inone tipo 4in'4an. Con una presi#n mima de trabajo permitida

de 1!26 psi a 3) 4. presi#n de prueba de 1!?(5 Far( peso total =vaco !.252


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presi#n mima de trabajo permitida de 13(5 psi a 1! 4 * temperatura

mnima de diseo del metal 6)() 4 a 13(5 psi.

D!(0)"&') &! 099$*cu*a funci#n es la de recolectar el l+uido remanente +ue

pasa por el depurador de succi#n eneral. $arca Luovo %inone( con una

presi#n de diseo de 1??(55 psi * temperatura de diseo 32-1!6 4. presi#n

mima de trabajo permitida de 1??(55 psi a 1!6 4 * temperatura mnima de

diseo del metal 32 4 a 1??(55 psi. D!(0)"&') $1!)-!1"("*su funci#n es la de recolectar el l+uido remanente +ue

pasa por el depurador de succi#n * el l+uido producido por la condensaci#n del

as cuando este pasa a trav8s de los intercambiadores de calor por aire en la

primera etapa de compresi#n. $arca Luovo %inone( con una presi#n de diseo

de 556(66 psi * temperatura de diseo )6()-!6 4. %resi#n mima de trabajo

permitida de 56(? psi a 1!6 4 * temperatura mnima de diseo del metal )6()

4 a 56(? psi.

D!(0)"&') &! &!9")6"*su funci#n es la de recolectar el l+uido remanente +ue

pasa por el depurador inter'etapa * el l+uido producido por la condensaci#n del

as cuando este pasa a trav8s de los intercambiadores de calor por aire en la

seunda etapa de compresi#n. $arca Luovo %inone( con una presi#n de diseo

de 1!25(5 psi * temperatura de diseo 32-1!6 4. %resi#n mima de trabajo

permitida de1!25(5 psi a 1!6 4 * temperatura mnima de diseo del metal 32


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se puede observar factores de proceso( tales como el flujo * la presi#n del as( como se

muestra en la fiura 3.?. 0os primeros le darn informaci#n de problemas *-o desastes

mecnicos( mientras +ue los Bltimos le proporcionarn informaci#n operativa * de

proceso. El uso de esta informaci#n en el mapa de operaci#n( dar como resultado un

punto actuali@ado de la operaci#n del compresor( al +ue se le denomina punto operativo.

%or lo eneral( todas las variaciones de proceso traen como resultado el despla@amiento

del punto operativo dentro del mapa del compresor. =Compressor ControlCorporation(1.>.

F$60)" 3? P01' '(!)"1$/' &! 0 9'8()!') 9!1)706' BC'8()!') C'1)'#

C')(')"1$',


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Corporation(1.>. e pueden observar las curvas de rendimiento de los compresores

de miniplantas compresoras 3() * 5 en Aneos =A.) * A.5>.

F$60)" 3 C0)/" &! V!#'9$&"&, D!!8(!' + R!$1!9$" &! #' 9'8()!')!

9!1)706' BC'8()!') C'1)'# C')(')"1$',

353 L' #78$1! &!# &!!8(!'


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cierta velocidad. Este fen#meno +ue es etremadamente complejo( siue siendo uno de

los problemas ms difciles en el campo de la mecnica de fluidos. =0#pe@( 1.3>.

F$60)" 3 L$8$1! &!# &!!8(!' &! #' 9'8()!')! 9!1)706' ! 90)/"9")"91!)71$9" BC'8()!') C'1)'# C')(')"1$',


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En un compresor centrifuo( a medida +ue aumenta la demanda( la presi#n de

descara disminu*e. El lmite mimo de flujo +ue puede entrear un compresor se

conoce como estranulamiento o DstoneQall( lo +ue se produce cuando la velocidad del

as en el compresor se aproima a la velocidad del sonido( ocurriendo esto

eneralmente en la succi#n del rodete. Ondas de c9o+ue resultan de este proceso +ue

restrinen el flujo( lo +ue produce un a9oamiento del compresor. =0#pe@( 1.3>.

3< E# S0)6!

El sure se define como las Dauto oscilaciones de la presi#n * el flujo( +ue

frecuentemente inclu*en una reversi#n de flujo. El flujo invierte su direcci#n en 2 a 5

miliseundos. 0os ciclos de sure se producen a ra@#n de (3 a 3 seundos por ciclo(

cuando ocurre el compresor vibra produciendo ruidos molestos en el compresor( se eleva

la temperatura * 9ace +ue el rotor se sacuda( olpeando los cojinetes de empuje( lo cual(

en casos etremos( puede daarlos o destruirlos. 7anto los instrumentos convencionales

como los operadores pueden fallar en reconocer el sure. En la fiura 3.11 se observan

la variaci#n de los principales parmetros de proceso durante el sure. =Compressor

Control Corporation(1.>.


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3


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neativo la presi#n de la descara cae =tra*ectoria del punto F a C>. En el punto C se

observa +ue( el compresor *a es capa@ de superar la presi#n de la descara * puede

restablecer el flujo positivo( de modo +ue el punto operativo salta al punto ". A9ora el

flujo es superior a la cara * el punto operativo se mover 9acia arriba en la curva para

llear nuevamente al punto A. Este es un ciclo de ure completo. =Compressor Control

Corporation(1.>.

3

3


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3= E!91' &! #' 9"8:$' &! #" ()'($!&"&! &!# 6"na disminuci#n de la temperatura de succi#n del compresor con todas las dems

caractersticas constantes( causar un incremento de la presi#n de descara. 0a

potencia re+uerida para esta condici#n operacional tambi8n aumentar. i se disminu*e

la presi#n de succi#n del compresor con las dems condiciones iuales( la presi#n de

descara disminuir( *a +ue la relaci#n de compresi#n no 9a sido modificada. 0a

potencia en este caso disminu*e( *a +ue la densidad del as de entrada disminu*e.

=0#pe@( 1.3>.

Al variar la composici#n del as( aumentando su peso molecular( la presi#n de

descara aumenta( as como tambi8n aumenta la potencia re+uerida para el proceso(

caso contrario al disminuir el peso molecular. %or Bltimo( si se modifica la relaci#n de

calores especficos( P( disminu*8ndola( la presi#n de descara aumenta( pero sin

incrementar la potencia re+uerida por el proceso. =0#pe@( 1.3>.


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4 MARCO METODOLGICO

4 E1"(" &!# ()'+!91'

4 E1"(" * R!/$$ :$:#$'6)$9" ! $&099$ " #" (#"1"

Obtenci#n * anlisis de datos provenientes de materiales impresos como libros( revistas

t8cnicas( pro*ectos anteriores * referencias Qeb e inducci#n al complejo &usepn(

especialmente a las miniplantas compresoras 3( ) * 5( al proceso * sistemas de control(

por parte del e+uipo de ineniera * operadores de planta.

"uraci#n 5 semanas

42 E1"(" 2* C'8(")"9$ &! #" 9'&$9$'! '(!)"9$'"#! "910"#! &! #"

8$$(#"1" 9'8()!')" 9' #" 9'&$9$'! &! &$!'

Obtenci#n en los libros t8cnicos de las condiciones #ptimas de diseo para la cual fueron

construidas las miniplantas( como temperatura( presi#n( flujo =succi#n * descara> * con

esto definiendo las desviaciones del proceso( al comparar con los parmetros

manejados actualmente."uraci#n 3 semanas


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e dispone de la curva caracterstica de los compresores centrfuos instalados en las

miniplantas compresoras 3( ) * 5( con esta informaci#n * la manejada en la actualidad es

posible anali@ar el comportamiento de los compresores( el punto #ptimo( el punto de

funcionamiento( de tal forma +ue se pueda conocer +ue tan cerca este se encuentra de

la lnea de sure( a la cual se daan los compresores * como la recirculaci#n afecta el

proceso.

"uraci#n 3 semanas

45 E1"(" 5* P)'('$9$ &! !9!")$' (")" !# 8!@')"8$!1' &! #" 9'&$9$'!

'(!)"9$'"#! &! #" 8$$(#"1" 9'8()!')" 8!&$"1! $80#"9$

$ediante el uso de los simuladores disponibles =:*s*s( ;n%lant> se van a reali@ar

evaluaciones 9idrulicas * de proceso( con los cuales se pueden estudiar * proponer

modificaciones a las variables * lneas de operaci#n o e+uipos con el prop#sito de

mejorar a futuro el proceso de compresi#n de las miniplantas( * as aumentar la

capacidad( el manejo * calidad del as a transferir.

"uraci#n ! semanas

4


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42 C)''6)"8" &! "91$/$&"&!

E/"#0"9$ "# $1!8" &! 9'8()!$ &! #" 8$$(#"1" 9'8()!')" MPCJ-3, 4 + 5 &!# 9'8(#!@' '(!)"1$/' J0!(7 E1"&'M'"6"

E1"(" S!8""1 2 3 ) 5 6 ! ? 1 11 12 13 1) 15 16 1! 1? 1 2 21 22 23 2)

1. /evisi#n Fibliorfica e ;nducci#n ala planta

2. Comparaci#n de las condicionesoperacionales actuales de lasminiplantas compresoras con las

condiciones de diseo.3. Clculo de la eficiencia de lose+uipos en el proceso de compresi#nde las miniplantas compresoras

). Anlisis del comportamiento de loscompresores centrfuos de lasminiplantas compresoras mediante sucurva caracterstica

5. %roposici#n de escenarios para elmejoramiento de las condiciones

operacionales de las miniplantascompresoras mediante simulaci#n

6. Elaboraci#n de pro*ecto

R!+"#&' J'. R"/!#' 0!1!CI* V-23253

F!9K" &! I$9$'* 2 &! E!)' &! 24

26


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43 T.9$9" &! "#$$

43 T":#" 9'8(")"1$/"

e usa esta t8cnica en el desarrollo del pro*ecto( *a +ue se estarn comparando las

condiciones operacionales en el proceso de compresi#n de las miniplantas compresoras

$%C&'3( ) * 5( las cuales sern reflejaras en tablas pudiendo visuali@ar las desviaciones

eistentes entre las condiciones de diseo * las actuales de funcionamiento.

432 A#$$ &! 90)/"

0as curvas caractersticas o curvas de rendimiento de los compresores centrfuos

eistentes en las miniplantas compresoras( sern anali@adas para identificar el punto de

operaci#n actual de estos e+uipos( * los lmites o ranos seuros de funcionamiento(

ubicando el punto sure( para aranti@ar +ue los compresores trabajen sin riesos(

evitando as( problemas en el proceso.

44 EH0$(', 8"1!)$"#!, 01"9$" + K!))"8$!1"

44 !))"8$!1"

44 S$80#"&') ++


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5 ;I;LIOGRAFIA

Aponte( &. =2>. Plantas Punta de Mata y Maturn. Caractersticas y Filosofa de

operacin. ,ene@uela.

Compressor Controls Corporation. =1>. $anual de Entrenamiento eries 3 %lus.

Controlador Perfomance. Operaciones. Modulo 1. Publicacin S30PPC !3.0".A.

Cordova( F uare@( E. =21>. #$aluacin %idr&ulica de la red de recoleccin de 'as del

campo Sipororo( ubicado en los lmites del #stado )arinas . "O. An@oteui.

General Electric.=2)>. *escription of Compressor. O;0 S GA Customer 7rainin

Center. A.

:anlon. %. =21>. Compressor :andboo


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ANE>OS


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A!' A I'8.1)$9' &! #7!" &!# $1!8" &! &$1)$:09$ &!# 6" &! #" 8$$(#"1" 9'8()!')" MPCJ-3, 4 + 5

BA('1!, 2

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31/34

A!' A3 V$1" &!# C'8()!') &! !60&" !1"(" B;CL 3=A &! 8$$(#"1" 9'8()!')" MPCJ-3, 4 + 5

BL(!%,3

31


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A!' A2 V$1" &!# C'8()!') &! ()$8!)" !1"(" B;CL 35 &! 8$$(#"1" 9'8()!')" MPCJ-3, 4 + 5

BL(!%,3

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A4 C0)/" &! )!&$8$!1' &! #' 9'8()!')! &! 8$$(#"1" 9'8()!')" 3, 4 + 5 ()$8!)" !1"(" BN0'/'P$6'!,

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A!' A5 C0)/" &! )!&$8$!1' &! #' 9'8()!')! &! 8$$(#"1" 9'8()!')" 3, 4 + 5 !60&" !1"(" BN0'/'

P$6'!,

34

PROYECTO MPCJ APROBADO

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