Compresión De Gas

Mecánica Computacional Vol XXV, pp. 1313-1334 Alberto Cardona, Norberto Nigro, Victorio Sonzogni, Mario Storti. (Eds.) Santa Fe, Argentina, Noviembre 2006

MODELIZACIÓN NUMÉRICA DE UN COMPRESOR MONOCILINDRICO DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
G. Bourgesa,1, J. Eliacha,2, M. Medinab
a

Escuela de Ingeniería Mecánica. Fac. de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. UNR. 1 Beruti 2109, (2000)Rosario, Argentina. gbourges@fceia.unr.edu.ar , jeliach@gmail.com2. b Consejo de Investigaciones. Universidad Nacional de Rosario. Escuela de Formación Básica. Fac. de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. UNR. Pellegrini 250. (2000) Rosario. Argentina. mmedina@fceia.unr.edu.ar.

Palabras claves: compresor monocilíndrico, metano, simulación, MATLAB
Resumen. En el presente trabajo se simulael proceso de compresión de gas metano (CH4) por medio de un compresor de desplazamiento positivo a pistón (movimiento alternativo), analizando el comportamiento del gas. Se modelizó el sistema compresor–gas modulándolo por medio de componentes. Se programó el simulador en entorno MATLAB, utilizando las herramientas numéricas de dicho software. Se muestra mediante un ejemplo numérico la aplicacióndel simulador, con determinadas condiciones de contorno, para predecir el comportamiento del gas. Los resultados obtenidos muestran que el modelo es capaz de predecir el comportamiento publicado en la bibliografía. Este simulador puede resultar muy útil durante el diseño de las partes del compresor porque permite la experimentación numérica con diferentes configuraciones para evaluar la incidenciade cada componente y conseguir la combinación óptima de los mismos.

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G. BOURGES, J. ELIACH, M. MEDINA

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INTRODUCCION

Los compresores son máquinas que tienen por finalidad aportar una energía a los fluidos compresibles (gases y vapores) sobre los que operan, para hacerlos fluiraumentando al mismo tiempo su presión. En esta última característica precisamente, se distinguen de las soplantes y ventiladores que manejan grandes cantidades de fluidos compresibles (aire por ejemplo) sin modificar sensiblemente su presión, con funciones similares a las bombas de fluidos incompresibles (Fernández Diéz, 2002) . El gas metano (principal componente del Gas Natural Comprimido ó G.N.C.)es uno de los combustibles mas requeridos dentro de la República Argentina. El transporte de este gas se realiza mayormente por medio de grandes gasoductos, que van desde los lugares de extracción del gas hacia los distintos centros de consumo. Dichos gasoductos conducen enormes volúmenes de gas y requieren estaciones compresoras y de recompresión para mantener el flujo constante necesario en lascondiciones de presión adecuadas (Faires, 1999) . Los compresores son de dos tipos generales: de movimiento alternativo (o de cilindro y pistón), y de movimiento rotativo. Estos últimos pueden ser de desplazamiento positivo en cuyo caso el volumen entregado es constante (por ejemplo compresores a tornillo, a paletas, etc.) o centrífugo en donde el volumen es variable en función de la presión. Losde desplazamiento positivo se utilizan generalmente cuando se requieren elevadas relaciones de presión (presión de salida del compresor respecto de la presión de ingreso) (Faires, 1999). En este trabajo se analiza un compresor de desplazamiento positivo del tipo cilindro y pistón. 1.1 Descripción y funcionamiento 1.1.1 Descripción del equipo El compresor simulado está compuesto por los siguienteselementos (Figura 1): el cilindro de compresión; el pistón ó embolo de compresión, acoplado al sistema biela-cigüeñal; y la tapa del cilindro en donde se ubican las válvulas y conductos de admisión y escape del gas. El cilindro posee en su superficie exterior aletas de enfriamiento las cuales tiene como finalidad aumentar la superficie de intercambio de calor entre el cilindro y el medio...