Ingeniero Electrónico

ESTUDIO TEORICO DE LOS PRINCIPALES PARÁMETROS QUE AFECTAN EL SURGE EN COMPRESORES CENTRIFUGOS


Resumen: Se presenta un estudio del fenómeno de surge en compresores centrífugos, donde se identifican los principales parámetros que puedan afectar el compresor para hacerlo entrar en surge, se describe el modelo propuesto por Greitzer para describir la dinámica del flujo másico y presión desalida del compresor, durante el surge. Se utiliza como proceso de implantación de este modelo un experimento realizado en la Universidad de Eindhoven por Helvoirt, se selecciona los valores apropiados para los parámetros del modelo y se estudian el efecto de los principales factores que pueden generar surge en un compresor centrífugo. Se hace un análisis de los resultados obtenidos en la salida delmodelo, Flujo másico y Presión de salida del compresor, sin que actúe ningún tipo de control.

Palabras claves: Surge, Stall, celdas de Stall,

1.- Introducción
Los Compresores son ampliamente usados para la presurización de fluidos. Sus aplicaciones incluyen compresión de aire en turbinas de gas usadas en plantas de potencia y propulsión en aviones y en la marina. Otra importante aplicaciónes la presurización y transporte de gas en tuberías y en procesos de industrias químicas. [11]
Debido al estrecho lazo que existe entre la exploración y la producción del gas natural y del petróleo, las compañías petroleras son igualmente las principales empresas implicadas en el sector del gas natural. Durante el proceso el de compresión se somete el gas seco, con la finalidad de aumentarle lapresión y enviarlo a sistemas de transporte y distribución para su utilización en el sector industrial y doméstico y en las operaciones de producción de la industria petrolera (inyección a los yacimientos y a los pozos que producen por Gas Lift) [39]. Recordando que el compresor es una máquina que eleva la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores. La presión del fluido se elevareduciendo el volumen específico del mismo durante su paso a través del compresor. En el caso de los compresores centrífugos impulsan y comprimen los gases mediante ruedas de paletas, llamadas álabes, los cuales pueden ser rectos, curvados hacia delante o curvados hacia atrás, según se muestra en la figura Nº 1.







Fig. 1 Alabes curvados hacia atrás con su respectivo triangulo develocidades
El Surge es parte de las característica de operación de los compresores centrífugos, y es probablemente una de las características mas mal entendidas de estos compresores. El flujo es reducido en un compresor centrífugo, existiendo un mínimo límite cuando la forma geométrica de los álabes no pueden lograr mover el gas hacia delante a través de la máquina en una fase estable [14]. Sepuede decir, que el fenómeno de bombeo (Surge) ocurre en el compresor cuando el caudal de entrada se reduce lo suficiente para ocasionar una inversión momentánea del sentido del flujo [12].
La operación de un compresor centrífugo puede llegar a ser inestable debido a cambios en algunas de las condiciones del proceso, tales como caudal, presión, temperatura o peso molecular, llegando hasta lasituación de surge o bombeo límite de la máquina. [12]. Cada vez que se repite este fenómeno se le llama ciclo de surge o de bamboleo, para entender lo que ocurre dentro de la máquina durante el surge se puede utilizar la evaluación que hace Brown [14], a través de los siguientes parámetros físicos:
Temperatura, durante el flujo en reversa, la temperatura del gas de descarga es introducida en laentrada. Si más de un ciclo de surge ocurre, el mismo gas es recalentado y retornado, obteniendo el mas alto calentamiento con cada ciclo.
Carga, durante el flujo en reversa el torque del eje es reducido, cuando es restaurado con una alimentación de un flujo hacia delante, se le da un pulso torsional con cada ciclo.
Esfuerzo en los componentes, durante el flujo en reversa y el trastorno del flujo...