2.3.1.4.1 Componentes de un compresor

Un compresor esta compuesto por: Un motor que es el que genera el movimiento, una carcasa en la cual están montados los cilindros, y el conjunto móvil del compresor, (pistones, bielas y cigüeñal); y además los equipos auxiliares (intercambiador de calor, tubería de interconexión del gas, válvulas de seguridad, etc.).

Los compresores elevan la presión utilizando una ó varias etapas (hasta 6), dependiendo de la presión final que se requiere. En la compresión de GNCV, en cada etapa la relación de compresión debe ser menor de 5:1 para evitar la posibilidad de ignición del lubricante o el gas que se comprime.

En cuanto al sistema de enfriamiento; los hay enfriados con agua o con aire (ver figura 2.7). Los compresores multietapas, necesitan de intercambiadores adicionales, para disipar la temperatura que se genera en la compresión del gas reduciéndola hasta aproximadamente la temperatura de entrada, este enfriamiento reduce el volumen del gas que va a los cilindros de las siguientes etapas de compresión; además disminuye la temperatura generada por la fricción del conjunto móvil del compresor manteniéndola dentro de límites seguros de operación.

Respecto a la posición y dirección de los cuerpos o cilindros, los hay horizontales, verticales, en ángulo, y otros arreglos. Sin embargo, los más usados son los horizontales, en razón de la accesibilidad y facilidad para el mantenimiento.

Los compresores recíprocos son utilizados para manejar bajos volúmenes de gas a altas presiones, su velocidad varía entre 125 y 1200 revoluciones por minuto (rpm.) y pueden alcanzar una presión de descarga de hasta 2070 bares (30.000 psi). No obstante que son considerados como de capacidad fija, se pueden diseñar de capacidad variable utilizando varios cilindros y múltiples válvulas de admisión y descarga. De acuerdo con el número de cilindros y su orientación, tal como se muestra en la figura 2.5, existen las siguientes variantes:

  • De acción simple: el pistón comprime en un solo recorrido.
  • De acción doble: el pistón comprime en el recorrido de ida, lo mismo que en el recorrido de regreso.
  • Vertical: cuando el cilindro esta instalado en línea vertical a la base del rotor.
  • Horizontal: Cuando el cilindro está instalado en línea horizontal con respecto a la base del rotor.
  • Multietapas: Un mismo eje acciona dos o más pistones en cuerpos o cilindros diferentes. La compresión del gas se realiza en etapas sucesivas de tal forma que en la primera etapa se comprime de P1 a P2. En la siguiente etapa la presión se aumenta de P2 a P3 y así sucesivamente. Para altas presiones hay compresores hasta de 6 etapas.
  • En línea: Cuando el cuerpo de cilindros están instalados uno detrás del otro.
  • En forma de V o Y: Cuando los cuerpos o cilindros están instalados formando una V ó una Y.
  • En ángulo: Cuando tiene un cuerpo o cilindro vertical y otro horizontal
  • Semiradial: Cuando el mismo eje mueve varios pistones en distintas direcciones

2.3.1.4.2 Rendimiento de un compresor recíproco

El rendimiento de un compresor recíproco para grandes presiones oscila entre el 75 y el 80% y el de los motores eléctricos que lo accionan, entre el 86 y el 92%.

En la representación gráfica del rendimiento de un compresor recíproco (ver figura 2.6), al empezar la etapa de admisión se abre la válvula de admisión y el cilindro empieza a llenarse en el punto I y no el punto I a, debido a que dentro del cilindro queda algo de gas del ciclo anterior; en esta etapa el cilindro se mueve hasta la posición 2; en este punto se considera que el cilindro se ha llenado completamente y la válvula de admisión se cierra.



Gráficamente el rendimiento viene dado por el área bajo la curva 1,2, 3,4 dividida por el área bajo la curva la, 2, 3,4. El área del divisor es más grande, por lo tanto, la eficiencia es menor de 1.

2.3.1.4.3 Compresores recíprocos en las estaciones de servicio para GNCV (ver figura 2.7)

Luego de que el gas ha llenado el cilindro, empieza la etapa de compresión (desde el punto 2 al punto 3), en donde se reduce el volumen y aumenta la presión desde la presión de succión


hasta la presión de descarga; luego se abre la válvula de descarga y el gas se expande (del punto 4 al I) saliendo del cilindro. Observe que siempre queda una cantidad de gas dentro del cilindro; esto se traduce en ineficiencia.

El Compresor es un equipo fundamental en las estaciones de servicio. Los más usados son los reciprocantes de 3, 4 o 5 etapas, según la presión disponible en la red de suministro de gas.



Si ésta es muy baja, el compresor deberá tener mas etapas para elevar la presión hasta el valor requerido. A mayor diferencia entre la presión de succión y la presión de descarga mayor será el número de etapas requerido.

La razón fundamental de lo anterior es que al comprimir el gas su temperatura se eleva, y mientras mayor sea la temperatura mayor será la energía requerida para la compresión. Además, si no se retira el calor, el compresor se recalentaría y su operación se volvería inmanejable. Para evitar esto, el compresor tiene un intercambiador - enfriador y un separador de líquidos después de cada etapa de compresión para retirar el calor del gas y los líquidos condensables, antes de entrar a la siguiente etapa. El medio enfriante puede ser aire o agua.

En consecuencia, los equipos de compresión para el manejo del gas natural deben diseñarse para resistir las presiones y temperaturas a las cuales se verán sometidos bajo las condiciones normales de operación y ciertas condiciones de emergencia previstas. Cada etapa de compresión debe tener válvula de alivio de presión la cual se activa cuando se alcanza una presión equivalente a 1.2 veces la presión normal de operación de la etapa de compresión correspondiente.

Las válvulas de alivio descargan a un sistema de venteo. En caso de falla de la válvula de alivio, y si la presión de descarga continúa aumentando, el compresor está equipado con un sistema de paro automático por alta presión de descarga. Igualmente, es importante el control de temperatura de la descarga de la última etapa final, para lo cual el compresor debe estar equipado con un sistema de pare automático por alta temperatura.

Presión de descarga: La presión de descarga del compresor hacia la batería de cilindros de almacenamiento de GNCV es del orden de 250 bares (3600 psi) y la presión de descarga hacia el cilindro del vehículo es del orden de 207 bares (3000 psi).

Capacidad de compresión: Existen compresores de diferentes tamaños que cubren un amplio rango de capacidades dependiendo de la necesidad de abastecimiento (número de vehículos a surtir por hora y por día).

La capacidad más usada es de 1000 m3/hora. La capacidad de la estación se puede ampliar, ya sea ajustando la capacidad del compresor (variando las revoluciones del rotor o cambiando los cilindros de acción sencilla a acción doble), ó instalando una nueva unidad compresora en paralelo. Lo normal es que se diseñe la estación con el espacio para instalar unidades de compresores en paralelo, en la medida en que la demanda vaya creciendo.

2.3.1.4.4 Especificaciones generales del compresor

En este aparte, el fabricante hace una descripción de las características principales del compresor, Estas pueden variar ampliamente, y sólo a título de ilustración reseñamos las siguientes:

Alimentación de potencia: 380 V.A.C.
RPM (revoluciones por minuto): 1000
Peso aproximado: 5 000 Kg
Medidas externas: 2 m x 2.6 m x 2.20 m
Capacidad en el cárter: 10 litros
Carrera del pistón: I 15 mm
Doble sistema de parada: Uno operativo y uno de seguridad
Presión máxima de trabajo: 250 bares
Número de etapas: 3
Número de cilindro: 3
Presión máxima de aspiración: 20 bares
Presión mínima de aspiración: 10 bares
Potencia: I 10 kw

2.3.1.4.5 La base del compresor

El compresor debe estar apoyado sobre una base que cumpla con las especificaciones del fabricante y con las normas NTC-4820 (estaciones de servicio para vehículos que utilizan GNCV la cual hace referencia a compresores y recintos para los mismos) y la NTC-4827 sobre instalaciones del equipo de compresión (cimentación, diseño y nivelación) para no transmitir vibraciones a construcciones cercanas.

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