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COMPRESOR
Es una máquina que fundamentalmente se utiliza para elevar la presión de un
gas pasando de presión baja a otra más alta. Una variante de ésta máquina
sirve también para producir vació

COMPRESOR AUTÓNOMO
Es un grupo completo montado en un patín formado por
 compresor
 sistema de refrigeración
 Depuradores, colectores de humedad
 Mandos de seguridad y tuberías

USOS DE UN COMPRESOR
 Transferencia de gas desde pozos productores de baja
presión hasta las Plantas de Procesamiento.
 Comprimir gas para devolverlo a la formación
petrolífera con el objetivo de mantener presión o
aumentar la presión del yacimiento.
 Devolver el gas a la formación cuando el propietario
desea reducir la proporción gas-petróleo.
 Transferir gas para llevarlo al punto de consumo.
 Aumentar presión en tubería.
 Comprimir aire para distintos usos en todas las
industrias.

TIPOS DE COMPRESORES
 Axiales
 Rotativos
 Centrífugos
 Reciprocantes

COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
 Son los Rotativos: lóbulos, tornillo o paletas
 Alternativos: Pistones.
Compresores rotativos de Lóbulos
Los compresores de lóbulos tienen dos rotores
simétricos en paralelo sincronizados por
engranajes.
Características
 Tienen pocas piezas en movimiento.
 Son lubricados en general en el régimen de
lubricación hidrodinámica aunque algunas partes
son lubricadas por salpicadura del aceite. A veces
los rodamientos o cojinetes pueden estar
lubricados por grasas.

COMPRESORES TIPO TORNILLO

Los compresores a tornillo tienen dos tornillos engranados o
entrelazados que rotan paralelamente con un juego o luz
mínima, sellado por la mezcla de aire y aceite.
Características
 Silencioso, pequeño, bajo costo
 Flujo continuo de gas
 Fácil mantenimiento
 Presiones y volúmenes moderados
 Operación: Al girar los tornillos, el aire entra por la válvula de
admisión con el aceite. El espacio entre los labios es
progresivamente reducido al correr por el compresor,
comprimiendo el aire atrapado hasta salir por la válvula de
salida.
 En los compresores a tornillo húmedos los engranajes y
tornillos son lubricados por el aceite que actúa también como
sello. Típicamente tienen filtros coalescentes para eliminar el
aceite del aire o gas comprimido.
 Los compresores a tornillo secos (“oil-free”) requieren
lubricación de sus engranajes, cojinetes y/o rodamientos pero
los tornillos operan en seco.

COMPRESORES ROTATIVOS TIPO PALETA
 En el compresor rotativo a paletas el eje gira a
alta velocidad mientras la fuerza centrifuga lleva
las paletas hacia la carcaza (estator) de afuera.
Por la carcaza ovalada, continuamente entran y
salen por canales en su rotor. Este sistema es
parecido a la bomba hidráulica a paletas como la
bomba utilizada en la dirección hidráulica del
auto.
Por la excentricidad de la cámara los
compartimientos llenos de aire entre paletas se
achican entre el orificio de entrada y el de salida,
comprimiendo el gas.
El lubricante sella las paletas en el rotor y contra
el anillo de la carcaza.

CARACTERÍSTICAS
 Silencioso y pequeño
 Flujo continuo de aire
 Buen funcionamiento en frío
 Sensibles a partículas y tierra
 Fácil mantenimiento
 Presiones y volúmenes moderados
 Los cojinetes del rotor trabajan en un régimen de
lubricación hidrodinámica mientras las paletas frotan
sobre el anillo de la carcaza en lubricación
hidrodinámica y límite.
 Adicionalmente a la necesidad de aditivos anti
desgaste, se requiere un aceite de buena resistencia a
la oxidación a altas temperaturas, ya que estos
compresores pueden llegar a 200° , la vida útil
depende mucho del filtro de aire, el grosor de la
película de aceite y la cantidad de aditivos.

COMPRESORES DINÁMICOS
 Los compresores dinámicos pueden ser Radiales (centrífugos) o de
Flujo Axial. Una de las ventajas que tienen ambas es que su flujo
es continuo. Estos compresores tienen pocas piezas en
movimiento, reduciendo la pérdida de energía con fricción y
calentamiento.
Compresores Radiales (Centrífugos)
Una serie de paletas o aspas en un solo eje que gira, chupando el
aire/gas por una entrada amplia y acelerándolo por fuerza
centrifuga para botarlo por el otro lado.
Funciona en seco. La única lubricación es de sus cojinetes o
rodamientos.
Características:
 Se caracterizan por operar durante periodos largos de operación
(+ de 18,000 horas de trabajo) sin requerir Reparación Mayor.
 La alta velocidad de trabajo hace sensible a la densidad del gas,
peso molecular y a la constante politrópica del gas.
 El efecto más significativo es el incremento de la constante
politrópica del gas originado por la disminución en la densidad o
disminución en el peso molecular. La consecuencia inmediata es
la variación de la Relación de compresión (R).
 La Eficiencia de compresión varía entre 70 y 78 %.

COMPRESORES RECIPROCANTES
 Están compuestos por pistones que se desplazan dentro de
los cilindros hasta que las válvulas de descarga y de succión
actúen de acuerdo con el diseño.
 Este tipo de compresor es de menor precio y de mayor
eficiencia que los otros modelos en las operaciones de
campo.
 En el campo de Talara y Selva del Perú se utilizan desde
1960 los compresores reciprocantes.
Ventajas de un compresor reciprocante
 Capacidad adaptable en la industria petrolera
 No son muy sensibles a los cambios de las características
del gas.
 Permite controlar cargas intermitentes.
 Son económicos para operaciones de alta presión.

Desventajas de los compresores reciprocantes
 - Periodos cortos de operación continua.
 - Problemas de pulsación y vibración.
 - Factor de servicio menor al 100 %.

DESPLAZAMIENTO DEL PISTÓN: “PD”
AHE x S x RPM
PD = ---------------------
1728
donde:
AHE = Area HE del piston
S = Stroke, inches
RPM = Revoluciones x minuto
PD = PCM, pies cúbicos por minuto

CILINDRO DE DOBLE ACCIÓN, EL PDDA
AHE x S x RPM ACE x S x RPM
PDDA = --------------------- + ---------------------
1728 1728
Esta ecuación podemos reducirla:
S x RPM x 2 AR
PDDA = ------------------- x [ AHE - ----- ]
1728 2
AR = Area Rod
HE = Area pistón
CE = Crank End

Relación de compresión
se define como la relación de la presión absoluta
de descarga entre la presión absoluta de la
succión
Espacio muerto CLEARANCE VOLUMEN, (CL)
Volumen remanente en el cilindro compresor al
final del stroke o carrera de descarga.

PORCENTAJE DE ESPACIO MUERTO PERCENT CLEARANCE, (%
CL)
Vc (Espacio muerto en inch3)
% CL ( % Espacio muerto) = -----------------------------------------
PD (Despzmto del pistón en inch3)

COMPRESORES DE DOBLE ACCIÓN (SUMA)
Para el cálculo independiente utilizaremos:
VcHE
% CLHE (ida) = ------- x 100
PDHE
VcCE
% CLCE (vuelta) = ------- x 100
PDCE
Las unidades en estas ecuaciones están en pulgadas cúbicas
y pies cúbicos por minuto.

CONSTANTE K DE LOS GASES.
Es un valor a dimensional que se obtiene de la
relación entre calores específicos:
Cp
K = ----------
Cv
Donde
Cp = Calor específico a presión constante
Cv = Calor específico a volumen constante
Esta ecuación permite la igualdad
PVK = Constante

% EFICIENCIA VOLUMÉTRICA “ %EV”
La formula para encontrar el porcentaje de la Eficiencia
Volumétrica es:
P2
% Ev = 100 – R - %CL ( (----)1/K - 1)
P1

Volumen Desplazado……………… VD = V1 – V3
Volumen inducido dentro del cilindro = V1 – V4
V1 – V4
Entonces: Ev = ---------
VD
V3
Si => CL = ---- (expresado como fracción)
VD
Entonces -----> V3 = CL x VD
De la ecuación VD = V1 – V3, despejamos V1 = VD + V3
Y en ésta ecuación reemplazamos V3.
V1 = VD + CL x VD

P3 x V3k = P4 x V4K
V4k P3
---- = -----
V3K P4
Elevamos los dos términos de la ecuación a 1/k
V4 P3
---- = (-----)1/K
V3 P4
Pero en el diagrama PV podemos ver lo siguiente
P2 = P3 y P1 = P4, entonces
P2
V4 = V3 ( ----)1/K
P1

 Reemplazamos el valor de V3
P2
V4 = CL x VD (-----)1/K
P1
La Eficiencia Volumétrica es:
V1 - V4
 Ev = -----------
VD
En ésta ecuación reemplazamos el valor de V1 y V4 y
tenemos

(VD + (CL x VD)) - (CL x VD x (P2/P1)1/K )
Ev = --------------------------------------------------------
VD
Eliminando VD, nos queda:
Ev = 1 + CL - (CL x (P2/P1)1/K )
Ordenamos para sacar el factor CL y tenemos
Ev = 1 - (CL x (P2/P1)1/K ) + CL
Sacamos el factor común CL y la Eficiencia Volumétrica es:
Ev = 1- CL ((P2/P1)1/K - 1)
% EV = 100 – R - %CL (R1/k - 1)

Poténcia (Horsepower)
La potencia requerida para un cilindro compresor
depende de la cantidad neta de trabajo que se necesita
durante un ciclo completo de compresión.
 Las pruebas reales efectuadas en talleres y
laboratorio, permiten preparar curvas de potencia por
unidad de volumen. Estas curvas tienen como entradas
la Relación de compresión RC y el valor “K” del gas
natural comprimido.

CALCULO DE LA CONSTANTE K
El valor K de un gas está en función de la relación de los calores específicos a
presión constante y a volumen constante.
K = CP / CV
De la ecuación anterior tenemos: K = MCP / MCV
Por otro lado recordamos que para todos los hidrocarburos gaseosos tenemos:
MCV = MCP - 1.986
Este valor de MCV lo reemplazamos en la ecuación de K y tenemos:
MCP
K = ------------------
MCP - 1.986
M = Peso Molecular
MCP = Capacidad Molar calórica a presión constante
MCV = Capacidad Molar calórica a volumen constante
1.986= Constante para todos los hidrocarburos gaseosos

FÓRMULAS AUXILIARES
Determinar la temperatura del gas en la descarga.
Se utiliza la siguiente fórmula:
K-1
T2 = T1 x Rc (- K--)
Donde:
T2 = Temperatura de salida Ranquin
T1 = Temperatura de entrada Ranquin
Rc = Relación de compresión (sin unidad)
K = Constante del gas ( sin unidad )

CÁLCULO DE UN COMPRESOR DE ETAPA SIMPLE
Información:
1.- Capacidad requerida: 10,500 MSCFD (medidos a 14.7 psig.
y 60 ºF
2.- Condiciones de presión:
Presión de succión = 5 Psig.
Presión de descarga = 40 Psig
3.- Temperatura de Succión = 90 ºF
4.- Constante del gas K = 1.25
5.- Locación: 3000 pies de altura sobre el nivel del mar.
Calcular:
I.- Tipo, caballaje y número de compresores requeridos
II.- Tamaño, clase y número de cilindros de compresión
para cada máquina.
III.- Capacidad controlada.

 Necesitamos la presión atmosférica a 3,000 pies de altura.
 Revisamos gráfico y encontramos que a 3000 pies de altura
la presión atmosférica es 13.1 psig, entonces:
 P1 = 5 + 13.1 = 18.1 psig
P2 = 40 + 13.1 = 53.1 psig
La relación de compresión será:53.1/18.1 = 2.93
y con el dato de Rc calculamos la temperatura final
aplicando la ecuación:
K-1
T2 = T1 x Rc ( -------)
K

BHP requeridos por Millón de pies cúbicos
Revisamos la curva respectiva y encontramos que para
Rc igual a 2.93 y Constante del gas
K = 1.25 se necesitan 64.9 BHP por cada MMCFD.
Debemos encontrar el volumen a 14.4 psig (presión en
curva revisada) y a la temperatura de succión.
Aplicamos el programa

 En la marca Cooper bessemer el equipo que más se
acerca a 736 HP es el de 800 HP y considerando que el
equipo trabajará en una locación ubicada a 3,000 pies
sobre el nivel del mar para esa altura Cooper
Bessemer recomienda ajusta la potencia con el factor
0.934.
 800x 0.934: 747

Selección de los cilindros compresores
En la selección de los cilindros compresores debemos tener en cuenta lo
siguiente:
1.- Si la presión de succión no excede las 10 psig. Se aplica la ecuación:
BHP x 104
PD x EV = -------------------------------
( BHP/MMPCD ) * (P1 – 0.5)
2.- Igualmente, si la presión de succión no excede la presión de 10 psig, la
eficiencia volumétrica se determina con los gráficos EV y además se usa la
ecuación:
P2
Rc2 = ------------
P1 - 0.5

La selección de cilindros debe cumplir los
siguientes requerimientos
 La presión de trabajo permisible para cualquier
cilindro seleccionado no debe estar en exceso.
 Verificar que los cilindros de compresión puedan
operar dentro de todos los parámetros.
 Las cargas sobre las barras del pistón no deben
exceder las recomendaciones del fabricante.
 La carga efectiva nunca debe exceder más arriba del
3% de los BHPs disponibles en el motor.

Si deseamos trabajar con un sólo cilindro el
PD x Ev de 6,542 es alto, utilizar dos cilindros.
Entonces tenemos 6542/2 = 3271 volumen con el que se
va al manual de la marca y si se trata de un compresor
Cooper Bessemer GMVA de 300 rpm, evaluamos la Rc
con la fórmula:
P2
Rc2 = ------------
P1 - 0.5

 Evaluación de los cilindros seleccionados
 Primero debemos evaluar la máxima presión
permisible.
 presión de descarga 40 psig menor a 150 psig.
 Cada fabricante tiene características singulares para
sus cilindros, en éste caso son cilindros iguales para la
primera etapa y pueden trabajar en paralelo sin
ningún problema por ser iguales.
 Verificar si la tensión de la barra está dentro de los
límites permisibles.
 Por ejemplo, si el fabricante nos informa que la
máxima tensión que soporta su material de barra
(Rod) es: 52,500 libras

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