Vibration, dynamics and noise

formerly BETA Machinery Analysis and SVT Engineering Consultants

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Evaluación de los riesgos de operación de los compresores

Los compresores de gas de pistón operan en una amplia gama de presiones de succión, presiones de descarga y velocidades de flujo. Esta flexibilidad operacional es uno de los beneficios de la maquinaria de pistón.

Para conseguir esta flexibilidad operacional se requiere una operación sin vibraciones en todo el entorno de la operación. Pero con frecuencia este no es el caso; es común encontrar un sistema compresor que se ha diseñado para trabajar bien en unas condiciones, pero no en otras. Como se resume abajo, estos problemas se pueden evitar con facilidad. 

1 Selección del compresor teniendo en cuenta algunos puntos de diseño

Con frecuencia, los ingenieros seleccionan un compresor basándose en algunos puntos. El objetivo es asegurar que el compresor cumplirá la capacidad y presiones que se requieren. La figura 1 ilustra los cinco puntos utilizados para dimensionar un compresor de 4500 HP. Esta figura muestra el mapa de operación del compresor en 2D y 3D, así como el rango de presiones de succión y descarga y las fases de carga que se necesitan (vista en 3D, eje vertical).

Figura 1: Mapa de operación (presión de succión vs. presión de descarga vs. fases de carga). Izquierda, vista en 2D, derecha, vista en 3D
2 Las vibraciones varían a lo largo del mapa de operación

Por lo general, estos pocos puntos de diseño se utilizan para analizar los riesgos causados por las vibraciones y pulsaciones y para proporcionar una solución para las vibraciones, incluido el control de pulsaciones. La figura 2a muestra estos cinco puntos. El círculo verde indica que las fuerzas de las pulsaciones se han reducido por debajo de las directrices de la norma API 618.

El problema es que pueden aparecer problemas de vibraciones en otras condiciones de operación. Para este proyecto, Beta Machinery Analysis (BETA) evaluó 100 condiciones a lo largo del mapa de operación. La figura 2b ilustra las fuerzas de las pulsaciones - y ahora es evidente que en muchas condiciones, las fuerzas de las pulsaciones están ligeramente por encima de las directrices (en amarillo) o considerablemente por encima (en rojo). Mediante la evaluación del mapa completo, BETA es capaz de diseñar una solución de vibraciones más confiable para el cliente.

El punto clave es que los riesgos causados por vibraciones varían mucho a lo largo del mapa de operación y se deberían evaluar durante el estudio de las vibraciones/pulsaciones.

Figura 2a: Análisis de pulsaciones - 5 puntos Figura 2b: Mapa de fuerzas de las pulsaciones en toda la gama de operación
3 Juego de herramientas Dataminer™ de BETA - un nuevo enfoque para evaluar los riesgos de operación

Evaluar la compleja información de vibraciones puede ser una tarea ardua. Un informe típico puede contener alrededor de 300 páginas de gráficos para documentar las pulsaciones y/o datos operacionales en todo el sistema de tuberías (nódulos) y en el rango de frecuencias, velocidades del compresor y parámetros operacionales.

Muchos consultores solo evaluarán algunas condiciones para evitar las complejidades asociadas con el análisis.

BETA ha desarrollado una herramienta de modelaje propia llamada DataMiner. Esto permite que BETA evalúe de una forma fácil (y rentable) todo el mapa de operación - desde 20 hasta 1000 condiciones. Esta evaluación es ahora muy popular en instalaciones complejas con compresores [incluidos almacenamiento de gas, tuberías y otras situaciones que requieren un rango más amplio de operaciones (ver ejemplos)].

DataMiner puede producir una gran variedad de gráficos en 2D y 3D que ilustran cómo cambian estas variables a lo largo de todo el mapa de operación: algunos ejemplos de parámetros que se pueden analizar por completo.

  • Pulsaciones de presión
  • Fuerzas de pulsación vs. directrices
  • Fuerzas de gas en el cilindro y otras fuerzas que actúan sobre los compresores
  • Desempeño (capacidad, carga, etc.).
  • Caída de presión

Contacte con BETA para realizar su próximo proyecto en info@betamachinery.com

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