ESTUDIO DE VARIABLES OPERATIVAS EN UN COMPRESOR ALTERNATIVO USANDO GAS NATURAL COMO FLUIDO DE TRABAJO

Resumen

En este trabajo se simula la operación de un compresor usando gas metano como fluido de trabajo. El gas metano es el componente mayoritario del gas natural, un recurso importante de estudiar en Venezuela y principalmente en el Oriente del país, dadas las reservas probadas. Para lograr el objetivo se considera un modelo matemático con el cual se puedan obtener las magnitudes de las variables operativas: presión, volumen, temperatura y masa del fluido de trabajo, tanto en el interior del cilindro como en él deposito de descarga, cuando el compresor funciona a velocidad constante. Una vez obtenido el modelo matemático se elaboró un código de computación en Turbo Pascal 6.0 para resolver las ecuaciones diferenciales usando el método de Runge-Kutta de cuarto orden y se encontró el valor numérico de las variables antes citadas para cada grado de giro de la manivela. Se obtuvo adicionalmente la potencia media (por ciclo) requerida por el compresor durante su funcionamiento. Se encontró que los resultados obtenidos aplicando el modelo propuesto, se comportaron de acuerdo con los reportados por la literatura tradicional, lo cual valida el modelo y nos permitirá luego de hacer mediciones y ajustes, relacionados principalmente con la transferencia de calor, predecir el comportamiento del compresor al variar los parámetros de operación y diseño.

PALABRAS CLAVES: Mecánica, compresores, simulación.

ABSTRACT

In this study, we simulated the mechanical behavior of an alternative compressor using methane gas as a working fluid. Methane is the most important component in natural gas, which is a natural resource that must be studied in Venezuela, specially in the eastern part of the country, considering the large undersoil proven reserves. For our purpose, we considered a numerical simulation which made possible the calculation of the operative variables (pressure, volume, temperature and mass of the working fluid, both inside the cylinder and in the discharge vessel) when running a compressor at a constant speed. Once the mathematical model was obtained, we elaborated a Turbo Pascal 6.0 computation code to allow us to solve the differential equations by using the fourth order Runge-Kutta method, and we determined the numerical values for each grade of angular movement of the crank shaft. Additionally, we obtained the mean power (per cycle) required by the compressor during its operation. We found that the results obtained by applying the proposed model were consistent with the results reported in traditional literature, which indicates the validity of the model, and will allow us, after some measurements and adjustments mostly related with heat transfer, to predict the behavior of the compressor when we vary operation and design parameters.

KEY WORD: Mechanics, Compressors, Simulation.