Compresor de gas natural

El gas natural, un combustible fósil limpio compuesto principalmente de metano (CH₄), desempeña un papel crucial en la industria energética y química moderna. No solo es un combustible importante para uso industrial y civil, sino también una materia prima fundamental para la síntesis química. Sin embargo, su naturaleza inflamable y explosiva (con un límite de explosión del 5 % al 15 % en el aire y una temperatura de ignición de aproximadamente 540 °C) exige que los equipos de compresión que lo sustentan posean una seguridad y fiabilidad extremadamente altas. Ya sea que se utilice como gas natural comprimido (GNC) para combustible de vehículos, o como materia prima química o combustible para la generación de energía, los compresores de gas natural deben cumplir con estrictos requisitos de diseño a prueba de explosiones, funcionamiento sin fugas y rendimiento estable para garantizar la seguridad de la producción y mejorar la eficiencia en el uso de la energía.

COMPRESOR DE DIAFRAGMA

COMPRESOR DE PISTÓN

Ventajas del compresor de diafragma de gas natural:

01

Totalmente libre de aceite y sin fugas, lo que garantiza la calidad y la seguridad del gas:

El diafragma metálico del compresor de diafragma aísla completamente el gas de proceso del sistema de aceite hidráulico, logrando una lubricación 100 % libre de aceite en la cámara de compresión. Esto garantiza que el gas natural comprimido no se contamine con aceite lubricante, cumpliendo con los requisitos de pureza extremadamente altos para aplicaciones como el GNC para automoción y el gas de alimentación para la industria electrónica. Al mismo tiempo, su estructura de sellado estático elimina fundamentalmente el riesgo de fugas externas del gas de proceso, lo cual es crucial para prevenir la acumulación de gas inflamable en la planta y eliminar los riesgos de explosión.
02

Estructura compacta, adecuada para aplicaciones de precisión de alta presión y bajo caudal:

El compresor de diafragma ofrece una alta relación de compresión en una sola etapa y una estructura compacta, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones como estaciones de servicio satélite de gas natural, investigación experimental y llenado de gases especiales, donde el gas natural necesita comprimirse a presiones relativamente altas pero con caudales relativamente bajos. Su suave movimiento alternativo del pistón impulsa el diafragma a través del aceite hidráulico, lo que resulta en un proceso de compresión de gas delicado con mínima pulsación, lo cual es beneficioso para los equipos de procesamiento posteriores.

Puntos clave de diseño para compresores de diafragma de gas natural:

01

Compatibilidad de materiales y sistemas eléctricos a prueba de explosiones:

Todos los equipos eléctricos, incluidos el motor de accionamiento, el armario de control, los sensores y las cajas de conexiones, deben ser a prueba de explosiones y cumplir con la norma Ex d IIB T4 o superior. Dado que el gas natural puede contener trazas de componentes corrosivos como el sulfuro de hidrógeno, las piezas en contacto con el fluido suelen estar fabricadas con materiales resistentes a la corrosión, como el acero inoxidable 316L, y se someten a un riguroso tratamiento de desengrase, limpieza y pasivación para prolongar la vida útil del equipo y prevenir fugas causadas por la corrosión del material.
02

Sistema de monitorización de seguridad y protección contra sobretemperatura mediante diafragma multicapa:

Se adopta una estructura de diafragma de tres capas, equipada con un dispositivo de alarma de rotura de diafragma. Cuando se rompe cualquier diafragma exterior, el cambio de presión en la capa intermedia activa una alarma del sensor y un bloqueo de seguridad, evitando que el gas y el aceite se mezclen o se produzcan fugas. Simultáneamente, se debe configurar una alarma de alta temperatura de descarga y un bloqueo de seguridad para garantizar que la temperatura de descarga se mantenga muy por debajo de la temperatura de autoignición del gas natural, que normalmente no supera los 120-135 °C.
03

Diseño de patín de seguridad integrado:

Para aplicaciones como estaciones de servicio, el compresor suele diseñarse como una unidad integrada montada sobre una plataforma. Dentro de la plataforma, debe instalarse un sensor de concentración de gas natural, conectado al sistema de ventilación de emergencia. El sistema de tuberías del proceso debe incluir una válvula de seguridad (con una capacidad de alivio superior al caudal máximo del compresor), un filtro/separador de entrada y una conexión de purga de nitrógeno para la purga previa al arranque, garantizando así que todo el proceso, desde el arranque hasta la parada, sea seguro y controlable.

Certificado

SELECCIÓN DE MODELOS

Maestro

Compresor de gas natural de alta presión

Modelo G70Z/G95Z/G110Z/G130Z	Carrera del pistón 70 mm~130 mm	Fuerza máxima del pistón 10 kN~30 kN
Presión máxima de descarga 70 MPa	Rango de flujo 1~500Nm³/h	Potencia del motor 2,2 kW~30 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua/refrigerado por aire

Compresor de diafragma de gas natural sin fugas

Modelo G70V/G95V/G130V	Carrera del pistón 70 mm~130 mm	Fuerza máxima del pistón 10 kN~30 kN
Presión máxima de descarga 50 MPa	Rango de flujo 1~200 Nm³/h	Potencia del motor 2,2 kW~30 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua / Refrigerado por aire

Modelo G110L/G130L	Carrera del pistón 110 mm~130 mm	Fuerza máxima del pistón 20 kN~40 kN
Presión máxima de descarga 100 MPa	Rango de flujo 10~1000 Nm³/h	Potencia del motor 7,5 kW ~ 90 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua / Refrigerado por aire

Modelo G110D/G130D/G150D/ G180D/G182D/G210D	Carrera del pistón 110 mm~210 mm	Fuerza máxima del pistón 20 kN~160 kN
Presión máxima de descarga 100 MPa	Rango de flujo 30~2000 Nm³/h	Potencia del motor 22 kW~200 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua / Refrigerado por aire

GRAMO

Compresor de diafragma

CON

Carrera del pistón: 70 mm

Caudal (Nm³/h)

Presión de entrada (barg)

Presión de salida (barg)

No.	Modelo	agua de refrigeración	Fluir	Presión de entrada	Presión de salida	Dimensiones (largo × ancho × alto)	Peso	Potencia del motor
No.	Modelo	(L/h)	(Nm³/h)	(MPa)	(MPa)	(≈mm)	(≈kg)	(kW)
1	GZ-15/10-30	500	15	1	3	1200×800×1100	800	5.5
2	GZ-25/9-31	500	25	0,9	3.1	1200×800×1100	800	7.5
3	GZ-100/2-7	1000	100	0,2	0,7	2600×1800×1700	2600	15
4	GV-8/7-235	1000	8	0,7	23.5	1400×900×1100	1000	11
5	GV-10/7-250	1000	10	0,7	25	1400×900×1100	1000	11
6	GV-23/4-250	2000	23	0,4	25	2600×1800×1600	3000	18.5
7	GL-20/12-160	1000	20	1.2	16	2200×1800×1300	3000	7.5
8	GL-70/5-35	1500	70	0,5	3.5	2000×1800×1200	3000	15
9	GL-60/0,05-4	4000	60	0,005	0,4	2400×1800×1600	3000	15
10	GD-220/12-90	4000	220	1.2	9	3000×2000×1800	4000	37
11	GD-130/8-300	6500	130	0,8	35	3500×2300×1800	4500	45
12	GD-500/20-250	9000	500	2	25	3800×2300×2000	100000	75

Las dimensiones y el peso del equipo son solo de referencia, y el diseño final será el que prevalezca.

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ESTUDIO DE CASO

Rusia
ESTADOS UNIDOS
España
Kazajistán

Ventajas de los compresores de pistón de gas natural:

01

Gran caudal y amplia cobertura de presión, rentable y eficiente:

El caudal unitario de un compresor de pistón puede oscilar entre cientos y decenas de miles de metros cúbicos por hora, y la presión de descarga abarca un amplio espectro, desde redes de gasoductos de presión media (varios MPa) hasta estaciones madre de GNC de alta presión (25 MPa). Esta gran adaptabilidad a las condiciones de operación lo convierte en la opción preferida para la inyección y transmisión de gas natural, el almacenamiento, inyección y producción de gas, estaciones madre de GNC a gran escala y la inyección de gas combustible para centrales eléctricas de gas. Su inversión inicial y sus costes de mantenimiento relativamente bajos demuestran una excelente eficiencia económica en aplicaciones industriales a gran escala.
02

Tecnología madura y fiable, fácil mantenimiento y modernización:

Los compresores de pistón cuentan con una larga trayectoria de desarrollo, un sistema técnico completo, componentes altamente estandarizados y procedimientos de mantenimiento consolidados. Para los usuarios finales con equipos de mantenimiento establecidos, como los de yacimientos de petróleo y gas y plantas químicas, esto se traduce en tiempos de inactividad más cortos, mayor disponibilidad de repuestos y menores costos operativos a largo plazo. El diseño modular también facilita la ampliación o la modernización según los cambios en la capacidad de producción.

Puntos clave de diseño para compresores de pistón de gas natural:

01

Sistema de lubricación y sellado sin aceite:

Para evitar que el aceite lubricante entre en el cilindro y contamine el gas natural, los cilindros suelen utilizar anillos de pistón autolubricantes y anillos de empaquetadura fabricados con PTFE o materiales compuestos de fibra de carbono para lograr una lubricación sin aceite. Para etapas de alta presión o fluidos peligrosos, el sistema de empaquetadura del vástago del pistón debe diseñarse con un sello amortiguador de nitrógeno para dirigir las mínimas fugas de gas del proceso a un colector de ventilación centralizado en lugar de directamente a la sala del compresor. La pieza de separación debe tener un diseño de ventilación para evitar que el gas inflamable entre en el cárter.
02

Sistema de control de temperatura y refrigeración estricto:

Es necesario adoptar la compresión multietapa con refrigeración entre etapas para controlar estrictamente la temperatura de descarga de cada etapa. Normalmente, la temperatura de descarga no debe superar los 140 °C. En el caso de gas natural rico en hidrógeno o condiciones de alta presión, pueden aplicarse límites más estrictos (p. ej., ≤ 120 °C). Se deben configurar sistemas de refrigeración eficientes entre etapas y sistemas de refrigeración de la camisa del cilindro, con alarmas de bajo caudal/temperatura del agua de refrigeración y bloqueos de parada para evitar un aumento descontrolado de la temperatura debido a fallos en la refrigeración.
03

Sistema integral de monitoreo de seguridad y protección mediante enclavamiento:

Además de la protección básica contra baja presión de aceite lubricante, se debe configurar una cadena de seguridad específica para la compresión de gas natural. Esta incluye: alarma y parada por baja presión de succión, parada por alta presión de descarga en cada etapa y parada por alta temperatura de descarga. En el edificio del compresor, se deben instalar sondas de monitoreo de concentración de gas combustible, interconectadas con ventiladores a prueba de explosiones. Las salidas de descarga de todas las válvulas de seguridad deben estar canalizadas a la azotea o a un área segura. En el diseño del sistema, se deben proporcionar válvulas de doble bloqueo y una conexión de purga para asegurar el desplazamiento completo del aire dentro del sistema con nitrógeno antes del arranque.

Certificado

SELECCIÓN DE MODELOS

Tipo Z

Tipo V/W

Tipo M

Tipo D

Carrera del pistón 80 mm, 95 mm	Fuerza del pistón 10 kN～25 kN
Fuerza 7,5 kW-55 kW	Número de bancos de cilindros 1/2
Velocidad del cigüeñal 740 rpm, 980 rpm	Número de etapas de compresión 1/2/3/4
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

Compresor de gas natural a prueba de explosiones

Carrera del pistón 92 mm, 95 mm, 105 mm, 120 mm	Fuerza del pistón 25 kN, 45 kN, 65 kN
Número de etapas de compresión 1/2/3/4	Número de bancos de cilindros 2/3/4
Velocidad del cigüeñal 740 rpm, 980 rpm	Fuerza 15 kW-220 kW
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

Carrera del pistón 92 mm ~ 315 mm	Fuerza del pistón 45 kN~660 kN
Número de etapas de compresión 1/2/3/4	Número de bancos de cilindros 4
Velocidad del cigüeñal 300 rpm ~ 980 rpm	Fuerza 160 kW-3000 kW
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

Carrera del pistón 92 mm ~ 315 mm	Fuerza del pistón 25 kN~200 kN
Número de etapas de compresión 1/2/3/4	Número de bancos de cilindros 2
Velocidad del cigüeñal 300 rpm ~ 980 rpm	Fuerza 30 kW - 1000 kW
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

CON

Tipo vertical

Sin aceite / F: Refrigerado por aire

Caudal volumétrico real (m³/min)

Presión de entrada (barg)

Presión de salida (barg)

N.º de serie	Modelo	Fluir	Presión de entrada	Presión de salida	Potencia del motor
N.º de serie	Modelo	(Nm³/h)	(MPa)	(MPa)	(kW)
1	ZW-3/2-3	480	0,2	0,3	11
2	ZW-5.5/2-6	900	0,2	0,6	45
3	ZW-2/20	110	cajero automático	2	22
4	VW-3/20	165	0	2	37
5	VW-4/20	220	0	2	45
6	VW-5/20	285	0	2	55
7	DW-8.8/4 -18	2050	0,4	1.8	132
8	D-11.8/8-12-35	6250	0,8 - 1,2	3.5	400
9	DW-9.9/30-52	16984	2.8-3	5.2	500
10	MW-15/3.5-28	3000	0,35	2.8	400
11	MW-9.0/3-250	1500	0,3	25	500
12	MW-130/1.5	6800	0	0,15	250