A compressão do gás natural tem papel importante em toda sua cadeia, desde a produção até o consumo, seja para desenvolver as atividades de transporte, armazenagem ou alimentação de equipamentos.
Conhecido o comportamento das variáveis pressão, temperatura e volume para o gás natural pode-se calcular a potência teoricamente necessária para comprimi-lo através de expressões analíticas que consideram o desvio dos gases reais da Lei de Estado dos Gases Ideais. Quando está disponível, pode-se obter este valor diretamente no Diagrama de Mollier para gases reais.
Quando um gás real é comprimido em um único estágio a compressão se aproxima de um processo adiabático, ou seja, praticamente sem troca de calor entre o gás comprimido e o ambiente.
Os cálculos teóricos de uma compressão adiabática resultam no máximo trabalho teórico necessário para comprimir o gás entre dois níveis de pressão. Por outro lado, os cálculos teóricos de uma compressão isotérmica, ou seja, na qual a temperatura do gás comprimido não se altera com a elevação de pressão, determinam o valor do mínimo trabalho necessário para se efetuar a compressão.
Portanto, estes dois resultados indicam os limites inferiores e superiores da potência necessária para a compressão do gás.
A dedução das expressões analíticas para o cálculo do trabalho necessário para a compressão de um gás parte sempre da equação abaixo, considerando-se o inexistência de variações na energia cinética, potencial e de perdas.
Conhecido o comportamento das variáveis pressão, temperatura e volume para o gás natural pode-se calcular a potência teoricamente necessária para comprimi-lo através de expressões analíticas que consideram o desvio dos gases reais da Lei de Estado dos Gases Ideais. Quando está disponível, pode-se obter este valor diretamente no Diagrama de Mollier para gases reais.
Quando um gás real é comprimido em um único estágio a compressão se aproxima de um processo adiabático, ou seja, praticamente sem troca de calor entre o gás comprimido e o ambiente.
Os cálculos teóricos de uma compressão adiabática resultam no máximo trabalho teórico necessário para comprimir o gás entre dois níveis de pressão. Por outro lado, os cálculos teóricos de uma compressão isotérmica, ou seja, na qual a temperatura do gás comprimido não se altera com a elevação de pressão, determinam o valor do mínimo trabalho necessário para se efetuar a compressão.
Portanto, estes dois resultados indicam os limites inferiores e superiores da potência necessária para a compressão do gás.
A dedução das expressões analíticas para o cálculo do trabalho necessário para a compressão de um gás parte sempre da equação abaixo, considerando-se o inexistência de variações na energia cinética, potencial e de perdas.
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Onde:
W é o trabalho requerido para comprimir o gás do estado 1 ao 2;
V é o volume;
p1 e p2 são as pressões inicial e final;
Para calcular de forma prática a potência necessária à compressão do gás natural pode-se utilizar as fórmulas abaixo. Na primeira são levados em conta o fator de compressibilidade do gás e a eficiência do compressor e, na segunda, uma fórmula mais simples e adequada a pressões superiores a 2 kg/cm ², é considerada a característica do compressor.
i.Primeira Equação
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Onde:
W é a potência de compressão [kW];
Q é a vazão [Nm3/h];
z é o fator de compressibilidade;
h é a eficiência do compressor;
k é a razão entre os calores específicos do gás (Cp/Cv). Para o gás natural é 1,31;
P1 e P2 são as pressões de entrada e saída;
W é a potência de compressão [kW];
Q é a vazão [Nm3/h];
z é o fator de compressibilidade;
h é a eficiência do compressor;
k é a razão entre os calores específicos do gás (Cp/Cv). Para o gás natural é 1,31;
P1 e P2 são as pressões de entrada e saída;
ii.Segunda Equação
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Onde:
W é a potência de compressão [kW];
K é a característica do motor-compressor e varia de 0,1 a 0,16;
Q é a vazão de descarga [m³/h];
