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ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA“MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”BOLIVIA
TECNOLOGÍA DEL GAS NATURAL I
“TURBOEXPANSOR”
RUEDA CAMPERO RODRIGOSEVERICHE MURILLO DANIEL FERNANDOVILLARROEL ENCINAS DANNY GABRIELA
SANTA CRUZ – 2014
ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA“MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”BOLIVIA
TECNOLOGÍA DEL GAS NATURAL I
“TURBOEXPANSOR”
RUEDA CAMPERO RODRIGO S 3455-X SEVERICHE MURILLO DANIEL FERNANDO S 3510-6 VILLARROEL ENCINAS DANNY GABRIELA C 3199-2
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA EL SEPTIMO SEMESTRE DE INGENIERÍA PETROLERA
DOCENTE: Ing. Orlando Melgar Q.
ÍNDICE
CAPITULO 1. GENERALIDADES
1.1. INTRODUCCIÓN7-3
1.2. OBJETIVOS7-4
CAPITULO 2. DESARROLLO
2.1. PROCESO DE REFRIGERACION
2.2.1. EXPANSION CON TURBINA
2.2. DESCRIPCION GENERAL
2.3. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA EXTRACTORA CRIOGÉNICA SEGÚN EL
PROCESO DE TURBOEXPANSIÓN
2.3.1. Proceso general. Descripción.
2.4. APLICACIONES DE LOS TURBOEXPANSORES
2.4.1. La extracción de hidrocarburos líquidos a partir de gas natural
2.4.2. Generacion de energia 2
2.4.3. Sistema de refrigeracion
2.4.4. Recuperación de energía en el craqueo catalítico fluido
2.5. TIPOS DE TURBOEXPANSORES
2.6. EQUIPOS DE REFRIGERACION
2.6.1. Compresores de refrigeracion
2.6.1.1. Compresor centrifugo
2.6.1.2. Compresor reciprocante
2.6.1.3. Compresor rotario
2.6.2. Tipos de enfriadores
2.6.2.1. Enfriador Tipo Caldera (Kettle Type Chiller)
2.6.2.2. Enfriador de Placa (Plate-Fin Chiller)
2.7. ANÁLISIS DE FALLAS Y POSIBLES SOLUCIONES
2.7.1. Fallos en cojinetes
2.7.2. Fallos en alabes
2.7.3. Fallos de controlo y de instrumenatcion
2.7.4. Revisión anual
7 - 0
2.7.5. Analizador de vibraciones Tipos de enfriadores
2.7.6. Inspección boroscopica de alabes
2.7.7. Apertura de cojinetes en mal estado
2.7.8. Cojinete de aceite. Si procede (según análisis)
2.7.9. Cambio de filtros de aceite
2.7.10. Comprobación de pares de aprietos de tornillos
2.7.11. Calibracion de instrumenatcion
2.7.12. Comprobación de la presión de vapor sellos
2.7.13. Mala calidad del aceite
2.7.14. Mal estado de cojinete 37
CAPITULO 3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES38
3.1. CONCLUSIONES39
3.2. RECOMENDACIONES40
BIBLIOGRAFIA
7 - 1
CAPITULO 1. GENERALIDADES
7 - 2
1.1 INTRODUCCIÓN
Hasta la década de 1960, la expansión de Joule- Thomson era la única forma
usada para enfriar los flujos de la planta de gas por caída de presión. Herrin
(1966) describe la primera planta turboexpander. La válvula JT, que es
esencialmente una válvula de control con un orificio variable o fijo, es un medio
extremadamente simple, de bajo costo, y ampliamente utilizado para reducir la
temperatura del gas. Aunque todavía se utiliza ampliamente en muchas
aplicaciones para producir refrigeración, J -Ts están siendo ampliamente
suplantados por turboexpansores en plantas de gas para enfriar la corriente de
proceso cuando se trata de un gas. Los turboexpansores son, en esencia, los
compresores centrífugos que funcionan al revés. A diferencia de los expansores
de JT , llevan a cabo el trabajo durante el proceso. Mientras que la expansión JT
es esencialmente un proceso isoentálpica (por lo tanto, no se realiza trabajo sobre
o por el gas), un ideal, turboexpander termodinámicamente reversible es
isotrópico. El trabajo máximo reversible requerida para la compresión es isotrópico
y, por el contrario, el máximo trabajo reversible recuperado por un sistema
turboexpander en expansión también es isentrópico. La turbo expansión
proporciona la cantidad máxima de eliminación de calor de un sistema para una
caída de presión dada, mientras que la generación de trabajo útil.
La mayoría de los turboexpansores coche, compresores centrífugos, para
proporcionar una porción de la compresión de salida. En situaciones en las que las
presiones de entrada son muy altas (por ejemplo, en alta mar).
Los turboexpansores se utilizan en la bajada de presión para proporcionar
refrigeración para el control de punto de rocío y para generar energía. Al igual que
los compresores, expansores pueden ser de desplazamiento positivo o dinámico;
dinámica puede ser radial o axial. Los expansores de sable fueron utilizados para
la licuefacción de los gases. Sin embargo, el único tipo utilizado en el
procesamiento de gas es la unidad radial con flujo hacia adentro (centrípeta), y la
discusión se limita a este tipo.
7 - 3
1.2 OBJETIVOS
Conocer el funcionamiento de los turbo-expansores.
Conocer las aplicaciones que se tiene con el método de refrigeración de
turbo-expansión.
Conocer el proceso general de una planta Criogénica que según el método
de Turbo-expansión.
7 - 4
CAPÍTULO 2. DESARROLLO
7 - 5
2.1 PROCESO DE REFRIGERACIÓN
En general se define la refrigeración como cualquier proceso de eliminación de
calor. Refrigerar una corriente de gas natural, es fundamentalmente reducir
notablemente su temperatura para condensar como líquido en mayor o menor
porcentaje los diversos componentes que constituyen la mezcla, de acuerdo al
nivel de temperatura alcanzando.
Específicamente en el caso de las plantas de fraccionamiento de gas, el sistema
de refrigeración permite producir hidrocarburos líquidos por enfriamiento de las
corrientes de productos destilados.
La refrigeración del gas puede ser llevada a cabo desde un proceso relativamente
simple de Joule Thomson (J.T.) o plantas de choque, de plantas de refrigeración
mecánica, hasta procesos muy sofisticados como lo es la turbo-expansión, en
donde se recupera 90% de propano y fracciones pesadas.
Con el fin de seleccionar el proceso adecuado, es necesario conocer el valor de
cada corriente de producto (incluyendo la corriente de gas) y los costos
deservicios (incluyendo gas combustible). Si los costos son aceptables se puede
recomendar un diseño óptimo basado en el costo de capital, costos de operación y
el valor del dinero en el tiempo. Todos estos procesos incluyen la deshidratación
de la corriente de gas (y en algunos casos de corrientes de hidrocarburos líquidos)
En un sistema de refrigeración mecánica el gas se enfría a una temperatura
suficientemente baja para condensar la fracción deseada de gas licuado del
petróleo (GLP) o líquidos del gas natural (LGN). Este proceso ocurre en un equipo
intercambiador denominado chiller
El chiller es un enfriador que generalmente es un intercambiador tipo kettle, el cual
puede utilizar refrigerantes tales como: el freón o el propano. El freón es capaz de
enfriar el gas hasta aproximadamente -15 °F, mientras que el propano puede
enfriarse hasta -45 °F. El propano se utiliza algunas veces si se requieren
temperaturas inferiores del gas y eficiencias de recuperación más altas.
7 - 6
Con el fin de alcanzar temperaturas de procesamiento mucho más bajas, se han
desarrollado tecnologías de refrigeración en cascada, de refrigerantes mixtos y
turbo-expansión. Con estas tecnologías, la recuperación de líquidos puede
incrementarse significativamente para alcanzar mayor recuperación de
hidrocarburos líquidos.
Los tres métodos generales de refrigeración los cuales pueden ser utilizados para
alcanzar las condiciones necesarias para lograr altos niveles de recuperación de
líquidos son:
Expansión
isentálpica
(efecto Joule-
Thomson).
Refrigeración externa (ciclo de propano)
Expansión con turbina.
2.2.1 EXPANSIÓN CON TURBINA.
Un turbo-expansor, también referido como turbina de expansión, es un flujo
centrífugo o axial de la turbina a través del cual una alta presión de gas se
expande para producir trabajo que se utiliza a menudo para conducir
un compresor .
Debido a que el trabajo se extrae del gas de alta presión de expansión, la
expansión realiza un proceso isentropico (es decir, una constante entropía
proceso) y la baja presión de gas de escape de la turbina está a una muy
baja temperatura , -150 ° C o menos dependiendo de las propiedades de la
presión de funcionamiento y de gas.
7 - 7
Turboexpansores son muy ampliamente utilizados como fuentes
de refrigeración en los procesos industriales tales como la extracción de
etano y líquidos de gas natural (LGN) a partir de gas natural , la licuefacción
de los gases (tales como oxígeno , nitrógeno , helio , argón y criptón ) y otros
procesos de baja temperatura.
Los turboexpansores actualmente operan en tamaño aproximado de 750 W a 7,5
MW (1 hp a 10.000 hp).
Este se ha convertido en el proceso de refrigeración más utilizado debido a su
simplicidad.
Los ciclos expansores corresponden a los bien conocidos principios de auto
refrigeración, en éstos se expande un gas comprimido isentrópicamente a través
de una turbina o máquina para extraer trabajo, y al mismo tiempo se baja la
temperatura del fluido de operación.
Existen muchas variaciones que incluyen ciclos abiertos, cerrados, y
combinaciones, dependiendo del criterio particular que se utilice y de la capacidad
inventiva del diseñador del proceso, para aproximar a la máxima reversibilidad,
dentro de la disponibilidad de maquinaria, y consideraciones de las variables
económicas aplicables al caso.
El uso de los expansores resulta económico cuando se requiere compresión del
gas residual. En los casos en los que sólo se requiere producir propano y
fracciones más pesadas, no es necesario llegar a temperaturas tan bajas a pesar
que pueden obtenerse, por lo tanto los expansores poseen aplicaciones a
mayores temperaturas que las mínimas obtenibles.
Para obtener la temperatura de salida del expansor deseada se deben aplicar
procesos iterativos.
El primer paso es asumir un valor de T2 teórico con dicho valor se procede a
realizar un cálculo flash a la presión de salida deseada, a fin de establecer la
formación de dos fases a la salida del turbo-expansor. Ver Figura 6.
7 - 8
Posteriormente se verifica si la T asumida cumple con la condición isentrópica de
la turbina (S1 = S2), de ser así se determina el valor de H2.
Figura 6: Expansión con turbina.
Luego se calcula la H2 real para determinar el valor de la T2 real. La temperatura
de salida real será mayor que la temperatura de salida teórica debido a que el
trabajo real producido es menor que el trabajo teórico producido.
La temperatura final a la salida del turbo-expansor depende de la relación de
presiones, la cantidad de líquido producido y la cantidad de trabajo real removido.
En la mayoría de los casos en los que se ha utilizado la recuperación criogénica,
se ha alcanzado el máximo ΔT posible de la recuperación de etano en procesos
de licuefacción total.
7 - 9
Debido a que las corrientes calientes en los intercambiadores de calor están
generalmente a baja presión, el calor específico es relativamente constante sobre
el rango de temperaturas existentes en los intercambiadores. Por lo tanto, para
minimizar las diferencias de temperatura en ellos, es importante seleccionar una
presión de la corriente a la cual esta se licúe, y el calor específico sea
relativamente constante sobre el rango de temperatura existente.
Normalmente se escoge una temperatura a la entrada del expansor, la cual
corresponda a una temperatura a la salida cercana al punto de rocío del gas
expandido. Posteriormente se determina la fracción de flujo total de gas enviado a
través del expansor con el objeto de lograr diferencias mínimas de temperatura en
los intercambiadores de calor.
Este proceso es el más eficiente para la separación de líquidos del gas natural. La
eficiencia de separación puede alcanzar valores entre 95-98% de propano (% en
volumen) en plantas que producen el etano.
La cantidad de refrigeración requerida es proporcional a la masa neta de líquido a
ser producida, y la disponibilidad, es proporcional al volumen de gas pasado a
través del expansor, y aproximadamente al logaritmo de la razón de las presiones
de entrada y descarga del expansor. La mínima temperatura a la salida está
limitada por la composición del gas y la naturaleza de los contaminantes, para así
minimizar la formación del líquido dentro del expansor.
El expansor desarrolla trabajo externo, bien en la forma de energía eléctrica, gas
comprimido líquido bombeado, dependiendo del método de carga del expansor
que se emplee.
El diseño de un ciclo expansor requiere eliminar irreversibilidades en el proceso, lo
cual se logra manteniendo pequeñas diferencias de temperaturas en el
intercambiador de calor. Como consecuencia se producen pequeños cambios de
entropías en el gas que pasa a través de los expansores, y por tanto, en una
utilización eficiente del trabajo producido por la expansión. Algunas de las
variables del proceso que afectan la eficiencia del ciclo son: presiones de
7 - 10
operación, etapas de expansión, eficiencia de expansión de la turbina y el su
enfriamiento del líquido antes de la expansión.
Existen múltiples factores adicionales a los nombrados arriba que afectan la
elección final del proceso. Si dos o más de estas condiciones pueden coexistir,
generalmente un turbo-expansor será la mejor opción.
2.2 DESCRIPCIÓN GENERAL
En una planta turbo-expander, el chiller o la válvula J-T de los procesos de
refrigeración simple, se reemplazan por una turbina de expansión. A medida que
el gas entrante se expande, le entrega trabajo al eje de la turbina por lo que se
reduce la entalpía del gas. Esta disminución de la entalpía causa una mayor caída
de temperatura que la que se obtendría mediante una expansión Joule-Thompson
simple (a entalpía constante).
La turbina puede estar conectada a un compresor, el cual recomprime el gas con
una sólo una pequeña pérdida en la presión global. Esto genera una presión más
elevada del gas tratado, que puede aumentarse hasta la especificación de
transporte en gasoducto mediante una segunda etapa de compresión.
A pesar de que existen muchas variantes en el diseño de plantas de
turboexpansión, la mayoría de las mimas tiene el mismo diagrama básico que el
que se muestra a continuación.
7 - 11
El gas de entrada se enfría primero en un intercambiador gas/gas de alta
temperatura y luego en un enfriador con propano (chiller). La alimentación de gas
parcialmente condensado se envía a un separador. El líquido del separador se
alimenta a la demetanizadora, el gas se enfría aún más en el intercambiador, el
gas/gas de baja temperatura y se alimenta a un segundo separador frío. El gas del
separador frío se expande a través de la turbina hasta la presión de la
demetanizadora, que generalmente varía entre 100 y 400 psia (6,8 y 27,2 atm).
El turbo expander produce simultáneamente enfriamiento y condensación del gas,
y trabajo útil que puede utilizarse para re comprimir el gas de salida.
Generalmente entre el10 y el 15 % del gas alimentado se condensa en el
separador frío, a temperaturas entre -15y 0 ºC. La turbina disminuye la presión del
gas de entrada (generalmente 600 a 900 psia, o 40 a 60 atm) hasta la presión de
la demetanizadora.
Las temperatura típica del gas que ingresa a la demetanizadora es -55 a -65 ºC, lo
suficientemente baja como para que una parte importante del etano se encuentre
licuado.
La columna demetanizadora es una columna de destilación de baja temperatura
que realiza la separación entre metano y etano. El metano y los componentes más
7 - 12
livianos que él, como el nitrógeno, son los principales productos de cabeza de la
torre, mientras que el etano y los componentes más pesados, como el propano,
butanos, e hidrocarburos más pesados, son los principales componentes del fondo
de la columna.
La relación molar de metano a etano en el producto de fondo es típicamente 0,01
a 0,03. Debido a que la salida del turbo expander es un flujo bifásico, el líquido
producido en este sirve como reflujo en la columna. El producto de fondo de la
demetanizadora puede ser fraccionado luego para producir corrientes de etano,
propano, butanos, y gasolina natural.
La temperatura de fondo del producto se encuentre frecuentemente por debajo de
la temperatura ambiente, entonces el gas de alimentación puede utilizarse como
medio de transferencia de calor en el revoilers. Esto representa mayor
refrigeración de la alimentación y origina rendimientos más altos de recuperación
de etano, generalmente80%.
El producto de cabeza de la demetanizadora, luego de intercambiar calor con el
gas de entrada, se re comprime a la presión de gasoducto y se vende como gas
residual.
7 - 13
Los procesos criogénicos solo pueden utilizarse de la presión de gas luego de la
expansión es suficientemente alta para que transcurra la condensación de los
componentes más pesados. Sin embargo, si el gas llega a baja presión (digamos
menos de 50 atm), debe utilizarse refrigeración mecánica externa para enfriarlo
hasta la temperatura especificada. Por otro lado, si el contenido del LGN del gas
es relativamente bajo (menos de 2,5-3 GPM galones por mil pie cúbicos), basta
con auto-refrigeración (intercambiador gas/gas). Sin embargo, para alimentaciones
moderadamente ricas (>3GPM), debe considerarse la refrigeración mecánica para
obtener alta recuperación de etano de forma más económica.
Nótese que en esta aplicación, se requiere una deshidratación aguas arriba del
gas para prevenir la formación de hidratos. La técnica generalmente utilizada es la
deshidratación sobre lecho sólido. Algunas veces, se agregan pequeñas
cantidades de metanol o glicol antes del turbo expander.
7 - 14
2.3 DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA EXTRACTORA CRIOGÉNICA
SEGÚN EL PROCESO DE TURBOEXPANSIÓN
La planta separadora de gases, ubicada en Gral. Cerri, localidad cercana a la
Ciudad de Bahía Blanca, tiene por objetivo separar los gases de etano, propano y
butano, que serán utilizados (en especial el primero) por PBB Polisur, para obtener
etileno, que es la materia prima básica para la obtención de polietileno.
La planta extractora se ha diseñado según el proceso de turboexpansión de la
empresa FIRST INTERNATIONAL ENGINEERS (Houston, Texas, E.E.U.U.). La
planta pro-cesa normalmente 18.000.000 m3/día de gas natural, en dos trenes en
paralelo.
2.3.1 Proceso general. Descripción.
El gas natural que se recibe en esta instalación está compuesto por:
_ 85% de metano,
_ 5,5% de etano,
_ 2,5% de propano.
_ 1,0% de butano y pentano e hidrocarburos de mayor nº de átomos de C,
_ El resto lo completan N2, CO, CO2 y H2O.
Este gas, ingresa a la planta con las siguientes especificaciones de estado:
_ A una temperatura de 20 ºC.
_ Y a una presión de 35 kg/cm2.
La primera operación que sufre el flujo de gas consiste en un filtrado a los efectos
de eliminar cualquier partícula sólida que pueda ser arrastrada, luego se calienta
hasta 39ºC por intercambio de calor con gas residual.
El contenido de CO2 no debe superar el 1,5%, ya que éste solidifica a la presión y
temperatura a la que opera la planta, este proceso se realiza mediante absorción
gas líquido (con aceites que solubilizan el CO2), aunque actualmente no opera
7 - 15
debido a que el contenido de dióxido de carbono en el gas natural es mucho
menor que el permitido.
Por idénticas razones el agua debe ser reducida a porcentajes muy bajos. Para
ello, el gas se comprime hasta unos 60 kg/cm2, y luego se enfría mediante
enfriadores de aire forzado hasta los 49 ºC, luego es deshidratado mediante
tamices moleculares. El sistema de deshidratación por absorción emplea 6 torres,
de las cuales, sólo 4 se encuentran activas. El gas que las atraviesa sale de ellas,
con un punto de rocío de – 100 ºC. Las otras dos torres, se encuentran en el
período de regeneración. El proceso es el siguiente: una parte del gas
deshidratado es comprimido y circula por la torre recién regenerada, enfriándola.
Luego el gas se calienta hasta unos 300 ºC y atraviesa el segundo lecho. Este
gas, que contiene el agua que había en el lecho es enfriado con aire en circulación
forzada, esto hace condensar y separar el agua, luego este gas se reúne con el
gas que ingresa a las cuatro torres activas para la deshidratación. El gas
deshidratado se divide a la salida de las torres de secado en dos derivaciones,
que alimentan a dos trenes idénticos, por cada tren circula la mitad del caudal
total.
Parte del caudal correspondiente a cada tren (aproximadamente las 2/3 partes)
intercambia calor con el gas residual proveniente de la cabeza de la torre
desmetanizadora, la cual provoca el enfriamiento de la corriente principal desde 49
a –59 ºC. El 1/3 restante del caudal intercambia calor con el producto del fondo de
la torre desmetanizadora y luego en los hervidores de fondo y laterales hasta
alcanzar también –59 ºC. Al retornar este gas a la torre provee el calor necesario a
los hervidores para la operación de la columna.
Ambas corrientes, a – 59 ºC y 58 kg/cm2, se reúnen e ingresan a un tanque
separador. El enfriamiento hasta la temperatura de –59 ºC ha producido la
condensación de aproximadamente un 30% (en peso) del gas original.
Del tanque separador se extraen dos corrientes:
7 - 16
Una Corriente Gaseosa: la cual fluye a un turbo expansor, en donde se produce
una disminución de presión hasta 20 kg/cm2 por la tanto una disminución de
temperatura, de –59ºC, a – 94ºC. Esta disminución de temperatura, produce una
condensación adicional, enviando este flujo (de dos fases) al tope de la sección de
fraccionamiento de la torre desmetanizadora.
Una corriente Líquida: la cual fluye a través de una válvula reductora de presión, la
que produce vapor el que ingresa en un punto inferior de la torre de
fraccionamiento de la columna desmetanizadora, a una temperatura de – 91ºC.
La columna desmetanizadora es la encargada de separar componentes como
metano y etano. El producto de cabeza es metano, con la totalidad del N2, parte
del CO2, una cantidad aproximada (25% del total) de etano, una porción menor de
propano y algo de butano.
El producto de fondo comprende la mayor parte de etano, la casi totalidad de
hidrocarburos superiores, algo de metano y de CO2.
La alimentación de esta columna está constituida por una corriente bifásica (vapor
y líquida) proveniente del proceso que se lleva a cabo en el turboexpansión. La
mezcla bifásica se separa en la cabeza de la torre, y el vapor así producido
constituye una fracción importante del gas residual. El calor necesario para
vaporizar parcialmente el líquido que circula hacia abajo es provisto por parte del
gas natural calentado en los intercambia-dores antes de su ingreso al separador.
El gas residual que sale de la torre a – 94 ºC, intercambia calor con una parte del
gas natural calentándose hasta 43 ºC, para luego circular por un compresor
accionado por el turboexpansor, en donde se aumenta su presión hasta 22,5
kg/cm2, se lo enfría mediante aire forzado (enfriador) y luego se comprime en
compresoras accionados por turbinas de gas hasta una presión de 42,5 kg/cm2 y
es enfriado posteriormente en un enfriador con aire forzado, por intercambio de
gas que ingresa a la planta y en un refrigerante final con propano hasta una
temperatura de 20ºC, condición en la que sale de planta.
Previamente se controla el poder calorífico del gas residual, reinyectándose en la
cañería gasolina si dicho valor es menor que el establecido como mínimo.
7 - 17
El producto de fondo de la desmetanizadora después de intercambiar calor con el
gas natural, es enviado a la planta de fraccionamiento, que constituye un tren
único, y que se compone de tres columnas de destilación.
La primera columna recibe como alimentación el producto de fondo de la torre
desmetanizadora, y tiene como función separar componentes del etano al
propano.
La columna desetanizadora opera a 32 kg/cm2, empleando como fluido calefactor
vapor a 2,8 kg/cm2, y propano como fluido refrigerante para producir el reflujo.
Por cabeza se extrae etano (un 99% respecto de la alimentación) con algo de
propano (3% respecto del etano) y la totalidad del CO2 y CH4.
Antes de ser enviado a depósito el etano se trata con una solución al 10% de
monoetanolamina (MEA), que absorbe la totalidad del CO2, y luego con
trietilenglicol que absorbe el agua que pasa al etano en la eliminación del CO2.
El producto de fondo de la desetanizadora contiene una pequeña cantidad de
etano y la casi totalidad de los hidrocarburos superiores a éste separados en la
desmetanizadora.
Esta mezcla es la alimentación a la despropanizadora, columna a plato de válvulas
que opera a 20kg/cm2, que separa componentes del propano al butano.
El fluido calefactor es vapor a 2,8 kg/cm2 y el enfriamiento necesario para el
reflujo se realiza en refrigerantes a aire forzado. El producto destilado se envía a
un tanque depósito.
El producto de fondo de la columna se envía la desbutanizadora, que separa
componentes de C4 y C5. La columna es a platos de válvula, opera a 6 kg/cm2,
emplea el mismo vapor a 2,8 kg/cm2 y refrigerantes de aire para el reflujo. Por
cabeza, sale butano, que luego de ser comprimido y enfriado se envía a
almacenaje.
Por el fondo, se obtiene gasolina que se enfría, se comprime y se almacena.
7 - 18
2.4 APLICACIONES DE LOS TURBOEXPANSORES
7 - 19
Aunque los turbo-expansores se utilizan muy comúnmente en los procesos de
baja temperatura, que se utilizan en muchas otras aplicaciones también. En esta
sección se discute, así como uno de los procesos de baja temperatura algunas de
las otras aplicaciones.
La extracción de hidrocarburos líquidos a partir de gas natural.
Generación de energía.
El sistema de refrigeración.
La recuperación de energía en craqueo catalítico fluido.
2.4.1 La extracción de hidrocarburos líquidos a partir de gas natural
El gas natural consiste principalmente en metano (CH 4), la más corta y más
ligera de hidrocarburos, así como diversas cantidades de gases de hidrocarburos
más pesados tales como etano (C 2 H 6), propano (C 3 H 8), butano
normal (nC 4 H 10),isobutano (iC 4 H 10), pentanos y aún más altos de peso
molecular hidrocarburos. El gas crudo también contiene diversas cantidades
de gases ácidos como el dióxido de carbono (CO 2), el sulfuro de
hidrógeno (H 2 S) y mercaptanos como metanotiol(CH 3 SH) y etanotiol
(C 2 H 5 SH).
En caso de transformación en acabado subproductos, estos hidrocarburos más
pesados se conocen colectivamente como LGN (líquidos de gas natural). La
extracción de LGN a menudo implica un turbo-expansor y una baja
temperatura de destilación en columna (llamado demetanizador) como se muestra
en la Figura 2. El gas de entrada al demetanizador se enfría primero a
aproximadamente -51 ° C en un intercambiador de calor ( referido como una caja
fría) que parcialmente se condensa el gas de entrada. La mezcla de gas-líquido
resultante se separa en una corriente de gas y una corriente de líquido.
La corriente de líquido desde el separador de gas-líquido fluye a través de una
válvula y se somete a una expansión de estrangulamiento de una presión absoluta
de 62 bar a 21 bar (6.2 a 2.1 MPa), que es un isoentálpica proceso (es decir, un
7 - 20
proceso de entalpía constante) que los resultados en la reducción de la
temperatura de la corriente de aproximadamente -51 º C a aproximadamente -81 º
C como la corriente entra en el demetanizador.
La corriente de gas desde el separador de gas-líquido entra en el turbo-expansor
donde se somete a un isentrópico de ampliación de una presión absoluta de 62
bar a 21 bar (6.2 a 2.1 MPa) que baja la temperatura de la corriente de gas de
alrededor de -51 ° C a aproximadamente -91 ° C cuando entra en el
demetanizador para servir como destilación de reflujo.
Líquido desde la parte superior de la bandeja de la demetanizadora (a
aproximadamente -90 ° C) se enruta a través de la caja fría donde se calienta a
aproximadamente 0 º C medida que se enfría el gas de entrada, y se devuelve a
continuación a la sección inferior de la demetanizadora. Otra corriente de líquido
desde la sección inferior de la demetanizadora (a aproximadamente 2 ° C) se
enruta a través de la caja fría y volvió a la demetanizadora a aproximadamente 12
° C. En efecto, el gas de entrada proporciona el calor necesario para "recalentar"
la parte inferior de la demetanizadora y el turbo-expansor elimina el calor
necesario para proporcionar reflujo en la parte superior del demetanizador.
El producto gas de cabeza del demetanizador aproximadamente a -90 ° C se
procesa gas natural que es de calidad adecuada para su distribución a los
consumidores de uso final de la tubería . Se encamina a través de la caja fría
donde se calienta mientras se enfría el gas de entrada. Luego se comprime en el
compresor de gas que es accionado por el expansor turbo y aún más comprimido
en un compresor de gas de segunda etapa accionado por un motor eléctrico antes
de entrar en la tubería de distribución.
El producto de fondo de la demetanizadora también se calienta en la caja fría,
mientras se enfría el gas de entrada, antes de que abandone el sistema como
NGL.
7 - 21
Figura 2: Un diagrama esquemático de un demetanizador la extracción de líquidos de hidrocarburos a partir de gas natural.
2.4.2 La generación de energía
La figura 3 muestra un sistema de generación de energía eléctrica que utiliza una
fuente de calor, un medio de enfriamiento (aire, agua o cualquier otro), un fluido de
trabajo que circula y un turbo-expansor. El sistema puede adaptarse a una amplia
variedad de fuentes de calor tales como:
Agua caliente geotérmica
Los gases de escape de los motores de combustión interna que utilicen una
variedad de combustibles ( gas natural , gas de vertedero , gas oil ofueloil )
Una variedad de fuentes de calor de residuos (en forma de gas o líquido)
7 - 22
Haciendo referencia a la Figura 3, el fluido de trabajo que circula (generalmente
un compuesto orgánico tal como R-134a) se bombea a una alta presión y luego
vaporizado en el evaporador por intercambio de calor con la fuente de calor
disponible. El vapor de alta presión resultante fluye a la turbo-expansor donde se
somete a una expansión isentrópico y sale como una mezcla de vapor-líquido que
se condensa a continuación en un líquido por intercambio de calor con el medio de
enfriamiento disponible. El líquido condensado se bombea de vuelta al evaporador
para completar el ciclo.
El sistema en la Figura 3 es un ciclo de Rankine como se utiliza en centrales
eléctricas de combustibles fósiles donde el agua es el fluido de trabajo y la fuente
de calor se deriva de la combustión del gas natural, aceite
combustible o carbón utilizado para generar vapor de alta presión. El vapor a alta
presión a continuación, se somete a una expansión isentrópico en un
convencional de turbina de vapor . El vapor de escape de la turbina de vapor se
condensa siguiente en agua líquida que luego se bombea de nuevo al generador
de vapor para completar el ciclo.
Cuando se utiliza un fluido de trabajo orgánico, tal como R-134a en el ciclo de
Rankine, el ciclo se refiere a veces como un ciclo orgánico de Rankine (ORC).
7 - 23
Figura 3: Diagrama esquemático del sistema de generación de energía usando un turbo-expansor.
2.4.3 El sistema de refrigeración
La figura (4), representa un sistema de refrigeración con una capacidad de
alrededor de 100 a 1000 toneladas de refrigeración (es decir, 350 a 3500 kW). El
sistema utiliza un compresor, un turbo-expansor y un motor eléctrico.
Dependiendo de las condiciones de funcionamiento, el turbo-expansor reduce la
carga sobre el motor eléctrico alrededor de un 6 a un 15% en comparación con
una convencional de refrigeración por compresión de vapor que utiliza un sistema
de expansión de estrangulación de la válvula en lugar de un turbo-
expansor. Básicamente, esto puede ser visto como una forma de composición
turbo .
El sistema emplea un refrigerante a alta presión (es decir, uno con un bajo punto
de ebullición normal ) tales como:
7 - 24
Clorodifluorometano (CHClF 2) conocido como R-22, con un punto de ebullición
normal de -47 ° C
1,1,1,2-tetrafluoroetano (C 2 H 2 F 4) conocido como R-134a, con un punto de
ebullición normal de -26 ° C.
Como se muestra en la Figura (4), el vapor de refrigerante es comprimido a una
presión más alta que resulta en una temperatura más alta también. El vapor
comprimido caliente es entonces condensado en un líquido. El condensador es
donde el calor es expulsado del refrigerante que circula y se deja llevar por lo
medio a enfriar se utiliza en el condensador (aire, agua, etc.).
El líquido refrigerante fluye a través del turbo-expansor donde se vaporiza y el
vapor se somete a una expansión isentrópico lo que resulta en una mezcla de baja
temperatura de vapor y líquido. La mezcla de vapor-líquido se encamina entonces
a través del evaporador donde se vaporiza por el calor absorbido desde el espacio
que está siendo enfriado. El refrigerante vaporizado fluye a la entrada del
compresor para completar el ciclo.
Figura 4: Diagrama esquemático de un sistema de refrigeración que utiliza un turbo-expansor, compresor y un motor.
7 - 25
2.4.4 La recuperación de energía en el craqueo catalítico fluido
La combustión del gas de combustión del regenerador de catalizador de
un craqueado catalítico fluido está a una temperatura de aproximadamente 715 °
C y a una presión de aproximadamente 2,4 barg (240 kPa). Sus componentes
gaseosos son en su mayoría de monóxido de carbono (CO), el dióxido de
carbono (CO 2) y nitrógeno (N 2). Aunque el gas de combustión ha pasado por dos
etapas de ciclones (ubicadas dentro del regenerador) para eliminar los finos de
catalizador arrastradas, todavía contiene algunos finos de catalizador residuales.
La Figura (5), muestra cómo se recupera la energía y utilizado por el
encaminamiento del gas de combustión del regenerador a través de un turbo-
expansor. Después de que el gas de combustión sale del regenerador, que se
enruta a través de un separador de catalizador secundario que contiene tubos de
remolino diseñados para eliminar 70 a 90 por ciento de los finos de catalizador
residuales. Esto es necesario para evitar daños a la erosión turbo-expansor.
Como se muestra en la figura 5, la expansión de los gases de combustión a través
de un turbo-expansor proporciona suficiente potencia para accionar el compresor
de aire de combustión del regenerador. La eléctrica del motor-generador en el
sistema de recuperación de energía puede consumir o producir energía
eléctrica. Si la expansión de los gases de combustión no proporciona suficiente
potencia para accionar el compresor de aire, el motor-generador eléctrico
proporciona la energía adicional necesaria. Si la expansión del gas de combustión
proporciona más energía que la necesaria para accionar el compresor de aire, que
el motor-generador eléctrico convierte el exceso de energía en energía eléctrica y
la exporta al sistema eléctrico de la refinería. La turbina de vapor se utiliza se
muestra en la Figura (5), para conducir el compresor de aire de combustión del
regenerador durante la creación de empresas de la planta de craqueo catalítico
fluido hasta que haya suficiente gas de escape de combustión para hacerse cargo
de esa tarea.
7 - 26
El gas de combustión expandido se encamina entonces a través de un vapor de
generación de la caldera (que se refiere como una caldera de CO ) donde el
monóxido de carbono en el gas de combustión se quema como combustible para
proporcionar vapor para uso en la refinería.
El gas de combustión de la caldera de CO se procesa a través de un precipitado
electrostático (ESP) para eliminar residual de materia particulada . El ESP elimina
las partículas en el intervalo de tamaño de 2 a 20 micrómetros de los gases de
combustión.
Figura 5: Un diagrama esquemático del sistema de recuperación de energía en una unidad de craqueo catalítico fluido.
7 - 27
2.5 TIPOS DE TURBO EXPANSORES
Los turboexpansores se pueden clasificar según el dispositivo de carga o
cojinetes.
Tres dispositivos de carga principales utilizados en turboexpansores son:
Compresores centrífugos
Generadores eléctricos
Frenos hidráulicos.
Con los compresores centrífugos y los generadores eléctricos de la potencia en el
eje de la turbo-expansor se recupera ya sea para volver a comprimir el gas de
proceso o para generar energía eléctrica la reducción de facturas de servicios
públicos.
Frenos hidráulicos se utilizan cuando el turbo-expansor es muy pequeño y la
cosecha de la potencia en el eje no es económicamente justificable.
Los rodamientos utilizados son o bien los rodamientos de aceite o cojinetes
magnéticos .
2.6 EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN
2.6.1 Compresores de Refrigeración
Existen tres tipos principales de compresores que se utilizan para ciclos básicos
de refrigeración por vapor, empleando los refrigerantes comunes, que incluyen:
El compresor centrífugo,
El compresor reciprocante
El compresor húmedo tipo tornillo rotatorio.
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El tipo de refrigerante utilizado, así como la carga de refrigeración influye en la
selección del tipo de compresor. Los sistemas de gran capacidad se manejan de
una manera más económica por medio de máquinas centrífugas.
Los compresores reciprocante se aplican de un modo más adecuado en sistemas
de 150 toneladas de refrigeración o menos, con requisitos de acondicionamiento
de aire y para trabajos especializados a bajas temperaturas, cuando los
volúmenes del gas de entrada no son muy grandes.
Los compresores de refrigeración se pueden encontrar de etapa sencilla o multi-
etapa. El número de etapas de compresión se determina de acuerdo a la relación
de compresión. La relación de compresión por etapas varía en el orden de 1.5 a
3.0 por etapa dependiendo de la carga de refrigeración y la velocidad del motor.
2.6.1.1. Compresores Centrífugos
Los compresores centrífugos están constituidos por una cubierta con uno o más
elementos rotatorios (álabes) que desplazan un volumen fijo al rotar. A las
temperaturas normales encontradas en la industria de procesamiento de gas, se
requieren compresores centrífugos de tres o cuatro etapas para servicios de
refrigeración.
Este tipo de compresores ofrece la posibilidad de utilizar economizadores flash
interetapas y permite múltiples niveles de temperatura de enfriamiento; lo cual
reduce la potencia de compresión. Los compresores centrífugos usualmente no
son económicos por debajo de 373 kW (500 hp) con motores eléctricos, y
alrededor de 597 kW (800 hp) con motores de turbina de gas, en cambio, por
encima de 746 Kw(1000 hp) el uso de éstos compresores se vuelve más
económico.
La capacidad de un compresor centrífugo se controla variando la velocidad del
motor o reduciendo la presión de succión o descarga. La reducción de la presión
de descarga puede causar oleaje, por lo cual también es posible recircular los
7 - 29
vapores de la descarga del compresor hacia la succión cuando este se encuentre
operando a baja carga; esto con el fin de evitar paro del equipo o también
problemas de oleaje. Sin embargo, esta recirculación resulta en potencia
desperdiciada y también es una de las principales desventajas de utilizar
compresores centrífugos.
2.6.1.2. Compresores Reciprocantes.
Los compresores reciprocante consisten de uno o más cilindros con un pistón que
se mueve desplazando un volumen positivo en su movimiento. Las temperaturas
de proceso generalmente indican dos etapas de compresión para equipos
reciprocante. Esto da la oportunidad de utilizar un economizador interetapa y
también un nivel adicional de enfriamiento. El ajuste de la capacidad se realiza
mediante variación de la velocidad, espacio libre variable en los separadores,
desmontadores de válvulas y recirculación del refrigerante hacia la succión.
Al igual que con los compresores centrífugos, la recirculación resulta en potencia
desperdiciada. También es posible restringir la presión de succión del refrigerante
entre el enfriador y el compresor para reducir la capacidad del cilindro.
Sin embargo, el control de la presión de succión puede ocasionar desperdicio de
potencia y la posibilidad de presiones de succión inferiores a la atmosférica, lo
cual debe evitarse.
2.6.1.3. Compresores Rotatorios.
Existe una aplicación limitada para los compresores rotatorios; ésta es el campo
de baja temperatura en el cual el compresor rotatorio sirve con el propósito de un
alto volumen en la etapa inferior o de baja presión (compresor booster).
Estos equipos son aplicables a condiciones de saturación en la succión que van
desde –87 °C hasta –20.6 °C con R-12, R-22, amoníaco y propano.
7 - 30
2.6.2. Tipos de Enfriadores
2.6.2.1. Enfriador Tipo Caldera (Kettle Type Chiller)
El tipo más común de enfriador empleado en la industria de procesamiento de gas
es el de tipo caldera. El refrigerante se expande dentro de la carcasa donde el
nivel de líquido se mantiene para sumergir completamente el haz de tubos de
proceso. Un control de nivel mantiene la cantidad apropiada de refrigerante líquido
en la carcasa.
Cuando se utiliza un enfriador tipo caldera, debe tomarse la precaución de proveer
un espacio adecuado para la expansión del vapor por encima del nivel de
refrigerante líquido. Este tipo de chiller diseñado u operado inadecuadamente es
probablemente la mayor causa de falla del compresor debido a arrastre de líquido.
La siguiente ecuación permite la determinación de la carga permisible de
refrigeración en lb/hr por pie cúbico de espacio de vapor:
Donde:
S.F.: factor de seguridad = ½
γ : tensión superficial (dinas/cm)
ρV: densidad del vapor (lb/pie3)
ρL: densidad del líquido (lb/pie3)
7 - 31
2.6.2.2. Enfriador de Placa (Plate-Fin Chiller)
Las plantas criogénicas modernas frecuentemente emplean intercambiadores de
placa para condensación y enfriamiento de gas. Cuando el diseño requiere de un
intercambiador gas-gas, un enfriador de gas y un intercambiador gas frío-gas
instalados en secuencia, es conveniente poner estas operaciones en un
intercambiador simple de placas.
Estos equipos también ofrecen ahorros significativos para aplicaciones a bajas
temperaturas donde se requiere acero inoxidable para unidades de tubo y
carcasa. También se pueden obtener ahorros importantes en la caída de presión
utilizando unidades simples o múltiples para servicios de refrigeración.
2.7 ANÁLISIS DE FALLAS Y POSIBLES SOLUCIONES
2.7.1 Fallos en cojinetes:
Los cojinetes son unos de los elementos esenciales, ya que es ahí donde va
apoyado el rotor y por tanto todo el sistema, también nos evitan el desplazamiento
hacia delante o detrás del sistema ya que la turbina provoca un empuje. Se utilizan
cojinetes antifricción ya que los rodamientos no aguantarían el paso de semejante
sistema, los cojinetes tienen una capa de un metal llamado Babit, que permite
girar al rotor con un rozamiento muy pequeño, pero es un metal muy delicado, que
hay q cuidar para evitar su degradación y por tanto el comienzo de posibles
problemas. Los posibles fallos que se pueden dar en esta pieza son los siguientes:
Desplazamiento axial excesivo
Fallos en la lubricación
Desgaste del material antifricción
Golpe y daño en material antifricción
Problemas en lubricación
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2.7.2 Fallos en alabes:
El fallo de los alabes es muye delicado, estos están sometidos a esfuerzos y
cargas térmicas muy grandes todo ellos girando a altas velocidades, lo que puede
provocar que pequeños defectos en su superficie se hagan importantes al poco
tiempo, pudiendo llegar a romper el alabe y provocando un gran desastre en el
interior de la turbina, a continuación algunos de los más importantes:
Impactos
Fisuras
Rotura por velocidad critica
Perdida de recubrimiento cerámico
Obstrucción de orificio de refrigeración
Corrosión
Erosión
Roces
Deformación por fluencia térmica
Sobre temperatura
2.7.3 Fallos de control y de la instrumentación
La probabilidad de fallo es estable en toda la vida del equipo, pero hay veces que
todo el sistema tiene que estar funcionando bien, pero que sean los sensores que
nos tendrían que indicar los fallos los que estén funcionando mal, y nos estén
dando fallos falsos que nos podrían hacer parar la central y a la hora de ir a la ver
la avería ver que todo está correcto y que ha sido un fallo del sensor que como
todo se puede estropear, por lo que para evitar estas falsas alarmas se utiliza el
sistema 2 de 3, esto es, tenemos 3 sensores para controlar la misma cosa de que
2 de esos 3 sensores nos adviertan los fallos debemos hacerles caso, ya que
puede ser que si solo fuese uno podría estar averiado.
Existen determinados factores que aumentan la probabilidad de fallo como son:
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Temperatura
Humedad
Polvo y suciedad
Tensión de alimentación
Los fallos más habituales que se dan en el sistema de control son los siguientes:
Sensores de temperatura
Sensores ópticos
El fallo más habitual de control es el fallo PLC, un autómata encargado de control,
por lo que mitigarlo en la medida de lo que sea posible se debe hacer:
El PLC debe ser redundante
Toda la instrumentación (incluidos sensores, transmisores, y tarjetas de bus de
datos) debe tenerse en stock en la planta.
2.7.4 Revisión anual
Si se realizan todas las actividades enunciadas en la lista, en realidad se están
eliminando todas las causas que provocan las anteriores más frecuentes, se
puede comprobar que eta revisión está orientada a evitar todos los problemas
habituales de las turbinas. La razón de alta disponibilidad de estos equipos cuando
se realizan el mantenimiento de forma rigurosa es que realmente se está actuando
sobre las causas que provoca las principales averías.
2.7.5 Analizador de vibraciones
Análisis de los espectros de vibración de turbina, reductor, y alternador a distintas
velocidades y en aceleración. Se verifica así la posible ausencia de problemas en
cojinetes, el estado de la alineación y el equilibrado de los tres equipos. Es
importante tener en cuenta que es mucho más adecuado realizar el análisis con
7 - 34
los detectores de posición del eje con los que van equipados las turbinas, en vez
de hacerlo con sensores tipo ‘acelerómetro’ que se interna en la carcasa.
2.7.6 Inspección boroscopica de alabes
Con esta tarea se comprueba el estado de los alabes, las posibles incrustaciones
que pueden haber aparecido en la superficie de estos y defectos en algunos de
ellos, por roces o impactos.
2.7.7 Apertura de cojinetes y comprobación de estado
Cambio de cojinetes si procede. La mayor parte de los cojinetes pueden
cambiarse o revisarse sin necesidad de abrir turbo-expansor. Esto garantiza un
funcionamiento ausente de vibración causadas por el mal estado de los cojinetes
de apoyo.
2.7.8 Cojinete de aceite, si procede (según análisis)
Si es necesario se sustituye el aceite pero no es habitual cambiar el aceite de
forma sistemática sin haber detectado síntomas de que esta en mal estado.
Esta acción evita trabajar con un aceite en mal estado y garantiza la ausencia de
problemas de lubricación.
2.7.9 Cambio de filtros de aceite
Esto garantiza el buen estado y la filtración de partículas extrañas.
7 - 35
2.7.10 Comprobación de pares de aprietos de tornillos
El apriete de tornillos de sujeción a la bancada y los tornillos de la carcasa, entre
otros, deben ser revisado. Esto evitara, entre otros, problemas de vibración
debidos a un deficiente anclaje.
2.7.11. Calibración de la instrumentación
Muchas de las señales incorrectas y medidas falsas provocan un mal
funcionamiento del turbo-expansor pueden ser evitados con una calibración
sistemática de toda la instrumentación.
2.7.12. Comprobación de la presión de vapor de sellos
La presión de sellos debe estar regulada a una presión determinada, ni más ni
menos, una menor presión hará que el vapor escape al exterior, se pierda
energía, y se quedan provocar algunos daños ( en algunos casos la contaminación
del aceite, al entra ese vapor en el cojinete, que suele estar muy cerca; en otros,
puede afectar a algún sensor de medida no preparado para recibir el vapor
caliente).
2.7.13. Mala calidad del aceite
El aceite lubricante, con el tiempo, pierde algunas de sus propiedades por
degradación de sus aditivos y se contamina con partículas metálicas y con agua.
La presencia de agua. De espumas, la variabilidad de la viscosidad con la
temperatura, EL cambio de viscosidad en un aceite degradado suelen ser las
causas de que están detrás de una vibración provocada por la mala calidad de
aceite. De ellas es la presencia de agua la más habitual, por lo que el análisis
7 - 36
periódico del aceite, el purgado del agua y la reparación de la causa que hace que
el agua entre en el circuito de lubricación con las mejores medidas preventivas.
2.7.14. Mal estado de cojinetes
Loa cojinetes están recubiertos de una capa de material antifricción, que es la que
se pierde. Por esta razón es necesario medir periódicamente las holguras entre el
eje y el cojinete, y el desplazamiento del eje para comprobar que los cojinetes aún
están en condiciones de permitir un funcionamiento correcto del turbo-expansor.
Estas tolerancias están indicadas siempre en el libro de operación y
mantenimiento que el fabricante entrega y es necesario respetar los intervalos de
medida de estas holguras y el cambio si esta comprobación revela la existencia de
un problema. El adecuado mantenimiento del sistema de lubricación constituye de
una manera innegable al alargar la vida de estos cojinetes, y de la misma forma,
un mantenimiento incorrecto del aceite, sus presiones y sus caudales provocan
una degradación acelerada de estos.
7 - 37
CAPÍTULO 3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
7 - 38
3.1 CONCLUSIONES
El funcionamiento eficaz de los turbo expansores es importante para las industrias
del mundo, pero como toda maquinaria, es necesario examinar y mantener
constante este equipo para producir los mejores resultados.
Es importante prestar importancia al mantenimiento de lso equipos principales
como los turboexpansores y no preocuparse en la misma medida de todos lso
equipos adicionales o auxilaires, esto es un grave error, pues una simple bomba
de refrigeración o un simple transmisor de presión pueden parar el proceso y
ocasionar un problema tan grave como un fallo en la turbina o en el generador.
Conviene, pues, prestar atención a todos aquellos equipos capaces de provocar
fallos críticos.
El uso del turbo expansor, no elimina la necesidad de la válvula de expansión
Joule Thompson que se usa en los sistemas convencionales de refrigeración En
un sistema turboexpansor la válvula normalmente se refiere a la válvula de bypass
del expansor permite una más eficiente arranqe y parada del turboexpansor.La
válvula también permite continuar el proceso si el turboexpansor queda offline o si
el caudal aumenta más alla de la capacidad de la velocidad del turboexpansor.
La diferencia principal entre el diseño J-T y turboexpansión es que la expansión
del gas es adiabática a través de la válvula. En un turboexpansor la expansión
sigue una ruta más cercana a la isentrópica. De modo que el diseño de la J-T
tiende ser menos eficiente por unidad de energía consumida que el turboexpansor.
7 - 39
3.2 RECOMENDACIONES
Durante el proceso de turbo expansión es necesario tomar ciertos cuidados en sus
turbinas, es necesario realizar ciertos mantenimientos para que de esta manera se
eviten problemas de contaminación del gas.
Los cojinetes son unos de los elementos esenciales, ya que es ahí donde va
apoyado el rotor y por tanto todo el sistema, también nos evitan el desplazamiento
hacia delante o detrás del sistema ya que la turbina provoca un empuje. Es por
ello que se deben prevenir de muchos aspectos como la humedad, corrosión, ya
que estos dañan el equipo y nos proporcionan resultados erróneos.
La calibración del instrumento de igual manera es un factor importante muchas de
las señales incorrectas y medidas falsas provocan un mal funcionamiento del
turbo-expansor pueden ser evitados con una calibración sistemática de toda la
instrumentación.
7 - 40
BIBLIOGRAFIA
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Schlumberger Basic Reservoir Engineering
Fundamentos de Ingeniería de YacimientosUNAM-FI-Sep 2013
Mecanismos de Empuje
Yacimientos de Gas
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