FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA...

II

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS

TEMA: “ANÁLISIS DESCRIPTIVO DEL PROCESO DE DESHIDRATACIÓN DE

AIRE CON TAMICES MOLECULARES EN LA REFINERÍA ESTATAL DE

ESMERALDAS”

TESIS DE GRADO

Previa la obtención del título de Tecnólogo de Petróleos

AUTOR: Cristian D. Puente C.

DIRECTOR: Ing. Fausto Ramos Aguirre M.Sc

Quito DM, Agosto 2011

III

DECLARACIÓN

Del contenido del presente trabajo se responsabiliza el autor.

Cristian D. Puente C.

C.I. 1722123567

Autor

IV

CERTIFICACIÓN DEL DIRECTOR DE TESIS

Quito 21 de agosto de 2011

Sr. Ing. MBA. MSc. Jorge Viteri Moya DECANO FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERIA

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA EQUINOCCIAL Presente.

De mi consideración:

Me permito infórmale que la tesis: “ANÁLISIS DESCRIPTIVO DEL PROCESO

DE DESHIDRATACIÓN DE AIRE CON TAMICES MOLECULARES EN

LA REFINERÍA ESTATAL DE ESMERALDAS””, realizada por el Señor

PUENTE CARRERA CRISTIAN DAVID, previa a la obtención del título de

TECNÓLOGO EN PETRÓLEOS, ha sido concluida bajo mi dirección y tutoría,

por lo tanto muy comedidamente solicito a su autoridad el tramite subsiguiente.

Por la atención a la presente, le anticipo mi agradecimiento.

Atentamente,

Ing. Fausto Ramos Aguirre M. Sc

DIRECTOR DE TESIS

V

CERTIFICACIÓN DE LA EMPRESA

VI

DEDICATORIA

A mis padres, con todo mi amor y cariño, por lo que valen, porque admiro su

fortaleza, y por lo que han hecho en mí. En gran parte gracias a sus consejos, valores

y apoyo incondicional, hoy puedo ver realizado el sueño de culminar esta carrera

dentro de mis estudios universitarios; por estas y muchas razones más, les dedico

todo mi trabajo y esfuerzo puesto para la realización de esta tesis.


VII

AGRADECIMIENTO

Primeramente a Dios que me ha dado la fortaleza espiritual durante este

ciclo de mi vida.

Muy especialmente a mis padres, quienes me ha enseñado con su ejemplo a

vencer todas las adversidades que la vida nos presenta, a ser mejor cada día,

y que con esfuerzo, esmero y amor se pueden cumplir todas las metas que

nos planeamos.

A mis hermanos, por brindarme todo su apoyo, comprensión y cariño

incondicional; por ser en mi vida una guía y una motivación para superarme

en todos los ámbitos.

A mi tutor, Ing. Fausto Ramos Aguirre M. Sc, quien me ha orientado, ha

compartido y ha asesorado durante el desarrollo de esta tesis con gran

esmero y sacrificio.

A la Universidad Tecnológica Equinoccial y en especial a la Facultad de

Ciencias de la Ingeniería, por permitirme ser parte de una generación de

triunfadores y gente productiva para el país.

A EP REFINERÍA EMERALDAS, por autorizarme a recopilar información

necesaria para la elaboración de mi tesis.


VIII

ÍNDICE DE CONTENIDOS

CARÁTULA…………………………………………………………………………. II

DECLARACIÓN……………………………………………………………………. III

CERTIFICACIÓN DEL DIRECTOR DE TESIS……………………...…………… IV

CERTIFICACCIÓN DE LA EMPRESA……………………………………………. V

DEDICATORIA…………………………………………………………………….. VI

AGRADECIMIENTO……………………………………………….……….…….. VII

ÍNDICE DE CONTENIDOS……………………………………………...…….…. VIII

ÍNDICE GENERAL………………………………………………………….….….. IX

ÍNDICE DE GRÁFICOS…………………………………….…………………..….. XV

ÍNDICE DE TABLAS………………………………………………..…………..... XVIII

ÍNDICICE ANEXOS…………………………………………..…………………… XIX

RESUMEN………………………………………………………………….………. XX

SUMMARY………………………………………………………………..……..…. XXI

IX

ÍNDICE GENERAL

CONTENIDO PÁG.

CAPÍTULO 1

1.1 INTRODUCCIÓN……………………………………………………………….

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………………………………………..

1.3 JUSTIFICACIÓN…………………………………………………………………

1.4 OBJETIVOS………………………………………………………………………..

1.4.1 OBJETIVO GENERAL…………………………………………………..

1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS……………………………………………..

1.5 METODOLOGÍA…………………………………………………………………

1.5.1 MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN……………………………………..

1.5.2 TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN……………………………………..

1.6 HIPÓTESIS……………………………………………………………………….

1.6.1 HIPÓTESIS GENERAL………………………………………………….

1.6.2 HIPÓTESIS ESPECÍFICAS………………………………………………

1.7 VARIABLES………………………………………………………………………

1.7.1 VARIABLES DEPENDIENTES……….…………………………………

1.7.2 VARIABLES INDEPENDIENTES………………………………………

1.7.3 VARIABLES INTERVINIENTES……………………………………….

CAPÍTULO II

2. MARCO TEÓRICO……………………………………………………………….

2.1 NEUMÁTICA………………………………………………………………….

2.2 VENTAJAS DE LA NEUMÁTICA…………………………………………..

2.3 DESVENTAJAS DE LA NEUMÁTICA……………………………………..

2.4 APLICACIONES DE LA NEUMÁTICA…………………………………….

2.5 PROPIEDADES DEL AIRE SECO…………………………………………..

2.5.1 PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO……………………………

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2.6 PRODUCCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO…………………………………..

2.6.1 COMPRESOR…………………………………………………………….

2.6.1.1 TIPOS DE COMPRESORES………………………………….

2.6.1.1.1 COMPRESOR DE PISTÓN……………………………

2.6.1.1.2 COMPRESOR DE DIAFRAGMA (MEMBRANA)…..

2.6.1.1.3 COMPRESOR MULTICELULAR (ALETAS)……….

2.6.1.1.4 COMPRESOR DE TORNILLO……………………….

2.6.1.1.5 COMPRESOR DE ROOTS……………………………

2.6.1.1.6 COMPRESOR AXIAL…………………………………

2.6.1.1.7 COMPRESOR RADIAL………………………………

2.6.1.1.8 COMPRESOR CENTRÍFUGO………………………..

2.7 ACCIONAMIENTO DEL COMPRESOR……………………………………

2.8 SELECCIÓN DEL COMPRESOR……………………………………………

2.9 TIPO DE APLICACIÓN……………………………………………………….

2.10 COMPRESORES PARA AIRE………………………………………………

2.11 TRATAMIENTO DE AIRE……………………………………………………

2.12 UNIDAD PREPARADORA DE AIRE (UPA o FRL)…………………………

2.13 FILTRADO DE AIRE COMPRIMIDO……..…………………………………

2.14 FILTROS DE AIRE……………………………………………………………

2.15 REGULACIÓN DE PRESIÓN……………………………………………….

2.16 LUBRICADORES DE AIRE COMPRIMIDO……..………………………...

2.17 ACUMULADORES…………………………………………………………..

2.18 TIPOS DE ACUMULADORES………………………………………………..

2.18.1 ACUMULADOR DE CONTRAPESO……………………………….

2.18.2 ACUMULADOR CARGADO POR MUELLE………………………

2.18.3 ACUMULADOR DE PISTÓN………………………………………..

2.18.4 ACUMULADOR DE GAS NO SEPARADO…………………………

2.18.5 ACUMULADOR DE DIAFRAGMA…………………………………

2.18.6 ACUMULADOR DE VEJIGA………………………………………..

2.19 CARACTERÍSTICAS DEL ACUMULADOR………………………………

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XI

2.20 DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO ………………………………

2.21 DIÁMETRO DE LAS TUBERÍAS……………………………………………

2.22 SECADO INDUSTRIAL DEL AIRE………………………………………….

2.22.1 SECADO POR ABSORCIÓN…………………………………………

2.22.2 SECADO POR ADSORCIÓN…………………………………………

2.22.3 SECADO POR ENFRIAMIENTO…………………………………….

2.22.4 SECADO POR GLICOL……………………………………………….

2.23 TAMIZ MOLECULAR………………………………………………………

2.23.1 CAPACIDADES DE ADSORCIÓN…………………………………

2.23.2 DIFERENCIA ENTRE ADSORCIÓN Y ABSORCIÓN……………...

2.24 TIPOS DE TAMICES MOLECULARES……………………………………..

CAPÍTULO III

3.1 DESCRIPCIÓN DE LA EP PETROECUADOR REFINERIA ESMERALDAS.

3.2 ESQUEMA DE REFINACIÓN…………………………………………………

3.3 UNIDADES DE PROCESO……………………………………………………..

3.3.1 UNIDAD NO CATALITICA 1…………………………………………..

3.3.2 UNIDAD NO CATALITICA 2…………………………………………..

3.3.3 DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA 1…………………………………….

3.3.4 DESTILACIÓN AL VACIO……………………………………………..

3.3.5 UNIDAD REDUCTORA DE VISCOSIDAD 1…………………………

3.3.6 OXIDADORA DE ASFALTOS………………………………………….

3.3.7 UNIDAD CATALÍTICA 1………………………………………………..

3.3.7.1 Craqueo Catalítico Fluido, FCC………………………………

3.3.7.2 Concentración de Gases, Gascon…………………………….

3.3.7.3 Merox 300………………………………………………………

3.3.7.4 Merox 200…………………………………………………….

3.3.8 UNIDAD CATALÍTICA 2………………………………………………

3.3.8.1 Hidrodesulfurizadora de Diesel, HDS…………………………

3.3.8.2 Tratamiento de gas combustible, U y U1. ……………………

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XII

3.3.8.3 Tratamiento de aguas amargas Z y Zl…………………………

3.3.8.4 Unidades de Recuperación de Azufre S y Sl…………………

3.3.9 UNIDAD CATALÍTICA 3……………………………………………….

3.3.9.1 Merox Jet Fuel…………………………………………………

3.3.9.2 Reforma UOP…………………………………………………

3.3.9.3 Hidrotratadora de Naftas, HDT…………………………………

3.3.9.4 Reformadora CCR…………………………………………….

3.3.10 UNIDAD DE TERMINALES…………………………………………

3.3.10.1 Sistema de Almacenamiento y Transferencias…………………

3.3.10.2 Llenaderas……………………………………………………..

3.3.10.3 Terminal Petrolero, TEPRE………………………………….

3.3.11 UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AGUAS…………………………

3.3.11.1 Agua Cruda…………………………………………………..

3.3.11.2 Agua Clarificada………………………………………………

3.3.11.3 Agua Filtrada………………………………………………….

3.3.11.4 Agua Desmineralizada…………………………………………

3.3.11.5 Agua de Enfriamiento…………………………………………

3.3.11.6 Tratamiento de efluentes……………………………………..

3.3.11.7 Sistema de Teas……………………………………………….

3.3.12 UNIDAD UTILIDADES……………………………………………..

3.3.12.1 Generación de Vapor…………………………………………..

3.3.12.2 Generación Eléctrica…………………………………………..

3.3.12.3 Distribución de combustibles…………………………………

3.3.12.4 Sistema de Aire……………………………………………….

3.4 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE AIRE……………………………..……

3.4.1 TOMA DE AIRE…………………………………………………………

3.4.2 COMPRESORES CENTRÍFUGOS……………………………………….

3.4.2.1 Principio de operación de los compresores centrífugos………

3.4.2.2 Precauciones de Seguridad……………………………………

3.4.2.3 Parada Automática de Emergencia……………………………

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XIII

3.4.2.4 Mantenimiento programado………………………………..…

3.4.2.5 Componentes del sistema de lubricación del compresor………

3.4.2.6 Depósito de Aire……………………………………………….

3.4.2.7 Bombas e Impulsores…………………………………………..

3.4.2.8 Refrigerante de Aceite…………………………………………

3.4.2.9 Filtros de Aceite………………………………………………..

3.4.2.10 Válvula de transferencia………………………………………..

3.4.2.11 Dispositivos de Seguridad, Control y Mando…………………

3.4.2.12 Características del aceite……………………………………….

3.5 ENFRIADORES (Aftercooler) ………………………………………………..

3.6 ACUMULADORES…………………………………………………………….

3.7 PRE-FILTROS………………………………………………………………….

3.8 CÁMARAS SECADORAS……………………………………………………..

3.8.1 Proceso de desecado en las cámaras desecantes. …………………………

3.8.2 Capacitadores y sensores eléctricos……………………………………….

3.8.3 Característica recomendada por el fabricante para las cámaras secadoras

del sistema de aire de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas….

3.9 ALÚMINA ACTIVADA……………………………………………………….

3.9.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA ALÚMINA ACTIVADA….

3.10 CAMBIO DE ALÚMINA ACTIVA EN EL SECADOR YME 1501 A………..

3.11 POST FILTROS………………………………………………………………..

3.12 CABEZAL DE DISTRIBUCIÓN (PICAL 1514)…………………………….

3.13 LINEAS DE DISTRIBUCIÓN…………………………………………………

3.13.1 Aire Instrumentos…………………………………………………….

3.13.2 Aire de Planta…………………………………………………………...

3.14 REQUERIMIENTOS DE AIRE……………………………………………….

CAPÍTULO IV

4.1 OBSERVACIONES REALIZADAS…………………………………………..

4.2 CALIDAD DEL AIRE DE LA CIUDAD DE ESMERALDAS………………..

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XIV

4.3 CALIDAD DEL AIRE EN LA EP PETROECUADOR REFINERIA

ESMERALDAS…………………………………………………………………..

4.4 CONDICIONES DEL PROCESO…………..…………………………………

4.5 CONDICIONES DE LOS EQUIPOS…………………………………………..

4.6 PASIVOS AMBIENTALES DE LOS EQUIPOS EN EL PROCESO DE

PRODUCCIÓN DE AIRE……………………………………………………..

4.7 MANEJO AMBIENTAL DE LA ALÚMINA ACTIVADA SATURADA DE

ACUERDO AL PLAN DE MANEJO AMBIENTAL (PMA) DE LA EP

PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS…………………………....

4.8 EFICIENCIA DEL PROCESO…………………………………………………

4.9 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO……………………………………….

4.10 MAPAS DE RIESGOS…………………………………………………………

CAPÍTULO V

5.1 CONCLUSIONES……………………………………………………………….

5.2 RECOMENDACIONES………………………………………………………..

GLOSARIO DE TÉRMINOS….……………………………..………………………..

BIBLIOGRAFÍA……………………………………………….……………………….

ANEXOS………………………………………………………………………………..

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XV

ÍNDICE DE GRÁFICOS

GRÁFICO PÁG.

GRÁFICO 2.1 COMPRESOR DE PISTÓN…………………………………..……….

GRÁFICO 2.2 COMPRESOR DE DIAFRAGMA…………………………..………..

GRÁFICO 2.3 COMPRESOR MULTICELULAR (ALETAS)………………………

GRÁFICO 2.4 COMPRESOR TORNILLO…………………………………..……….

GRÁFICO 2.5 COMPRESOR DE ROOTS………………………………………..….

GRÁFICO 2.6 COMPRESOR AXIAL………………………………………….…….

GRÁFICO 2.7 COMPRESOR RADIAL……………………………………..……….

GRÁFICO 2.8 COMPRESOR CENTRÍFUGO………………………………………

GRÁFICO 2.9 FILTRO DE AIRE……………………………………………..……..

GRÁFICO 2.10 REGULADOR DE PRESIÓN……………………………….………

GRÁFICO 2.11 LUBRICADOR DE AIRE COMPRIMIDO…………………….……

GRÁFICO 2.12 ACUMULADOR DE CONTRAPESO………………………………

GRÁFICO 2.13 ACUMULADOR CARGADO POR MUELLE………………….…

GRÁFICO 2.14 ACUMULADOR DE PISTÓN……………………………….….…

GRÁFICO 2.15 ACUMULADOR DE GAS NO SEPARADO………………………

GRÁFICO 2.16 ACUMULADOR DE DIAFRAGMA………………………………

GRÁFICO 2.17 ACUMULADOR DE VEJIGA………………………………………

GRÁFICO 2.18 PARTES DE UN ACUMULADOR…………………………………

GRÁFICO 2.19 SECADO POR ABSORCIÓN………………………………………

GRÁFICO 2.20 SECADO POR ADSORCIÓN………………………………………

GRÁFICO 2.21 SECADO POR ENFRIAMIENTO…………………………………

GRÁFICO 2.22 SECADO POR GLICOL…………………………………………...

GRÁFICO 2.23 CONDICIONES TIPICAS DE LA PLANTA DE SECADO POR

GLICOL………………………………………….………………………………………

GRÁFICO 2.24 TAMIZ MOLECULAR………………………………………………

GRÁFICO 2.25 DIFERENCIA ENTRE ADSORCIÓN Y ABSORCIÓN……………

GRÁFICO 2.26 TIERRA DE FULLER………………………………………………..

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XVI

GRÁFICO 2.27 ARCILLAS ACTIVADAS……………………………………………

GRÁFICO 2.28 BAUXITA……………………………………………………………

GRÁFICO 2.29 ALÚMINA…………………………………………………………..

GRÁFICO 2.30 CARBÓN ACTIVADO………………………………………………

GRÁFICO 2.31 GEL DEL SÍLICE…………………………………………………….

GRÁFICO 2.32 ZEOLITA……………………………………………………………..

GRÁFICO 3.1 ESQUEMA DE LA EP PETROECUADOR REFINERÍA

ESMERALDAS…………………………………………………………………..……

GRÁFICO 3.2 TOMA DE AIRE………………………………………………………

GRÁFICO 3.3 COMPRESORES SISTEMA ANTIGUO………………………………

GRÁFICO 3.4 COMPRESORES SISTEMA NUEVO………………………………

GRÁFICO 3.5 DIAGRAMA COMPRESOR CENTRÍFUGO…………………………

GRÁFICO 3.6 ENFRIADOR AFTERCOOLER……………………………………..

GRÁFICO 3.7 ACUMULADORES DE AIRE………………………………………….

GRÁFICO 3.8 PRE FILTROS DE AIRE COMPRIMIDO……………………………

GRÁFICO 3.9 CÁMARAS SECADORAS………………………………………….

GRÁFICO 3.10 PROCESO DE DESECADO………………………………………….

GRÁFICO 3.11 SENSOR DE HUMEDAD………………………………………….

GRÁFICO 3.12 SECADOR DE AIRE PNEUMATIC…………………………………

GRÁFICO 3.13 ALÚMINA ACTIVADA…………………………………………….

GRÁFICO 3.14 CAMARA DESPRESURIZADA……………………………………

GRÁFICO 3.15 EXTRACCIÓN DE LA ALÚMINA…………………………………

GRÁFICO 3.16 EXTRACCIÓN CON AGUA Y LAVADO…………………………

GRÁFICO 3.17 SECADO CON AIRE………………………………………………..

GRÁFICO 3.18 LLENADO CON ALÚMINA DE CAMARA DE SECADO……….

GRÁFICO 3.19 POST-FILTROS………………………………………………………

GRÁFICO 3.20 CABEZAL DE DISTRIBUCIÓN COMPRIMIDO SECO…………..

GRÁFICO 3.21 VÁLVULA DE CONTROL CON SISTEMA NEUMÁTICO………...

GRÁFICO 4.1 COMPRESORES ANTIGUOS…..……………………………………

GRÁFICO 4.2 AIRE EP PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS………....

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XVII

GRÁFICO 4.3 CONDICIONES DE LOS EQUIPOS……………………………….......

GRÁFICO 4.4 TAMIZ MOLECULAR SATURADA EN RECIPIENTES METALICOS..

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XVIII

ÍNDICE DE TABLAS

TABLAS PÁG.

Tabla 3.1 Unidades de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas…………….

Tabla 3.2 Condiciones de operación y características de los equipos del sistema de

aire de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas…………………………..…

Tabla 3.3 Recomendaciones del Fabricante para las cámaras secadoras…………..

Tabla 3.4 Condiciones Estándares de Diseño de Operación……………………….

Tabla 3.5 Especificaciones del Equipo de Secado 4000CABII-A4-B1F01C/S

ALÚMINA ACTIVADA……………………………………………………………..

Tabla 4.1 Situación geográfica y condiciones meteorológicas de la ciudad de

Esmeraldas………………………………………………………………………………

Tabla 4.2 Tipos de muestreos y niveles permitidos de contaminantes………………...

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XIX

ÍNDICE ANEXOS

ANEXOS PÁG.

ANEXO 1. TUBERIAS E INSTRUMENTOS DEL SITEMA DE AIRE SECCION 1……….

ANEXO 2. TUBERIAS E INSTRUMENTOS DEL SITEMA DE AIRE SECCION 2……….

ANEXO 3. NEMA (NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTERS ASSOCIATION)…….

ANEXO 4. HOJAS MSDC ALÚMINA ACTIVADA………………………………..............

ANEXO 5. MAPA DE RIESGOS 1…………………………………………………………..

ANEXO 6. MAPA DE RIESOG 2……………………………………………………………

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XX

RESUMEN

Este trabajo tiene como objetivo principal hacer un análisis descriptivo del proceso de

deshidratación del aire en la Refinería Esmeraldas de la Empresa EP PETROECUADOR,

la cual consta de cinco capítulos los cuales hacen referencia a:

En el primer CAPÍTULO (I) se define los objetivos, justificación del tema y los

métodos con los cuales se llevó a cabo esta tesis.

El segundo CAPÍTULO (II) se expone los conceptos básicos de neumática y de los

diferentes componentes de un sistema de aire, junto con ejemplos de cada uno de ellos, lo

cual nos permitirá conocer el funcionamiento de un sistema de aire.

El tercer CAPÍTULO (III) se hace una breve descripción de la Refinería Esmeraldas,

desde su construcción, sus diferentes ampliaciones, se especifica todos los productos que se

derivan del petróleo, como también se realiza una breve explicación de todas las unidades

que conforman la refinería, así también se expone todo lo referente a la deshidratación del

aire en el área de utilidades, permitiéndonos conocer sus funciones, para qué sirve y sobre

todo de que se trata este sistema.

El cuarto CAPÍTULO (IV) se expone las observaciones realizadas, condiciones del

proceso y equipos, como también se dan a conocer los pasivos ambientales, eficiencia,

mantenimientos y mapa de riesgos.

Posteriormente en el quinto CAPÍTULO (V) de acuerdo al análisis descriptivo y

trabajo de investigación desarrollado, se dan a conocer las conclusiones y

recomendaciones, anexos y fotografías.

XXI

SUMMARY

This job has as main objective to make a descriptive analysis of air drying process in the

Esmeraldas Refinery PETROECUADOR EP, which consists on five chapters which refer

to:

Chapter one (I) is defined objectives, justification for the subject and the methods by which

was held this view.

Chapter two (II) sets out the basics of pneumatics, explains basics of the different

components of an air along with examples of each, allowing us to see how an air system.

Third chapter (III) a brief description of the Esmeraldas refinery, since its construction, its

various extensions, specify all the products that are derived from petroleum, as is a brief

explanation of all the units of the refinery and also exposes everything related to the

dehydration of air in the area of utilities, letting us know their roles, what it is especially

concerned this system.

Fourth chapter (IV) is presented observations, process conditions and equipment, as well

as environmental liabilities discussed, efficiency, maintenance and risk map.

Later in the fifth (V) according to the descriptive analysis and research developed, we

present the conclusions and recommendations, schedules.

CAPÍTULO I

1

CAPÍTULO I

1.1. INTRODUCCIÓN

El área de utilidades en una refinería es de vital importancia ya que si esta no

funciona, los demás procesos tampoco.

Utilidades es la responsable de la producción o suministro de:

Energía eléctrica.

Vapor para procesos (50 150 y 600) psi

Aire (Planta, Procesos y de instrumentos.)

Agua para uso industrial y domestico.

Combustibles.

La producción de aire se la realiza mediante compresores y dependiendo del uso o

destino a este aire se lo somete a procesos de desecado para que no provoque daños

a equipos o procesos.

El objetivo de este trabajo es analizar la producción y procesamiento del aire en la

EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas.

1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.2.1. El desconocimiento de las condiciones actuales de los equipos que se encuentran en

el proceso de deshidratación del aire puede ser perjudicial, ya que, si no existe un

adecuado mantenimiento y control del proceso, la refinería puede verse seriamente

afectada.

1.2.2. El no tener las condiciones adecuadas en el proceso de deshidratación del aire, tales

como presión, volúmenes, capacidad, humedad del aire, podrían representar un daño

grave en toda la planta, esto se debe a que es uno de los más importantes procesos

dentro de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas.

2

1.2.3. El porcentaje de humedad del aire en toda industria es de alta importancia, ya que si

no se tiene un adecuado nivel calidad de aire seco, todas las herramientas y

maquinarias que utilizan dicho aire tendrán problemas de corrosión, reducción de

la vida útil y problemas de eficiencia.

1.2.4. Si el aire para instrumentos no cumple con las especificaciones de contenido de

humedad, provocara daños en equipos eléctricos y electrónicos integrantes del

sistema de control y adquisición de datos (SCADA) en la EP PETROECUADOR

Refinería Esmeraldas., lo que resultará en la paralización de procesos con

gravísimos daños.

1.3. JUSTIFICACIÓN

Realizar un análisis descriptivo del proceso de deshidratación del aire a través de tamices

moleculares en la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas., otras industrias y en toda

locación petrolera será importante, debido a la presencia de humedad en el aire por lo cual

en los equipos neumáticos y eléctricos producen corrosión, baja de presión en los equipos,

reducción de eficiencia, disminución significativamente de la vida útil de los mismos y

herramientas. El desecado ayuda a disminuir el porcentaje de humedad del aire, para

obtener un aire seco y que será utilizado en todas las maquinaria y procesos.

En la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas, es necesario determinar el porcentaje

de humedad con que el aire ingresa a los compresores, el porcentaje de humedad de los

desecadores de alúmina activada, la presión tanto en salida y entrada de los compresores,

salchicha de almacenamiento, columna de desecado. Con esta información actualizada se

realizará un análisis descriptivo adecuado de las condiciones actuales del proceso.

Los resultados de este análisis descriptivo permitirán recomendar a la

EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas sugerencias operativas para el proceso de

deshidratación de aire con tamices moleculares.

3

Existen otros métodos de desecado de aire que se aplican en el área petrolera por ejemplo:

El desecado con glicoles (Mono, Di o Trietilenglicol)

Inyección en la línea aire de inhibidores termodinámicos como metanol, glicoles.

Inyección de inhibidores cinéticos

Deshidratación con tamices moleculares

Para el presente trabajo se realiza el análisis de deshidratación con tamices moleculares ya

que este es el sistema instalado en la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas..

1.4. OBJETIVOS

1.4.1. OBJETIVO GENERAL

Verificar las condiciones operacionales de maquinarias y equipos que intervienen en el

proceso de deshidratación del aire con tamices moleculares en la Refinería Estatal

Esmeraldas, y analizar los resultados actuales de este proceso.

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1.4.2.1 Describir los diferentes equipos que se encuentran dentro del proceso de

deshidratación del aire en la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas. .

1.4.2.2 Determinar las condiciones de operación del proceso tales como: presión de aire en

la entrada y salida de los compresores, presión de entrada y salida de la salchicha de

almacenamiento y presión de entrada y salida de la columna de deshidratación,

caudales de entrada y salida, rendimientos. Equipos de medición y distribución del

producto.

4

1.4.2.3 Analizar la calidad del aire al ingreso a los compresores y a la salida de los

desecadores de alúmina activa.

1.5. METOLOGÍA

La metodología a ser utilizada es:

1.5.1. MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN

Para el desarrollo de ésta tesis se utilizará:

MÉTODO ANALÍTICO.- Permitirá estudiar detalladamente las condiciones operativas

del proceso de deshidratación de aire

MÉTODO DEDUCTIVO.- Con los datos obtenidos se realizará el análisis descriptivo

del proceso de deshidratación de aire con tamices moleculares en la EP

PETROECUADOR Refinería Esmeraldas.

1.5.2. TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN

Las técnicas de investigación que se manejara son:

OBSERVACIÓN DE CAMPO.- Esta técnica es muy importante porque permitirá

observar los diferentes problemas existentes en el proceso de deshidratación del aire y se

determinará las condiciones actuales de operación, porcentaje de humedad en los diferentes

equipos que comprenden este proceso, con lo cual se realizara el análisis descriptivo del

proceso, recomendaciones sobre optimizaciones, eficiencias, tiempo de proceso, ciclos de

regeneración de las columnas de alúmina y tiempo de vida útil de los equipos.

5

1.6. HIPÓTESIS

Las hipótesis formuladas para esta tesis son:

1.6.1 HIPÓTESIS GENERAL

Si no se controla la calidad del aire para procesos, planta e instrumentos se provocara

grandes daños a la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas.

1.6.2 HIPÓTESIS ESPECÍFICAS

El proceso de desecado de aire con tamices moleculares esta actualmente instalado

en la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas. y es el más adecuado.

La calidad de aire producido es la adecuada para los procesos.

El proceso es económicamente sustentable.

1.7. VARIABLES

Las variables que se tomaran en cuenta son:

1.7.1 VARIABLES DEPENDIENTES.

1.7.1.1 Si se realiza un adecuado análisis descriptivo del proceso de deshidratación del aire

con tamices moleculares se logrará determinar las condiciones actuales en la EP


6

1.7.1.2 Si se realiza dicho análisis descriptivo del proceso de deshidratación del aire con

tamices moleculares se logrará diagnosticar los problemas existentes en los equipos que

conforman el proceso en la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas.

1.7.1.3 Si se realiza un correcto análisis descriptivo del proceso de deshidratación del aire

con tamices moleculares, se logrará tener un diagnóstico de las condiciones actuales de los

equipos e instrumentos de este proceso.

1.7.2 VARIABLES INDEPENDIENTES.

El análisis descriptivo del proceso de deshidratación del aire con tamices moleculares se

obtendrá un adecuado funcionamiento con datos actualizados de funcionamiento de la EP

PETROECUADOR Refinería Esmeraldas, permitirá tener optimización de los equipos

que utilizan este aire deshidratado, a la vez se puede aumentar la vida útil y operación de

los mismos.

1.7.3 VARIABLES INTERVINIENTES

1.7.3.1 Problemas en los equipos de presión neumática.

1.7.3.2 Mejor funcionamiento del proceso.

1.7.3.3 Optimizar las facilidades de operación del proceso.

1.7.3.4 Eficiencia.

CAPÍTULO II

7

CAPÍTULO II

2. MARCO TEÓRICO

A continuación se exponen los conceptos básicos de neumática y los componentes de un

sistema de aire junto, con ejemplos de cada uno de ellos, lo cual nos permitirá conocer el

funcionamiento de un sistema de aire.

2.1. NEUMÁTICA

La palabra “neumática” proviene del griego “pneuma” que significa aliento o soplo.

Aunque el término debe aplicarse en general al estudio del comportamiento de los gases,

este término se ha adecuado para comprender casi exclusivamente los fenómenos de

aire comprimido. 1

La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de

la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material

elástico y por tanto, al aplicarle una fuerza, se comprime, mantiene esta compresión y

devolverá la energía acumulada cuando se le permita expandirse, según la ley de los gases

ideales.

Existen variados sistemas de transmisión de energía para generar y controlar un

movimiento, entre otros se encuentran los sistemas mecánico, que emplean elementos

1 BÁEZ Portilla., Diccionario de Terminología Empleada en Refinería, Refinería Estatal Esmeraldas.,

El Petróleo en Ecuador y el Mundo(2001) pp. 24

http://es.wikipedia.org/wiki/Aire_comprimido

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales

8

tales como engranajes, palancas, transmisiones por correas, cadenas, etc. Sistemas

eléctricos que utilizan motores, alternadores, transformadores, conmutadores, etc., oleo

hidráulicos donde se usan bombas, motores, cilindros, válvulas, etc., y neumáticos

compresores, actuadores lineales y rotativos, válvulas, etc.

Los sistemas neumáticos proporcionan la energía necesaria para controlar una amplia

gama de maquinaria y equipamiento industrial, además los sistemas neumáticos lo hacen

con aire comprimido.

2.2. VENTAJAS DE LA NEUMÁTICA

El aire es de fácil captación y abunda en la tierra.

El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no existen riesgos de chispas.

Los actuadores pueden trabajar a velocidades razonablemente altas y fácilmente

regulables.

El trabajo con aire no daña los componentes de un circuito por efecto de golpes de

ariete.

Las sobrecargas no constituyen situaciones peligrosas o que dañen los equipos en

forma permanente.

Los cambios de temperatura no afectan en forma significativa.

Energía limpia.

Cambios instantáneos de sentido

9

2.3. DESVENTAJAS DE LA NEUMÁTICA

En circuitos muy extensos se producen pérdidas de cargas considerables.

Requiere de instalaciones especiales para recuperar el aire previamente empleado.

Las presiones a las que trabajan normalmente, no permiten aplicar grandes fuerzas.

Altos niveles de ruido generados por la descarga del aire hacia la atmósfera

2.4. APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA NEUMÁTICA

En la industria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada

para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la

línea de producción, para estos efectos se utiliza con regularidad la energía

proporcionada por fluidos comprimidos. Se tiene entre otros:

Maquinaria para toda la industria.

Máquinas, herramientas e instrumentos.

Maquinaria para la elaboración de alimentos.

Equipamiento para robótica y manipulación automatizada.

Equipo para montaje industrial.

Maquinaria para la minería.

Maquinaria para la industria siderúrgica.

10

Etc.

Otras aplicaciones dan en sistemas propios de vehículos automotores, como

automóviles, aplicaciones aeroespaciales y aplicaciones navales, por otro lado se pueden

tener aplicaciones en el campo de la medicina y en general en todas aquellas áreas

en que se requiere movimientos muy controlados y de alta precisión, así se tiene:

Aplicación automotriz: suspensión, frenos, dirección, refrigeración, etc.

Aplicación Aeronáutica: timones, alerones, trenes de aterrizaje, frenos, simuladores,

equipos de mantenimiento aeronáutico, etc.

Aplicación Naval: timón, mecanismos de transmisión, sistemas de mandos, sistemas

especializados de embarcaciones o buques militares.

Aplicación Medicina: Instrumental quirúrgico, mesas de operaciones, camas de

hospital, sillas e instrumental odontológico, etc.

2.5. PROPIEDADES DEL AIRE SECO

El aire comprimido por sus características que presenta de no tener forma ni volumen

definidos, además toma la forma del recipiente que lo contiene, y sus fuerzas de cohesión

son inestables. Es lo que da una gran aplicación en la neumática y por lo cual se ha podido

expandir en tan corto tiempo y con tanta rapidez. Esto se debe, entre otras cosas, a que en la

solución de algunos problemas de automatización no puede disponerse de otro medio que

sea más simple y más económico.

11

2.5.1. PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO 2

• Abundante: Está disponible para su compresión prácticamente en todo el mundo, en

cantidades ilimitadas.

• Transporte: El aire comprimido puede ser fácilmente transportado por tuberías, incluso a

grandes distancias. No es necesario disponer tuberías de retorno.

• Almacenable: No es preciso que un compresor permanezca continuamente en servicio. El

aire comprimido puede almacenarse en depósitos y tomarse de éstos. Además, se puede

transportar en recipientes (botellas).

• Temperatura: El aire comprimido es insensible a las variaciones de temperatura,

garantiza un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas.

• Antideflagrante: No existe ningún riesgo de explosión ni incendio; por lo tanto, no es

necesario disponer instalaciones antideflagrantes, que son caras.

• Limpio: El aire comprimido es limpio y, en caso de faltas de estanqueidad en elementos,

no produce ningún ensuciamiento Esto es muy importante por ejemplo, en las industrias

alimenticias, de la madera, textiles y del cuero.

• Constitución de los elementos: La concepción de los elementos de trabajo es simple si,

por tanto, precio económico.

• Velocidad: Es un medio de trabajo muy rápido y, por eso, permite obtener velocidades de

trabajo muy elevadas.

• A prueba de sobrecargas: Las herramientas y elementos de trabajo neumáticos pueden

hasta su parada completa sin riesgo alguno de sobrecargas.

2 http://electroneumatica.blogspot.com/2008/03/algunas-propiedades-del-aire-comprimido.html

12

Para delimitar el campo de utilización de la neumática es preciso conocer también las

propiedades adversas.

• Preparación: El aire comprimido debe ser preparado, antes de su utilización. Es preciso

eliminar impurezas y humedad (al objeto de evitar un desgaste prematuro de los

componentes).

• Compresible: Con aire comprimido no es posible obtener para los émbolos velocidades

uniformes y constantes.

• Fuerza: El aire comprimido es económico sólo hasta cierta fuerza. Condicionado por la

presión de servicio normalmente usual de 700 kPa (7 bar), el límite, también en función de

la carrera y la velocidad, es de 20.000 a 30.000 N (2000 a 3000 kp).

• Escape: El escape de aire produce ruido. No obstante, este problema ya se ha resuelto en

gran parte, gracias al desarrollo de materiales insonorizantes.

• Costos: El aire comprimido es una fuente de energía relativamente cara ; este elevado

costo se compensa en su mayor parte por los elementos de precio económico y el buen

rendimiento (cadencias elevadas).

2.6. PRODUCCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO

Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al

valor de trabajo deseado. La neumática constituye una herramienta muy importante dentro

del control automático en la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas y dentro de

cualquier industria, enumeramos aquí los conceptos más importantes destinados a operarios

y encargados de mantenimiento y producción de aire.

13

2.6.1. COMPRESOR

El compresor es una máquina cuyo objetivo es lograr que el aire a la salida de éste

tenga un nivel de presión mayor, este propósito lo logrará el compresor al absorber una

determinada cantidad de energía la que finalmente se transformará mediante algún

mecanismo en energía de presión o energía neumática.

El principio mediante el cual se logra el aumento de presión puede ser de dos tipos.

1. Principio de desplazamiento.

Se refiere en este caso al hecho de que el aumento de presión se logra por compresión, es

decir, el compresor admite una cantidad de aire atmosférico y posteriormente reduce

su volumen, a causa de la reducción del volumen necesariamente se eleva la

presión.

2. Principio dinámico

En este caso el aumento de presión se logra de una manera diferente al ingresar el aire al

compresor, este le comunica una gran cantidad de energía cinética con lo cual aumenta la

velocidad del aire. A la salida del compresor por la construcción interna de éste, la

velocidad disminuye, disminuyendo también la energía cinética. Esta disminución permite

que una parte de la energía se transforme en energía de presión o neumática.

14

2.6.1.1. TIPOS DE COMPRESORES

Como podemos darnos cuenta en la industria existen un gran número de compresores con

los cuales se puede trabajar dependiendo el tipo de necesidad y tipo de trabajo que se

requiere, lo cual permite realizar una adecuada selección del compresor previo un estudio y

análisis tomando en cuenta estas variantes como pueden ser: temperaturas, caudales, tipos

de fluidos, viscosidades, tiempo de trabajo, área de trabajo, potencia requerida (HP),

capacidad, costo, etc., Tomando en cuenta estos parámetros y después de haber realizado

un correcto análisis se podrá determinar el compresor más idóneo para la planta o industria.

2.6.1.1.1. COMPRESOR DE PISTÓN

Este compresor funciona en base a un mecanismo de excéntrica que controla el

movimiento alternativo de los pistones en el cilindro como se puede ver en el gráfico 2.1.

Cuando el pistón hace la carrera de retroceso aumenta el volumen de la cámara por lo que

aumenta el volumen de la cámara, por lo que disminuye la presión interna, esto a su vez

provoca la apertura de la válvula de admisión permitiendo la entrada de aire al cilindro.

Una vez que el pistón ha llegado al punto muerto inferior inicia su carrera ascendente,

cerrándose la válvula de aspiración y disminuyendo el volumen disponible para el aire, esta

situación origina un aumento de presión que finalmente abre la válvula de descarga

permitiendo la salida del aire comprimido ya sea a una segunda etapa o bien al

acumulador.

15

GRÁFICO 2.1: COMPRESOR DE PISTÓN

Fuente: Manual Hidráulica Neumática – “Inacap”

Elaborado por: Cristian D. Puente C.

Es el compresor más difundido a nivel industrial, dada su capacidad de trabajar en

cualquier rango de presión. Normalmente, se fabrican de una etapa hasta presiones de 5

bar, de dos etapas para presiones de 5 a 10 bar y para presiones mayores, 3 o más

etapas. Algunos fabricantes ya están usando tecnología denominada libre de aceite,

vale decir, sus compresores no utilizan aceite lo que los hace muy apetecibles para la

industria químico farmacéutica y hospitales.

16

2.6.1.1.2. COMPRESOR DE DIAFRAGMA (MEMBRANA)

El movimiento obtenido del motor, acciona una excéntrica y por su intermedio el

conjunto biela – pistón. Esta acción somete a la membrana a un vaivén de

desplazamientos cortos e intermitentes que desarrolla el principio de aspiración y

compresión. Como se indica en el gráfico 2.2.

GRÁFICO 2.2: COMPRESOR DE DIAFRAGMA



17

Debido a que el aire no entra en contacto con elementos lubricados, el aire comprimido

resulta de una mayor pureza, por lo que lo hace especialmente aplicable en industrias

alimenticias, farmacéuticas, químicas y hospitales.

2.6.1.1.3. COMPRESOR MULTICELULAR (ALETAS)

El rotor gira accionado por el eje del motor ubicado en forma excéntrica en el interior de

una carcasa. Este rotor es provisto de un cierto número de aletas que se ajustan a la

superficie interior de la carcasa por acción de la fuerza centrífuga, formando verdaderas

células o cámaras que aumentan el volumen en una primera etapa.

Este aumento de volumen conlleva una disminución de la presión por lo cual se produce la

aspiración de aire desde la atmósfera. En la otra parte del ciclo las cámaras comienzan a

reducir paulatinamente su volumen con lo cual se logra el aumento de presión, como se

indica en el gráfico 2.3.

Tiene la ventaja de generar grandes cantidades de aire pero con vestigios de aceite, por lo

que en aquellas empresas en que no es indispensable la esterilidad presta un gran servicio,

al mismo tiempo el aceite pulverizado en el aire lubrica las válvulas y elementos de

control y potencia.

18

GRÁFICO 2.3: COMPRESOR MULTICELULAR



2.6.1.1.4. COMPRESOR DE TORNILLO

Los tornillos del tipo helicoidal engranan con sus perfiles y de ese modo se logra reducir el

espacio de que dispone el aire, como se puede visualizar en el gráfico 2.4. Esta

situación genera un aumento de la presión interna del aire y además por la rotación y el

sentido de las hélices es impulsado hacia el extremo opuesto.

Los ciclos se traslapan, con lo cual se logra un flujo continuo. A fin de evitar el

desgaste de los tornillos, estos no se tocan entre sí, ni tampoco con la carcasa, lo cual obliga

19

a utilizar un mecanismo de transmisión externo que permita sincronizar el movimiento de

ambos elementos.

Entrega caudales y presiones medios altos (600 a 40000m³/h y 25 bar) pero menos

presencia de aceite que el de paletas. Ampliamente utilizado en la industria de la madera,

por su limpieza y capacidad. 3

GRÁFICO 2.4: COMPRESOR TORNILLO



3 http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica2.htm

http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica2.htm

20

2.6.1.1.5. COMPRESOR DE ROOTS

En este tipo de compresores el aire es tomado en la entrada por los denominados

émbolos rotativos y trasladado hasta la descarga, modificando ligeramente el volumen y

por lo tanto el nivel de presiones que se alcanza es relativamente bajo entre 1 y 2 bar.

GRÁFICO 2.5: COMPRESOR DE ROOTS



Como ventaja presenta el hecho que puede proporcionar un gran caudal, lo que lo hace

especial para empresas que requieren soplar, mover gran cantidad de aire, su uso es muy

limitado.

21

El accionamiento también se asegura exteriormente, ya que por la forma de los elementos

y la acción del roce no es conveniente que los émbolos entren en contacto. Una

representación clara del compresor de roots se muestra en el gráfico 2.5.

2.6.1.1.6. COMPRESOR AXIAL

El proceso de obtener un aumento de la energía de presión a la salida del compresor se

logra de la siguiente manera. La rotación acelera el fluido en el sentido axial

comunicándole de esta forma una gran cantidad de energía cinética a la salida del

compresor, y por la forma constructiva, se le ofrece al aire un mayor espacio de modo que

obligan a una reducción de la velocidad.

GRÁFICO 2.6: COMPRESOR AXIAL

Fuente: Manual Hidráulica Neumática – “Inacap” Elaborado por: Cristian D. Puente C.

22

Esta reducción se traduce en una disminución de la energía cinética, lo que se

justifica por haberse transformado en energía de presión como se puede visualizar en la

gráfica 2.6.

Con este tipo de compresor se pueden lograr grandes caudales (200.000 a 500.000 m³/h)

con flujo uniforme pero a presiones relativamente bajas (5 bar).

2.6.1.1.7. COMPRESOR RADIAL

En este caso, como se indica en el gráfico 2.7, el aumento de presión del aire se obtiene

utilizando el mismo principio anterior, con la diferencia de que en este caso el fluido es

impulsado una o más veces en el sentido radial. Por efecto de la rotación, los álabes

comunican energía cinética y lo dirigen radialmente hacia fuera, hasta encontrarse con la

pared o carcasa que lo retorna al centro, cambiando su dirección.

En esta parte del proceso el aire dispone de un mayor espacio disminuyendo por

tanto la velocidad y la energía cinética, lo que se traduce en la transformación de

presión. Este proceso se realiza tres veces en el caso de la figura, por lo cual el

compresor es de tres etapas. Se logran grandes caudales pero a presiones también

bajas. El flujo obtenido es uniforme.

23

GRÁFICO 2.7: COMPRESOR RADIAL


2.6.1.1.8. COMPRESOR CENTRÍFUGO

Los compresores centrífugos son los equipos de compresión que más se han

desarrollado en los últimos años. Esto se debe a que en muchas aplicaciones han resultado

más eficientes que los compresores reciprocantes, esta eficiencia se expresa en

términos del consumo total de energía por unidad de costo y por unidad de peso

del sistema compresor. Este factor, por ejemplo, ha sido determinante en la selección

de los sistemas que deben instalarse en las plataformas construidas costa afuera.

Los compresores centrífugos pueden ser máquinas tanto de una sola etapa, como de etapas

múltiples, ya sean de impulsión directa o indirecta a través de engranajes; estos

compresores se subdividen a su vez en dos tipos principales de acuerdo a su carcasa, en

24

tal sentido se tienen: carcasa dividida en forma horizontal y carcasa dividida en

forma vertical, también conocidos como compresores tipo barril; los primeros manejan

altos valores de flujo y baja relación de compresión, tienen gran aplicación en líneas de

transmisión y procesos; los de tipo barril manejan valores de flujo de medios a altos y alta

relación de compresión son empleados; en aplicaciones de levantamiento artificial,

reinyección, almacenamiento, etc. En la gráfico 2.8 se representa también un esquema

de un compresor centrífugo, donde se observa parte del manejo del cilindro compresor.

GRÁFICO 2.8: COMPRESOR CENTRÍFUGO

Fuente: Centrifugal Compressors, Rolls Royce


Estos equipos han tenido un gran desarrollo, en los últimos años, debido

fundamentalmente al consumo total de energía por unidad de costo y por unidad de

25

peso del sistema compresor, teniendo como función la compresión del gas natural. En estos

casos el gas es acelerado por el movimiento de aspas en rápida rotación, corriente arr iba

dispositivos internos convierten esa energía cinética en presión a la descarga.

2.7. ACCIONAMIENTO DEL COMPRESOR

Normalmente la energía mecánica que requiere el compresor se obtiene de un motor

eléctrico dadas las ventajas que presenta utilizar este tipo de energía.

Generalmente el motor gira un número de rpm fijo por lo cual se hace necesario regular el

movimiento a través de un sistema de transmisión compuesto en la mayoría de los casos

por un sistema de poleas y correas.

Aunque la aplicación anterior es la más difundida y utilizada industrialmente, el

elemento de accionamiento también puede ser un motor de combustión interna. Este

tipo de energía es especialmente útil para trabajos en terreno en que no se cuenta con

electricidad.

2.8. SELECCIÓN DEL COMPRESOR

El tipo de aplicación determina el tipo de compresor. Para presiones muy elevadas (20.000

psig) solo se pueden lograr con compresores reciprocantes. Por otro lado para alto volumen

(`150.000 cfm) y presiones del orden de los 30psig, solo se pueden lograr con unidades

dinámicas radiales o axiales. Generalmente se utiliza compresores centrífugos.

26

2.9. TIPO DE APLICACIÓN

Se dan dos grupos de aplicación del aire comprimido, uno es para propósitos de potencia y

el otro es para gases de proceso en refinerías y plantas químicas. Los requerimientos para

ambos grupos pueden variar sustancialmente, pero la selección del quipo debe registrar por

criterios económicos.

2.10. COMPRESORES PARA AIRE

Las presiones de descarga pueden llegar hasta 4.000 psig. El rango más usual es de 125psig

o menos. Para este último rango, aplican los compresores reciprocantes, de tornillos y

dinámicos, su selección depende en gran parte por la capacidad requerida. Además se debe

considerar los siguientes aspectos:

Requerimientos de Potencia: El mejor es el axial, seguido del centrifugo y luego

los de tornillo y pistones.

Confiabilidad: Todos los tipos son confiables. Unidades de tamaño moderado

requieren un “overhole” cada cinco años mientras que las de trabajo pesado lo

requieren pocas veces durante su vida útil.

Fundaciones: Los compresores alternativos requieren aislamiento de vibraciones y

en los de gran tamaño, requieren fundaciones especiales.

Control de capacidad: Hay que considerar la variación en la demanda. Usualmente

va desde cero hasta la máxima capacidad del compresor, dependiendo del tipo de

compresor varia la eficiencia energética para asumir las condiciones cambiantes. El

compresor recíprocamente esta favorecido bajo este aparato.

27

Aire libre de aceite: Los que ms se adaptan son los de tornillo y los dinámicos.

Existen construcciones especiales de reciprocantes libre de aceite. Los de aspas

deslizantes quedan excluidos.

Costo del aire: El costo del aire comprimido es un rubro importante, al seleccionar

un compresor siempre se debe evaluar este aspecto. El costo del compresor domina

la inversión inicial de la instalación y su consumo de energía su vida útil supera de

lejos el valor del equipo. Esto significa que se justifica invertir en un equipo más

eficiente.

Recomendaciones especiales:

o Factor de carga: aumenta en instalaciones pequeñas donde solo se tiene uno

o dos compresores. El factor de carga se define, como la relación entre la

demanda máxima medida, para las condiciones de operación más exigentes,

respecto a la capacidad nominal de generación más exigentes, respecto a la

capacidad nominal de generación del o los compresores. Este valor nunca

debe ser 100% y se recomienda entre 50% y 80% dependiendo del tamaño,

tipo y cantidad de compresores de la instalación. Un factor de carga

apropiado resulta en:

1. Presión disponible más uniforme, incluso en los periodos de

demanda máxima.

2. Periodos de enfriamiento de las unidades, especialmente

importante para las que son enfriadas por aire.

3. Disminución del mantenimiento

4. Capacidad de reserva disponible inmediata sin requerirse de

inversiones inmediatas.

28

2.11. TRATAMIENTO DE AIRE

Deben eliminarse todas las impurezas del aire, ya sea antes de su introducción en la

red distribuidora o antes de su utilización. Las impurezas que contiene el aire pueden

ser:

Sólidas. Polvo atmosférico y partículas del interior de las instalaciones

Líquidas. Agua y niebla de aceite.

Gaseosas. Vapor de agua y aceite

Los inconvenientes que estas partículas pueden generar son:

Sólidas. Desgaste y abrasiones, obstrucciones en los conductos pequeños.

Líquidas y gaseosas. El aceite que proviene de la lubricación de los

compresores provoca: formación de partículas carbonases y depósitos gomosos

por oxidación y contaminación del ambiente al descargar las válvulas.

Por otro lado el agua en forma de vapor provoca: oxidación de tuberías y

elementos, disminución de los pasos efectivos de las tuberías y elementos al

acumularse las condensaciones, mal acabado en operaciones de pintura.

En la actualidad se ha desarrollado y se está difundiendo cada vez con mayor velocidad los

compresores libres de aceite, especialmente desarrollado para la industria alimenticia y

farmacéutica, estos pueden ser del tipo pistón o tornillo, la gran ventaja de estos

equipos es la entrega de un aire limpio, de alta pureza, pero siempre necesita un

sistema de filtración posterior.

Hay que dedicar especial atención a la humedad que contiene el aire comprimido.

29

El agua (humedad) llega al interior de la red con el aire que aspira el compresor. La

cantidad de humedad depende en primer lugar de la humedad relativa del aire, que a su vez

depende de la temperatura del aire y de las condiciones climatológicas.

La humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en un m3 de aire. 4

El grado de saturación es la cantidad de agua que un m3 de aire puede absorber, como

máximo, a la temperatura considerada. La humedad es entonces del 100% , como máximo

(temperatura del punto de rocío).

2.12. UNIDAD PREPARADORA DE AIRE (UPA o FRL)

Es una unidad que acondiciona el aire para su utilización en los elementos de trabajo, es

decir, realízale filtrado, drenajes de líquido, reduce la presión al nivel requerido y

lubrican el aire.

Consta de tres elementos básicos que son:

1. Filtro con purga

2. Válvula reductora de presión

3. Lubricador



30

2.13. FILTRADO DEL AIRE COMPRIMIDO

En los procesos de automatización neumática se tiende cada vez a miniaturizar los

elementos (problemas de espacio), fabricarlos con materiales y procedimientos con los

que se pretende el empleo cada vez menor de los lubricadores.

Consecuencia de esto es que cada vez tenga mas importancia el conseguir un mayor grado

de pureza en el aire comprimido, para lo cual se crea la necesidad de realizar un filtraje que

garantice su utilización. El filtro tiene por misión:

Detener las partículas sólidas.

Eliminar el agua condensada en el aire

2.14. FILTROS DE AIRE (ver gráfico 2.9)

Los filtros se fabrican en diferentes modelos y deben tener drenajes accionados

manualmente, semiautomática o automáticamente.

Los depósitos deben construirse de material irrompible y transparente.

Generalmente pueden limpiarse con cualquier detergente.

Generalmente trabajan siguiendo el siguiente proceso: El aire entra en el depósito a través

de un deflector direccional, que le obliga a fluir en forma de remolino.

Consecuentemente, la fuerza centrífuga creada arroja las partículas líquidas contra la pared

del vaso y éstas se deslizan hacia la parte inferior del mismo, depositándose en la zona de

calma.

La pantalla separadora evita que con las turbulencias del aire retornen las condensaciones.

El aire continúa su trayecto hacia la línea pasando a través del elemento filtrante que

31

retiene las impurezas sólidas. Al abrir el grifo son expulsadas al exterior las partículas

líquidas y sólidas en suspensión.

El agua no debe pasar del nivel marcado que normalmente traen los elementos,

puesto que en la zona turbulenta el agua sería de nuevo arrastrada por el aire.

GRÁFICO 2.9: FILTRO DE AIRE



32

2.15. REGULACIÓN DE PRESIÓN

Los reguladores de presión son aparatos de gran importancia en aplicaciones

neumáticas. Normalmente son llamados mano reductores, que son en realidad

reguladores de presión.

GRÁFICO 2.10 REGULADOR DE PRESIÓN


Para su aplicación en neumática debemos entender su funcionamiento y comportamiento

ante las variaciones bruscas de presión de salida o frente a demandas altas de caudal.

Al ingresar el aire a la válvula, su paso es restringido por el disco en la parte

superior. La estrangulación se regula por acción del resorte inferior. El pasaje de aire

reducido determina que la presión en la salida o secundario tenga un valor inferior.

33

La presión secundaria a su vez actúa sobre la membrana de manera tal que cuando excede

la presión del resorte se flecta y el disco superior baja hasta cerrar totalmente el paso de

aire desde el primario. Si el aumento de presión es suficientemente alto, la

flexión de la membrana permitirá destapar la perforación central con lo cual el aire tendrá

la posibilidad de escapar a la atmósfera aliviando la presión secundaria. Cuando la

presión vuelva a su nivel normal la acción del resorte nuevamente abre la válvula y la

deja en posición normal. Como se indica en el gráfico 2.10.

2.16. LUBRICADORES DE AIRE COMPRIMIDO

Son aparatos que regulan y controlan la mezcla de aire – aceite. Los aceites que se

emplean deben:

Muy fluidos

Contener aditivos antioxidantes

Contener aditivos antiespumantes

No perjudicar los materiales de las juntas

Tener una viscosidad poco variable trabajando entre 20 y 50° C

No pueden emplearse aceites vegetales ( Forman espuma)

34

GRÁFICO 2.11: LUBRICADOR DE AIRE COMPRIMIDO


Este lubricador actúa de la forma siguiente: el aire, previa filtración y regulación, entra en

el aparato y pasa por la estrangulación que le hace adquirir gran velocidad.

Cuando se produce un consumo en la salida, el aire comprimido se pone en

movimiento y como en el interior del depósito de aceite existe una presión, el aceite sube

por el tubo y la cámara lo deposita (la válvula de retención cierra el paso del aceite de la

cámara al depósito), como se puede ver en el gráfico 2.11.

El consumo hace que exista una presión estática, y por lo tanto el aceite cae hacia

el estrangulamiento, donde la corriente de aire comprimido lo arrastra (en partículas

pequeñas, tanto más pequeñas cuanto mayor sea la velocidad de aire comprimido) en

forma de niebla hacia la salida y las utilizaciones.

35

2.17. ACUMULADORES

La misión es mantener un nivel de presión adecuada en la instalación neumática. Su tamaño

depende del caudal de consumo y de la potencia del compresor.

Los fluidos usados en los sistemas hidráulicos no pueden ser comprimidos como los gases

y así almacenarse para ser usados en diferentes lugares o a tiempos distintos.

Un acumulador consiste en un depósito destinado a almacenar una cantidad de fluido

incompresible y conservarlo a una cierta presión mediante una fuerza externa.

2.18. TIPOS DE ACUMULADORES

La misión de los acumuladores es almacenar el aire comprimido que sale del compresor,

además de mantener un nivel de presión adecuada y cabe recalcar el tamaño depende de las

necesidades de caudal de consumo y de potencia del compresor.

2.18.1. ACUMULADOR DE CONTRAPESO

El acumulador cargado por peso, ejerce una fuerza sobre el líquido

almacenado, por medio de grandes pesos que actúan sobre el pistón o émbolo. Los

pesos pueden fabricarse de cualquier material pesado, como hierro, concreto e incluso agua,

como se indica en el gráfico 2.12.

36

Generalmente los acumuladores cargados por peso son de gran tamaño; en algunos casos

su capacidad es de varios cientos de litros. Pueden prestar servicio a varios sistemas

hidráulicos al mismo tiempo y usualmente son utilizados en fábricas y sistemas hidráulicos

centrales.

Su capacidad para almacenar fluidos a presión relativamente constante, tanto si se

encuentran llenos como casi vacíos, representa una ventaja con respecto a otros tipos de

acumuladores que no poseen esta característica. La fuerza aplicada por el peso sobre el

líquido es siempre la misma independiente de la cantidad de fluido contenido en el

acumulador.

GRÁFICO 2.12: ACUMULADOR DE CONTRAPESO


37

Una circunstancia desventajosa de los acumuladores cargados por peso es que generan

sobrepresiones. Cuando se encuentran descargando con rapidez y se detienen

repentinamente, la inercia del peso podría ocasionar variaciones de presión excesivas

en el sistema. Esto puede producir fugas en las tuberías y accesorios, además de

causar la fatiga del metal, lo cual acorta la vida útil de los componentes.

2.18.2. ACUMULADOR CARGADO POR MUELLE

En los acumuladores cargados por resorte, la fuerza se aplica al líquido almacenado

por medio de un pistón sobre el cual actúa un resorte, como se indica en el gráfico

2.13.

GRÁFICO 2.13: ACUMULADOR CARGADO POR MUELLE



38

Suelen ser más pequeños que los cargados por peso y su capacidad es de sólo

algunos litros. Usualmente dan servicio a sistemas hidráulicos individuales y operan a baja

presión en la mayoría de los casos.

Mientras el líquido se bombea al interior del acumulador, la presión del fluido

almacenado se determina por la compresión del resorte. Si el pistón se moviese hacia arriba

y comprimiera diez pulgadas al resorte, la presión almacenada sería mayor que en el caso de

un resorte comprimido tan sólo cuatro pulgadas.

A pesar de los sellos del pistón, cierta cantidad de fluido almacenado podría

infiltrarse al interior de la cámara del resorte del acumulador.

Para evitar la acumulación de fluido, un orificio de respiración practicado en la

cámara permitirá la descarga del fluido cuando sea necesario.

2.18.3. ACUMULADOR DE PISTÓN

Un acumulador de tipo pistón consiste en un cuerpo cilíndrico y un pistón móvil con

sellos elásticos como se indica en el gráfico 2.14. El gas ocupa el volumen por encima

del pistón y se comprime cuando el fluido entra al interior del cuerpo cilíndrico.

Al salir el fluido del acumulador la presión del gas desciende.

Una vez que todo el líquido ha sido descargado, el pistón alcanza el final de su carrera

y cubre la salida manteniendo el gas dentro del acumulador.

39

GRÁFICO 2.14: ACUMULADOR DE PISTÓN


2.18.4. ACUMULADOR DE GAS NO SEPARADO

Los acumuladores de gas no separado consisten en un depósito en el que se coloca un

volumen de fluido y a continuación se le da la presión al gas, como se indica en el grafico

2.15.

Normalmente se instalan en circuitos donde el volumen de aceite tiene un máximo y

un mínimo dentro del acumulador.

40

Este acumulador es sencillo de construcción, económico y se puede realizar para

caudales medianos. Tiene el inconveniente de que existe el peligro de que el gas se mezcle

con el aceite.

GRÁFICO 2.15: ACUMULADOR DE GAS NO SEPARADO


2.18.5. ACUMULADOR DE DIAFRAGMA

El acumulador de tipo diafragma se compone de dos hemisferios metálicos atornillados

juntos, pero cuyo volumen interior se halla separado por un diafragma de hule sintético, el

gas ocupa el hemisferio superior, como se indica en el grafico 2.16.

Cuando el fluido entra en el espacio inferior, el gas se comprime. Al descargar todo el

líquido, el diafragma desciende hasta la salida y mantiene el gas dentro del

acumulador.

41

Este tipo de acumuladores son para caudales relativamente pequeños y presiones

medias.

GRÁFICO 2.16: ACUMULADOR DE DIAFRAGMA


2.18.6. ACUMULADOR DE VEJIGA

El acumulador de tipo vejiga se compone de un casco de metal en cuyo interior se

encuentra una vejiga de hule sintético que contiene al gas. Cuando el fluido entra al interior

del casco, el gas en la vejiga se comprime, como se indica en el gráfico 2.17.

42

GRÁFICO 2.17: ACUMULADOR DE VEJIGA


La presión disminuye conforme el fluido sale del casco, una vez que todo el líquido ha sido

descargado, la presión del gas intenta empujar la vejiga a través de la salida del

acumulador. Sin embargo, una válvula colocada encima del puerto de salida, interrumpe

automáticamente el flujo cuando la vejiga presiona el tapón de la misma.

Observaciones:

No cargar nunca un acumulador con oxígeno o con aire.

Descargar la presión hidráulica antes de quitar el acumulador.

Antes de despiezar el acumulador quitar presión hidráulica y presión de gas

43

2.19. CARACTERISTICAS DEL ACUMULADOR

El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido.

Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberías a medida que se consume aire

comprimido. Las partes más importantes las podemos observar en el gráfico 2.18.

Gracias a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este

motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en

forma de agua.

GRÁFICO 2.18: PARTES DE UN ACUMULADOR



44

El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende:5

Del caudal de suministro del compresor

Del consumo de aire

De la red de tuberías (volumen suplementario)

Del tipo de regulación

De la diferencia de presión admisible en el interior de la red.

2.20. DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO

Como resultado de la racionalización y automatización de los dispositivos de fabricación,

por la gran aplicación de la neumática en todas las empresas precisan continuamente una

mayor cantidad de aire. Cada máquina y mecanismo necesita una determinada cantidad de

aire, siendo abastecido por un compresor, a través de una red de tuberías.

El diámetro de las tuberías debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, la pérdida

de presión entre él depósito y el consumidor no sobrepase 10 kPa (0,1 bar). Si la caída de

presión excede de este valor, la rentabilidad del sistema estará amenazada y el rendimiento

disminuirá considerablemente. En la planificación de instalaciones nuevas debe preverse

una futura ampliación de la demanda de aire, por cuyo motivo deberán dimensionarse

generosamente las tuberías. El montaje posterior de una red más importante supone costos

dignos de mención.



45

2.21. DIÁMETRO DE LAS TUBERIAS

El diámetro de las tuberías no debería elegirse conforme a otros tubos existentes ni de

acuerdo con cualquier regla empírica, sino en conformidad con:

El caudal.

La longitud de las tuberías.

La pérdida de presión (admisible) la presión de servicio la cantidad de

estrangulamientos en la red.

2.22. SECADO INDUSTRIAL DEL AIRE

Siempre que existan la presencia de agua (humedad) en el aire es necesario realizar un

desecado del mismo para lo cual existen los siguientes procedimientos industriales que son:

Secado por absorción.

Secado por adsorción.

Secado por enfriamiento.

Secado por glicol.

http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica5.htm#absorcion

http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica5.htm#adsorcion

http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica5.htm#enfriamiento

46

2.22.1. SECADO POR ABSORCION

El secado por absorción es la operación unitaria que consiste en la separación de uno o más

componentes de una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente líquido con el cual forma

solución (un soluto A), o varios solutos, se absorben de la fase gaseosa y pasan a la líquida.

Este proceso implica una difusión molecular turbulenta o una transferencia de masa del

soluto A, a través del gas B, que no se difunde y está en reposo, hacia un líquido C, también

en reposo. Un ejemplo es la absorción de amoníaco A del aire B por medio de agua líquida

C. Al proceso inverso de la absorción se le llama empobrecimiento o desabsorción; cuando

el gas es aire puro y el líquido es agua pura, el proceso se llama deshumidificación, la

deshumidificación significa extracción de vapor de agua del aire.

El proceso de Absorción se define como la penetración o desaparición aparente de

moléculas o iones de una o más sustancias en el interior de un sólido o líquido. La

absorción es un proceso para separar mezclas en sus constituyentes, aprovechando la

ventaja de que algunos componentes son fácilmente absorbidos.

Este es un proceso, en donde un líquido es capaz de absorber una sustancia gaseosa. En el

caso del endulzamiento de gas natural, el proceso de absorción se realiza utilizando

solventes químicos, físicos, híbridos o mixtos. Como se pude apreciar en el gráfico 2.19.

47

GRÁFICO 2.19: SECADO POR ABSORCIÓN


2.22.2. SECADO POR ADSORCIÓN

Es un fenómeno que tiene lugar en la superficie de separación de dos fases, una sólida, a

veces liquida y otra fluida. El sólido en cuya superficie se produce la adsorción se

denomina adsorbente o sustrato. El gas adsorbido se denomina adsorbato. La adsorción se

produce en la superficie interfacial sólido-gas y no debe confundirse con la absorción, en la

que el gas penetra en el interior de la fase sólida. Un ejemplo de absorción es la reacción

del vapor de agua con CaCl, anhidro para formar un hidrato.

48

Las operaciones de adsorción explotan la capacidad especial de ciertos sólidos para hacer

que sustancias específicas de una solución se concentren en la superficie de la misma. De

esta forma, pueden separarse unos de otros los componentes de soluciones gaseosas o

líquidas. Unos cuantos ejemplos indicarán la naturaleza general posible de las separaciones

y al mismo tiempo la gran variedad de aplicaciones prácticas. En el campo de las

separaciones gaseosas, la adsorción se utiliza para deshumidificar aire y otros gases, para

eliminar olores e impurezas desagradables de gases industriales como dióxido de carbono,

para recuperar vapores valiosos de disolvente a partir de mezclas diluidas con aire y otros

gases y para fraccionar mezclas de gases de hidrocarburos que contienen sustancias como

metano, etileno, etano, propileno y propano. Las separaciones típicas de líquidos incluyen

la eliminación de humedad disuelta en gasolina, decoloración de productos de petróleo y

soluciones acuosas de azúcar, eliminación de sabor y olor desagradables del agua y el

fraccionamiento de mezclas de hidrocarburos aromáticos y parafínicos. La escala de

operación va desde el uso de unos cuantos gramos de adsorbente en el laboratorio hasta las

plantas industriales, cuyo inventario de adsorbente excede los 135 000 kg.

La adsorción sobre los sólidos se clasifica en adsorción física (ofisisorción) y adsorción

química (Oquimisorción); la línea de división entre ambas no está siempre muy clara. En la

adsorción física, las moléculas del gas se mantienen unidas a la superficie del sólido por

medio de fuerzas intermoleculares de Van der Waals relativamente débiles. En la

quimisorción, se produce una reacción química en la superficie del sólido, y el gas se

mantiene unido a la misma a través de enlaces químicos relativamente fuertes.

La adsorción física no es específica. Por ejemplo, para que el N2 se adsorba físicamente

sobre cualquier superficie sólida basta con que la temperatura sea lo suficientemente baja.

La quimisorción es semejante a las reacciones químicas ordinarias por su elevada

especificidad.

Manejando mediante el incremento de temperatura la presión parcial del gas adsorbido,

podemos revertir el proceso y tenemos la desorción fenómeno que nos permite limpiar la

superficie del sólido, regenerarlo para que continúe con el proceso.

49

Se pueden conseguir industrialmente unos nueve tipos, cuyos diámetros nominales de poro

van de 3 a 10 A; estos tipos tienen forma de lentejas, perlas y polvos. Se utilizan para la

deshidratación de gases y líquidos, la separación de mezclas de hidrocarburos gaseosos y

líquidos y para una gran variedad de procesos. Se regeneran por calentamiento o elución.

Además la capacidad adsorbente de un lecho de gel es naturalmente limitada. Si está

saturado, se regenera de forma simple. A través del secador se sopla aire caliente, que

absorbe la humedad del material de secado. El calor necesario para la regeneración puede

aplicarse por medio de corriente eléctrica o también con aire comprimido caliente.6

GRÁFICO 2.20: SECADO POR ADSORCIÓN




50

Disponiendo en paralelo dos secadores, se puede emplear uno para el secado del aire,

mientras el otro es regenera (soplándolo con aire caliente), como se indica en el gráfico

2.20.

2.22.3. SECADO POR ENFRIAMIENTO

Los secadores de aire comprimido por enfriamiento como se indica en el gráfico 2.21 se

basan en el principio de una reducción de la temperatura del punto de rocío.

Se entiende por temperatura del punto de rocío aquella a la que hay que enfriar un gas, al

objeto de que se condense el vapor de agua contenido. El aire comprimido a secar entra en

el secador pasando primero por el llamado intercambiador de calor de aire-aire.

El aire caliente que entra en el secador se enfría mediante aire seco y frío proveniente del

intercambiador de calor (vaporizador).

El condensado de aceite y agua se evacua del intercambiador de calor, a través del

separador.

Este aire pre enfriado pasa por el grupo frigorífico (vaporizador) y se enfría más hasta una

temperatura de unos 274,7 K (1,7 °C) En este proceso se elimina por segunda vez el agua y

aceite condensados.

Seguidamente se puede hacer pasar el aire comprimido por un filtro fino, al objeto de

eliminar nuevamente partículas de suciedad.

51

GRÁFICO 2.21: SECADO POR ENFRIAMIENTO


2.22.4. SECADO POR GLICOL.

Las soluciones de glicol vienen siendo usados para el secado del gas por lo menos 30 años.

Las más tempranas unidades de deshidratación con glicol utilizaban dietilen glicol y

obtenían descensos del punto de rocío en el rango de 20º a 40ºF. El Trietilen glicol llega a

ser usado primero porque presenta un mayor punto de ebullición tal que provee de una

mejor separación del agua y mayores depresiones de punto de rocío sin estar muy

pendientes por la descomposición térmica del glicol. El Tetraetilen glicol es usado en

algunos casos especiales, pero el glicol predominante, actualmente en uso, es el Trietilen

glicol, una clara imagen de una planta de glicol la podemos ver el graficó 2.22.

52

Los equipos básicos para una planta de deshidratación con glicoles

• Separador de entrada

• Columna de absorción

• Columna absorvedora

• Separador de líquidos

• Tambor flash

• Regeneradora o despojadora de agua

• Re hervidor

• Bomba de glicol

• Filtros para eliminar impurezas

• Acumulador

En cada uno de estos equipos, los profesionales técnicos deben analizar las causas y efectos

de las fallas, estos son particulares para cada planta, pero existen criterios y experiencias

que se pueden tomar en cuenta para el análisis y solución de problemas.

Se tiene que tomar en cuenta la normativa ambiental del sitio para determinar las

condiciones de operación de la panta, los mantenimientos, las mejoras al proceso.7

7 INTRODUCCION AL TRATAMIENTO DE GAS PDVSA pp18

53

GRÁFICO 2.22: SECADO POR GLICOL

Fuente: Introducción al Tratamiento de Gas, PDVSA Elaborado por: Cristian D. Puente C.

No siempre las condiciones ideales de diseño y operacionales se complementan con la

realidad; es necesario leer y revisar periódicamente el manual de operación de la planta que

entrega el fabricante, en el gráfico 2.23 se muestra las condiciones típicas de una planta de

secado de glicol. Es indispensable realizar una comprobación in situ de estas variables y

condiciones operacionales teóricas.

54

GRÁFICO 2.23: Condiciones típicas de la planta de secado por glicol

Fuente: Introducción al Tratamiento de Gas, PDVSA


Los procesos de deshidratación de gases naturales más usados a nivel mundial son los

basados en glicoles y desecantes sólidos. Debido a su importancia, se presentan a

continuación las ventajas de la deshidratación por glicol.

a) Bajo costo de instalación.

b) Baja caída de presión (5 -10 lpc) en comparación con unidades de desecantes

sólidos.

c) Proceso continuo no por carga “Batch”

d) La reposición del glicol se realiza fácilmente, mientras que las cargas de las torres

de descantes solidos consume mucho tiempo.

e) La unidad de glicol requieren menor cantidad de calor de regeneración por libre de

agua removida.

f) Los sistemas de glicol tienen la capacidad de operar en presencia de materiales o

componentes que pueden producir daños en los desecantes sólidos.

55

Sin embargo, la deshidratación con glicol tiene las siguientes desventajas:

a) Los puntos de roció del agua por debajo de -25 °F requieren gas de

despojamiento en la columna de regeneración.

b) El glicol es susceptible a contaminación.

c) El glicol es corrosivo cuando es contaminado o descompuesto.

d) Absorción de aromáticos y H2S.

e) Venteo a incineración.

2.23. TAMIZ MOLECULAR (Ver gráfico 2.24)

Un tamiz molecular es un material que contiene poros pequeños de un tamaño

preciso y uniforme que se usa como agente adsorbente para gases y líquidos. La

moléculas que son lo suficientemente pequeñas para pasar a través de los poros son

adsorbidas, mientras que las moléculas mayores no.

A diferencia de un filtro, el proceso opera a un nivel molecular. Por ejemplo, una

molécula de agua puede ser lo suficientemente pequeña para pasar, mientras que otras

moléculas más grandes no pueden hacerlo. Aprovechando esta propiedad, a menudo se

emplean como agentes desecantes. Un tamiz molecular puede absorber hasta un 22% de su

propio peso en agua.

A menudo consisten de minerales de aluminosilicatos, arcillas, vidrios porosos,

carbones micro porosos, zeolitas, carbón activado o compuestos sintetizados que

tienen estructuras abiertas a través de las cuales pueden difundir moléculas pequeñas

como las del agua o el nitrógeno. Los tamices moleculares se usan ampliamente

en la industria del petróleo, especialmente para la purificación de corrientes de

gas, y en los laboratorios de química para separar compuestos y para el desecado

56

de los reactivos. El mercurio que contiene el gas natural es extremadamente

perjudicial para las tuberías de aluminio y otras partes de los equipos de licuefacción, por

lo que se emplea gel sílice en este caso.

GRÁFICO 2.24: TAMIZ MOLECULAR

Fuente: Dpto. de Sistemas Físicos, Químicos y Naturales

Facultad de Ciencias Experimentales

Universidad Pablo de Olavide


Los métodos para regenerar los tamices moleculares incluyen los cambios de presión

(como en los concentradores de oxígeno), calentamiento y purga con un gas portador

(como cuando se usa en la deshidratación de etanol), o calentar al vacío extremo.

57

2.23.1. CAPACIDADES DE ADSORCIÓN

La adsorción es un proceso mediante el cual se extrae materia de una fase y se concentra

sobre la superficie de otra fase (generalmente sólida). Por ello se considera como un

fenómeno sub-superficial. La sustancia que se concentra en la superficie o se adsorbe se

llama "adsorbato" y la fase adsorbente se llama "adsorbente".

A continuación se va explicar las capacidades de adsorción de acuerdo al tamaño del poro:

3A (tamaño de poro 3 Å): Adsorbe NH3, H2O, (pero no C2H6), bueno para secar

líquidos polares.

4A (tamaño de poro 4 Å): Adsorbe H2O, CO2, SO2, H2S, C2H4, C2H6, C3H6, etanol.

No adsorbe C3H8 e hidrocarburos superiores. Bueno para secar líquidos y gases no

polares.

5A (tamaño de poro 5 Å): Adsorbe hidrocarburos normales (lineales) hasta n-C4H10,

alcoholes hasta C4H9OH, mercaptanos hasta C4H9SH. No adsorbe isocompuestos o

anillos mayores que C4.

10X (tamaño de poro 8 Å): Adsorbe hidrocarburos ramificados y aromáticos. Útil

para secar gases.

13X (tamaño de poro 10 Å): Adsorbe di-n-butilamina (pero no tri-n-butilamina).Útil

para secar hexametilfosfotamida.

2.23.2. DIFERENCIA ENTRE ADSORCIÓN Y ABSORCIÓN.

Cuando una sustancia se adhiere a una superficie se habla de adsorción, es este caso, la

sustancia se adhiere a la superficie interna del carbón activo. Cuando la sustancia es

absorbida en un medio diferente esto es llamado absorción. Cuando un gas es atraído

dentro de una solución se habla de absorción. (Ver gráfico 2.25)

58

GRÁFICO 2.25: DIFERENCIA ENTRE ADSORCIÓN Y ABSORCIÓN.

Fuente: http://www.agua.uji.es/pdf/leccionHQ17.pdf


2.24. TIPOS DE TAMICES MOLECULARES.

Tierras de Fuller (Ver gráfico 2.26): Son arcillas naturales, las variedades

norteamericanas proceden generalmente de Florida y Georgia. Principalmente

son silicatos de aluminio y magnesio, bajo la forma de atapulguita y

montmorillonita.

http://www.agua.uji.es/pdf/leccionHQ17.pdf

59

GRÁFICO 2.26: TIERRA DE FULLER

Fuente: Quiminet.


Arcillas activadas (gráfico 2.27): Son bentonitas u otras arcillas que no

muestran ningún poder de adsorción hasta que se activan mediante el

tratamiento con ácido sulfúrico o clorhídrico. Después de este tratamiento, la

arcilla se lava, se seca y se reduce a un polvo fino. Es particularmente útil para

decolorar productos del petróleo, generalmente se descarta después de una sola

aplicación.

60

GRÁFICO 2.27: ARCILLAS ACTIVADAS

Fuente: Quiminet. Elaborado por: Cristian D. Puente C.

Bauxita (gráfico 2.28): Es cierta forma de la alúmina hidratada natural que

debe activarse mediante calentamiento a temperaturas que varían entre 450 a

1500 °F, con el fin de activar su poder de adsorción. Se utiliza para decolorar

productos del petróleo y para sacar gases.

GRÁFICO 2.28: BAUXITA


61

Alúmina (gráfico 2.29): Es un óxido de aluminio hidratado, que se activa por

calentamiento para eliminarla humedad. El producto poroso se puede conseguir

como gránulos o polvos, se utiliza como desecante de gases y líquidos.

GRÁFICO 2.29: ALÚMINA

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_aluminio.


Adsorbentes poliméricos sintéticos: Son perlas esféricas porosas, 0.5 mm de

diámetro; cada perla es un conjunto de micro esferas, 10-4

mm de diámetro. El

material es sintético, fabricado de monómeros polimerizables de dos tipos

principales.

Mallas moleculares: Son cristales de zeolitas sintéticos, porosas,

aluminosilicatos metálicos. Las “Jaulas” de las celdas cristalinas pueden atrapar

materia adsorbida, el diámetro de los pasadizos, controlado por la composición

del cristal, regula el tamaño de las moléculas que pueden entrar o ser excluidas.

Carbón activado (gráfico 2.30): El carbón activado es un derivado del carbón

que ha sido tratado de manera de convertirlo en un material extremadamente

http://es.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_aluminio

62

poroso y por lo tanto posee un área superficial muy alta que torna muy

eficiente los fenómenos de adsorción o las reacciones químicas.

GRÁFICO 2.30: CARBÓN ACTIVADO

Fuente: Quiminet.


Es un material que se caracteriza por poseer una cantidad muy grande de

micro poros (poros menores que 2 nanómetros). A causa de su alta micro

porosidad, un solo gramo de carbón activado posee un área superficial de

aproximadamente unos 500 m².

El carbón activado se utiliza en la extracción de metales, la purificación

del agua (tanto para la potabilización a nivel público como doméstico), en

medicina, para el tratamiento de aguas residuales, clarificación de jarabe de

azúcar, purificación de glicerina, en máscaras antigás, en filtros de

63

purificación y en controladores de emisiones de automóviles, entre otros

muchos usos.

Gel de sílice (gráfico 2.31): Es una forma granular y porosa de dióxido de

silicio fabricado sintéticamente a partir de silicato sódico. A pesar del

nombre, el gel de sílice es un sólido.

GRÁFICO 2.31: GEL DE SÍLICE


Se suele encontrar comúnmente en la vida diaria en forma de pequeñas

esferas envasadas en bolsas transpirables.

En esta forma, se usa como agente desecante para controlar la humedad

local y evitar el deterioro de ciertos bienes.

Debido a aditivos venenosos añadidos al producto y a su gran capacidad

de adsorción de humedad, habitualmente los paquetes de gel de sílice

llevan advertencias destinadas a que los usuarios no ingieran el contenido de

64

los mismos. Si se consume gel de sílice puro, es poco probable que cause una

enfermedad grave o crónica, no obstante puede ser problemático.

Sin embargo, algunos desecantes pueden contener fungicidas o

pesticidas. Los desecantes alimenticios no deben contener ningún veneno

que pueda producir daño en los humanos si se consume en las cantidades

normales incluidas con los alimentos.

Zeolitas (gráfico 2.32): son aluminosilicatos con cavidades de dimensiones

moleculares de 8 a 10 angstrom.8 Contienen iones grandes y moléculas de

agua con libertad de movimiento, para así poder permitir el intercambio

iónico.

GRÁFICO 2.32: ZEOLITA

Fuente: Quiminet.


8 http://es.wikipedia.org/wiki/Zeolita

http://es.wikipedia.org/wiki/Zeolita

65

Existen varios tipos de zeolita, nueve principales, y que surgen en las rocas

sedimentarias:

• Chabasita

• Clinoptilolita

• Erionita

• Mordenita

• Estilbita

• Ferrierita

• Filipsita

• Huelandita

• Laumantita

Estas zeolitas se encuentran constituidas por aluminio, silicio, hidrógeno,

oxígeno, y un número variable de moléculas de agua.

CAPÍTULO III

66

CAPÍTULO III

3.1 DESCRIPCION DE LA EP PETROECUADOR REFINERIA ESMERALDAS.

La construcción de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas se inició a fines del año

1972 y su operación en 1977. El diseño fue realizado por la compañía Norteamericana

UOP con una capacidad de procesamiento de 55.615 barriles diarios de crudo procedente

de la Región Amazónica Ecuatoriana, con un rango de 27,9 a 28,3 grados API (American

Petroleum Institute). La construcción la realizo el consorcio japonés Sumitomo Chiyoda.

La primera ampliación concluyo en el año 1987, en que se instalaron unidades adicionales

de Destilación Atmosférica, Destilación al vacio y Reducción de Viscosidad. La capacidad

de procesamiento alcanzada con esta ampliación fue de 90.0000 barriles diarios de petróleo,

con lo cual se cubriría el déficit de requerimiento nacional.

La segunda ampliación de la Refinería Esmeraldas concluyo en 1997, a partir del cual se

inició técnicamente el procesamiento de un crudo con menor grado API, debido a que el

Ecuador, a través de las compañías extranjeras inicio la producción de crudos semipesados

entre 18 y 24 grados API, los mismos que mezclados con el crudo liviano, se obtuvo a esa

fecha una calidad promedio de crudo para refinación de 25,4 grados API.

El objetivo principal de esta ampliación fue la adaptación de la Refinería Esmeraldas para

el procesamiento de crudos pesados y consistió principalmente en la ampliación de la

capacidad de refinación de 90.000 a 110.000 bls/día, a fin de compensar la pérdida de

producción de derivados debido a la disminución de la calidad del crudo, eliminar el uso

del TEL como aditivo en las gasolinas y mejorar la calidad del diesel.

Para lo cual, se amplió la capacidad de refinación de las Unidades de Destilación

Atmosférica y se instaló nuevas Unidades como la Unidad de Reformación con

regeneración continua de catalizador (CCR), Hidrodesulfurizadora de diesel, además de

67

otras plantas de tratamiento de efluentes necesarias para cumplir con los requerimientos

ambientales.

El diseño de esta ampliación fue realizada por las compañías francesas el IFP BEICIP-

FRANLAB, y la construcción estuvo a cargo del Consorcio Español Técnicas Reunidas –

Eurocontrol.

En la actualidad la Refinería Procesa un petróleo crudo de 23,7 grados API, calidad que

varía de acuerdo a la producción y mezcla de crudos transportados por el SOTE, desde los

campos petroleros de la Región Amazónica Ecuatoriana.

Los productos que produce la Refinería de Esmeraldas son:

Gas Combustible.

LPG.

Nafta Liviana.

Nafta Isomerizada.

Nafta Reformada.

Diesel 1.

Diesel Premium.

Diesel 2.

Jet Fuel.

Azufre.

Nafta Craqueada

Aceites Cíclicos.

Nafta Oleifinica.

68

Residuo para Fuel Oil.

Asfaltos.

Debido a la dinámica operativa de este Complejo Industrial, existen residuos de

hidrocarburos, que se generan principalmente en los drenajes de tanques de

almacenamiento de crudo y derivados, purgas de unidades, drenajes operativos y de

mantenimiento de las unidades. Esta mezcla de residuos de hidrocarburos denominada

“slop”, es recolectada y tratada para su posterior reprocesamiento o exportación.

3.2 ESQUEMA DE REFINACIÓN

Actualmente, luego de las dos ampliaciones realizadas la EP PETROECUADOR

Refinería Esmeraldas está conformada por las siguientes Unidades de Proceso, las

mismas que están agrupadas de manera lógica, de acuerdo a la secuencia de refinación e

industrialización. (Ver gráfico 3.1)

69

Tabla 3.1: Unidades de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas.

Fuente: EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas. Elaborado por: Cristian D. Puente C.

Sistema de Teas

Agua Desmineralizada Agua de Enfriamiento Efluentes

Agua Cruda Agua Clarificada Agua Filtrada

Sistema de Aire UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AGUAS

Generación de vapor Generación Eléctrica Sistema de distribución de combustibles

Llenaderas TEPRE

UNIDAD DE UTILIDADES

Reformadora Reg. Continua de Catalizador (CCR) 10.000

UNIDAD TERMINALES Almacenamiento y Transferencias

Merox Jet Fuel 15.000 Reformadora 1 2.780

Hidrodesulfuradora de Naftas (HDT) 13.000

Tratamiento de Aguas Amargas 1 y 2 23.7 y 8 ton/hora

Recuperación de Azufre 11.9 y 50 ton/día UNIDADES CATALITICAS 3

UNIDADES CATALITICAS 2 Hidrodesuldurizadora de Diesel (HDS) 24500 (bls/dia)

Tratamiento de Gas Combustible 1 y 2 10.3 y 10.3 ton/ hora

Concentración de Gases --------

Merox LPG 5522 (bls/dia) Merox Gasolina 12080 (bls/dia)

Reductora de Viscosidad 2 15750 (bls/dia) UNIDADES CATALITICAS 1

Cracking Catalítico (FCC) 18000 (bls/dia)

UNIDAD NO CATALITICA 2 Destilación Atmosférica 2 55000 (bls/dia) Destilación al Vacio 2 15990 (bls/dia)

Destilación al Vacio 1 29400 (bls/dia)

Reductora de Viscosidad 1 17750 (bls/dia) Oxidación de Asfaltos 1240 (bls/dia)

UNIDADES CAPACIDAD

UNIDAD NO CATALITICA 1 Destilación Atmosférica 1 55000 (bls/dia)

70

Para atender las necesidades de mantenimiento, se planifican los denominados “paros

programados”, cuya frecuencia depende de las características operativas de cada una de las

plantas. Generalmente se realizan paros de este tipo cada dos años, en los cuales se realizan

inspecciones minuciosas de todos los equipos y estructuras, y se ejecutan las correcciones

pertinentes.

Las unidades que proveen los servicios auxiliares, como vapor, energía, agua no pueden

paralizar sus operaciones con la misma frecuencia que las Unidades de Proceso, ya que de

estas depende la operación de toda la Refinería. Para atender las necesidades de

mantenimiento de estas Unidades, son necesarios los “paros totales de Refinería”, los

cuales son más cortos y generalmente se realizan cada 4 o 5 años.

GRÁFICO 3.1: ESQUEMA DE LA EP PETROECUADOR REFINERÍA

ESMERALDAS

Fuente: EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas Elaborado por: Cristian D. Puente C.

71

3.3 UNIDADES DE PROCESO

En esta parte se describe todas las unidades que tiene la EP PETROECUADOR Refinería

Esmeraldas y se realiza un resumen de cada una de ellas, desde su funcionamiento hasta

los diferentes productos que se obtiene de cada una de ellas, cabe resaltar que para

absolutamente para todos los procesos de refinación es necesario el aire comprimido

producido en la Unidad de Utilidades.

3.3.1 UNIDAD NO CATALITICA 1

El crudo recibido en la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas desde el Oleoducto es

tratado previamente al proceso de refinación, con el propósito de eliminar la mayor

cantidad de contaminantes que contiene. En los tanques de almacenamiento el crudo

reposa suficiente tiempo para permitir la separación del agua de formación proveniente de

los campos de producción. Una vez que el agua, denominada “salmuera”, por su alta

concentración de sales, es eliminada, el crudo es enviado a las Unidades de Destilación

Atmosférica para su refinación. Cada una de las Unidades de Destilación Atmosférica

están equipadas con un sistema de desalado de doble etapa, para eliminar pequeñas

cantidades de salmuera, a fin de proteger las instalaciones de los efectos corrosivos de las

sales, incrustaciones, y contaminación de productos, el crudo es sometido al proceso de

desalado, en el que se elimina aproximadamente el 90% de las sales contenidas.

Este importante proceso de prevención de la corrosión, consiste en inyectar agua dulce de

lavado, y provocar una mezcla intima con el crudo, con el objeto de producir el contacto

con la salmuera contenida en este, a fin de extraer las sales. Posteriormente, mediante un

campo eléctrico se provoca la separación del agua de lavado, la que lleva consigo una

mayor concentración de sal, extraída del crudo.

72

3.3.2 UNIDAD NO CATALITICA 2

Los procesos que conforman la Unidad No Catalíticas 2, son los mismos que en la Unidad

No Catalíticas 1, con la única diferencia que la capacidad de la Unidad 2, es menor. Los

principios físicos, la operación y los productos obtenidos son similares. Cabe recalcar que

cada una puede operar en forma independiente para el procesamiento del crudo.

3.3.3 DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA 1

La destilación es un proceso de separación físico, que se fundamenta en los diferentes

puntos de ebullición de los componentes del crudo, por lo tanto no existen cambios en la

estructura molecular de estos.

El crudo desalado es calentado en intercambiadores de calor y un horno hasta una

temperatura alrededor de los 36 C, a la cual ingresa a la torre de destilación, en ella,

debido a la diferencia de punto de ebullición de los diferentes compuestos del crudo, estos

se separan en fracciones. La fracción más ligera se obtiene por el domo de la torre y está

compuesta por los gases, LPG y gasolinas. La fracción siguiente, corresponde a Jet Fuel y

Diesel 1, que se obtiene más abajo en la torre. El diesel 2 que es la fracción inmediata más

pesada, se obtiene más abajo. Finamente por el fondo de la torre, se retira el denominado

crudo reducido, que es enviado a las Unidades de Destilación al Vacio.

La fracción del LPG y gasolinas obtenida por el domo de la torre de destilación atmosférica

es alimentada en la torre “debutanizadora” en donde el LPG, como fracción más ligera es

separo por el domo y enviado a posterior tratamiento en la Unidad de Concentración de

Gases.

Mientras tanto, la fracción gasolina, que es obtenida por el fondo, es alimentada a la torre

“deisohexanizadora”, en la cual se separan las denominadas naftas livianas y naftas

73

pesadas. Estas naftas que tienen la característica de poseer bajo octanaje, continúan a otros

procesos de tratamiento o de preparación de combustibles.

La fracción Jet Fuel ingresa a pequeñas torres de contacto, denominados “stripper” en

donde mediante la inyección de vapor a 150 libras de presión, se despojan los compuestos

más ligeros y se ajustan el punto de inflamación. Finalmente, es enfriado para envió a

tanques de almacenamiento a la Unidad Merox de Jet Fuel para el tratamiento final, previo

al despacho.

El Diesel 2, también es sometido al despojamiento y ajustes del punto de inflamación,

luego de lo cual, es enfriado para ser enviado a tanques o a la Unidad Hidrodesulfurizadora

de Diesel a fin de mejorar su calidad por disminución del contenido de azufre.

El crudo reducido tiene diferentes destinos dependiendo de la modalidad de operación, este

producto se envía a las Unidades de Vacio, a las Reductoras de Viscosidad o a la mezcla

con Fuel Oil.

3.3.4 DESTILACÓN AL VACIO

El vacío es obtenido mediante eyectores que operan con vapor de 150 psi, y que cumplen la

función de aspirar los gases que se encuentran en el interior.

Este proceso se fundamenta en la disminución de la presión de operación hasta niveles de 5

mm Hg, presión a la cual el punto de ebullición de los compuestos disminuye. Esto permite

continuar destilando el crudo reducido obtenido del fondo de la torre de destilación

atmosférica, en donde de obtienen las fracciones conocidas como gasóleos ligero y

gasóleos pesado, que son fracciones conformadas por compuestos con mayor peso

molecular que las del diesel 2. Estas fracciones sirven como carga para la Unidad de

Craking Catalítico Fluido, FCC.

74

Por el fondo de la torre se obtienen los denominados “fondos de vacío”, que es la fracción

más pesada del crudo, la misma que se utiliza para la preparación de los asfaltos y como

carga para las Unidades de Reducción de Viscosidad.

Los fondos de vacio se manejan a temperaturas sobre los 13 C, pues al enfriarse a

condiciones atmosféricas se solidifican.

3.3.5 UNIDAD REDUCTORA DE VISCOSIDAD 1

Es un proceso físico de desintegración térmica, mediante el cual por efecto de la

temperatura, alrededor de 445 C, se provoca la ruptura de las cadenas moleculares que

constituyen los fondos de vacío, obteniendo como resultado un producto (residuo) con

menor viscosidad, que es utilizado en la preparación del Fuel Oil. La función de esta

Unidad, por lo tanto es minimizar el consumo de diluyente en la preparación del Fuel Oil.

Además, de esta Unidad se obtiene como subproductos de este proceso, pequeñas

cantidades de gases, gasolina y otros destilados.

En la última ampliación esta Unidad fue modificada en su diseño y fueron convertidas a

tipo “soaker”, que consiste en un craqueo térmico que se realiza a temperaturas menores

que las anteriores, pero con mayor tiempo de residencia para las reacciones.

3.3.6 OXIDADORA DE ASFALTOS

Esta planta fue diseñada originalmente para ajustar las especificaciones del asfalto

mediante su oxidación. Años a tras esta fuera de servicio , debido a que el asfalto

suministrado para el consumo nacional era obtenido, en las especificaciones requeridas,

directamente de las Unidades de Destilación al Vacio. Su uso es requerido para la

75

obtención de asfaltos oxidados, que se comercializan en forma sólida y se utiliza

principalmente como impermeabilizante, lo que determina que su operación se realice

únicamente cuando este producto es requerido.

3.3.7 UNIDAD CATALÍTICA 1

Esta Unidad Catalítica 1 dentro de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas es la

que mayor cantidad de gas y sus derivados produce, además produce también gasolina de

alto octano más adelante se detalla cada uno de sus procesos.

3.3.7.1 Craqueo Catalítico Fluido, FCC.

La Unidad de Craqueo Catalítico Fluido, FCC es una de las más importantes de la EP

PETROECUADOR Refinería Esmeraldas, pues en esta, el gasóleo obtenido en las

Unidades de Destilación al Vacío, por efecto de la temperatura y en presencia de un

catalizador, es convertido en productos como el LPG y gasolina de alto octano (alrededor

de 92 RON), derivados que son necesarios para el abastecimiento interno.

El proceso se realiza en un reactor que opera a temperaturas alrededor de los 52 C. El

catalizador empleado es regenerado en forma continua mediante la combustión del carbón

que se adhiere en la superficie de este y disminuye su eficiencia e proporcionar las

reacciones de craqueo.

El producto craqueado es alimentado a una torre de fraccionamiento en donde se separan

los gases, LPG y gasolinas por el domo, mientras que por extracciones laterales y fondo de

la torre se obtienen los aceites cíclicos, que son utilizados como diluyentes y modificadores

de la viscosidad en la preparación del Fuel Oil.

76

3.3.7.2 Concentración de Gases, Gascon

La fracción de gases, LPG, obtenida en el acumulador de domo de la Unidad de FCC, los

gases y LPG de las Unidades de Destilación Atmosférica son comprimidos y tratados en

esta sección , en la cual se recupera el LPG, mediante dos absorbedoras, en las cuales se

recupera el LPG arrastrados por estas corrientes.

La gasolina y el LPG son enviados a una torre debutanizadora, en la cual se separan el LPG

y la gasolina de alto octano por acción de la presión y temperatura. El LPG obtenido por el

domo se envía a las Unidades Merox 300 para su tratamiento final. La gasolina que se

obtiene por el fondo de la debutanizadora es enviada a la Unidad Merox 200.

3.3.7.3 Merox 300

En esta Unidad el LPG obtenido en la Unidad de Concentración de Gases, es tratado a fin

de cumplir con las especificaciones máximas de corrosividad. Primero entra a una torre de

absorción en donde el H2S es captado por la di etanol amina, DEA, que tiene la

característica de absorber a este gas. El LPG saliente es sometido a un lavado cáustico, con

el cual reacciona el ácido sulfhídrico H2S, que es un elemento corrosivo y muy peligroso

para la salud. Finalmente ingresa a un proceso de oxidación de los mercaptanos en donde

son convertidos en di sulfuros los mismos que son separados y enviados a la mezcla con el

crudo carga de la Unidades de Destilación Atmosférica.

El LPG tratado de esta forma tiene la especificación de corrosión a la lámina de cobre de

máximo 1, que indica que no es corrosivo, luego de lo cual es enviado a las esferas de

almacenamiento para el despacho y comercialización.

77

3.3.7.4 Merox 200

En esta Unidad se trata la gasolina de alto octano obtenida tanto en la Unidad de FCC como

en las Unidades Reductoras de Viscosidad, a fin de eliminar el efecto corrosivo de los

mercaptanos de mayor peso molecular. Este proceso es un lavado cáustico de la gasolina y

posterior ingreso a un reactor, en el cual se producen las reacciones de transformación de

mercaptanos a di sulfuros, que no son corrosivos. Finalmente, la gasolina tratada pasa por

filtros de arena en donde se retiene ciertos contaminantes, luego de lo cual, la gasolina es

enviada a los tanques de almacenamiento, para el despacho y comercialización.


Esta Unidad Catalítica 2 dentro de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas

produce diesel, azufre y también gas, a continuación se detalla cada uno de sus procesos de

esta unidad.

3.3.8.1 Hidrodesulfurizadora de Diesel, HDS

Esta Unidad, que fue construida en la última ampliación, tiene la función disminuir el

contenido de azufre del diesel obtenido en las Unidades de Destilación Atmosférica, el cual

contenido sobre los 7000 ppm de azufre. Luego de este proceso se obtiene el denominado

“Diesel Premium”, el cual contiene menos de 500 ppm de azufre.

La reacción principal que se produce en este momento en la ruptura de los enlaces entre el

azufre y el carbono. El azufre en presencia de hidrógeno se transforma en H2S. El diesel

obtenido no cambia sus propiedades de combustión ni el número de cetano.

78

EL proceso de desulfuración del diesel 2 se realiza a temperaturas alrededor de los 34 C y

en presencia de hidrógeno y catalizador.

De este proceso, a más del “Diesel Premium”, se obtienen también, el gas residual y

gasolina inestable. El gas residual está compuesto mayoritariamente por hidrógeno, H2S e

hidrocarburos ligeros.

La gasolina inestable se mezcla con la gasolina obtenida en las Unidades de Destilación

Atmosférica para su tratamiento.

3.3.8.2 Tratamiento de gas combustible, U y U1.

Existen dos Unidades para el tratamiento de gases, una construida en la ampliación de 1987

y la segunda en la de 1997. La función de estas unidades es tratar el gas combustible,

mediante la captura del ácido sulfhídrico existente en las diferentes corrientes provenientes

de los procesos de refinación. Los principales aportes de gas son de las Unidades de FCC,

HDS, HDT y Reductoras de Viscosidad.

Debido a las diferentes presiones a las que se obtienen los gases, existen dos sistemas de

tratamiento, denominados de baja presión y de alta presión. El tratamiento es realizado en

absorbedoras que utilizan DEA para la recuperación de H2S, el cual es enviado a las

Unidades de Recuperación de Azufre. El gas con menor concentración de H2S es enviado al

Sistema de Combustibles para distribución hacia los diferentes hornos y calderas de la

Refinería.

Estas Unidades ayudan a disminuir la contaminación atmosférica, al evitar que los

compuestos de azufre sean arrastrados en el gas combustible y que al combustionarse

generen óxidos de azufre.

79

3.3.8.3 Tratamiento de aguas amargas Z y Z1

Igualmente existen dos Unidades, construidas en 1987 y 1997 para el tratamiento de las

aguas amargas provenientes de los procesos de Destilación Atmosférica, Reductoras de

Viscosidad, FCC, HDT y HDS. Las aguas amargas, que se obtienen de la condensación del

vapor alimentado para despojamiento en estos procesos, contienen disueltos principalmente

gases como el ácido sulfhídrico y el amoniaco, los cuales son separados en una columna de

despojamiento y enviados a la Unidad de Recupación de Azufre.

El agua despojada es reutilizada y enviada como agua de lavado a los sistemas de desalado

del crudo y a la Unidad HDS como agua de lavado en el proceso de purificación del

“Diesel Premium”.

Este proceso es realizado en una columna de despojamiento en la que se calienta el agua y

se provoca el desprendimiento de estos gases.

3.3.8.4 Unidades de Recuperación de Azufre S y S1

En estas Unidades, mediante el proceso Claus, el gas rico en ácido sulfhídrico, H2S,

obtenido en las Unidades de Tratamiento de Gases y Aguas Amargas, es transformado en

azufre elemental, el mismo que se lo obtiene en forma líquida y es almacenado en piscinas

a una temperatura alrededor de 14 C, al fin de evitar su sodificación.

La reacción principal que se controla en este proceso es la combustión del H2S. Un tercio

del H2S es combustionado para formar el SO2, El cual reacciona con dos partes de H2S,

obteniéndose azufre elemental en estado gaseoso. Estas reacciones son completadas en

reactores con ayuda de catalizadores. Posteriormente este azufre es condensado y

almacenando en piscinas a una temperatura de 14 C, a la cual el azufre permanece en

estado líquido.

80

Para la comercialización, el azufre liquido es sometido al proceso denominado

“peletización”, donde se lo obtiene en forma sólida, en forma de gránulos, el mismo que es

almacenado en compartimientos al aire libre diseñados para este propósito.


Esta Unidad Catalítica 3 dentro de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas produce

jet fuel y procesa la nafta pesada, a continuación se detalla cada uno de sus procesos de

esta unidad.

3.3.9.1 Merox Jet Fuel

También conocida como Merox 100 es la Unidad en donde se trata el Jet Fuel, obtenido en

las Unidades de Destilación Atmosférica. Este combustible es utilizado en los aviones, y

por lo tanto debe cumplir especificaciones muy rigurosas. Este proceso consiste en un

lavado cáustico, principalmente para la neutralización de los ácidos nafténicos, en el lavado

con agua para remoción de la sosa cáustica, luego de lo cual pasa por filtros de sal y arcilla

para eliminación de trazas de agua e impurezas.

El producto que sale de esta Unidad es enviado a los tanques de almacenamiento para su

posterior comercialización.

81

3.3.9.2 Reforma UOP

En esta Planta, la nafta pesada, formada por hidrocarburos entre C6 y C11 obtenidos

mediante la Destilación Atmosférica, es transformada en nafta reformada de alto octanaje

en presencia de hidrógeno, un catalizador en base de platino y por acción de la temperatura

y presión. Los compuestos nafténicos y parafínicos son convertidos en aromáticos, como el

benceno, tolueno y xileno.

3.3.9.3 Hidrotratadora de Naftas, HDT

Esta planta fue construida en la última ampliación, su función es la purificar la nafta pesada

para el proceso de reformación ya que, este proceso utiliza un catalizador que es sensible a

ciertos contaminantes, como el azufre, nitrógeno, agua, compuestos halogenados,

hidrocarburos insaturados y ciertos metales.

Este proceso se realiza en presencia de hidrógeno y un catalizador, a fin de lograr la

desulfurización, desnitrificación, hidrogenación y eliminación de metales. Con estas

reacciones, estos contaminantes son reducidos a niveles inferiores al 1 ppm.

De este proceso se obtiene la nafta hidrotratada y gas amargo que es enviada a la Unidad de

Tratamiento de Gases.

3.3.9.4 Reformadora CCR

En esta Unidad se transforma la nafta pesada, compuesta por hidrocarburos entre C6 y C11,

mayoritariamente parafínicos y nafténicos, de bajo octanaje, en hidrocarburos aromáticos

de alto octanaje.

82

La nafta pesada es previamente tratada en la Hidrotratadora de Naftas, a fin de eliminar los

contaminantes que son venenos del catalizador empleado en esta unidad.

Las reacciones que se producen en este proceso son: la deshidrogenación, la isomerización

y la deshidrociclación. La deshidrogenación permite que los hidrocarburos nafténicos sean

deshidrogenados, dando como resultado compuestos aromáticos. La isomerización,

reacción mediante la cual las parafinas y naftenos son transformados en isómeros. La

dehidrociclación de parafinas, mecanismo por el cual las parafinas del hidrocarburo son

convertidas en aromáticos. Todos estos nuevos compuestos tienen mayor número de octano

que la carga. El octanaje obtenido depende la severidad del proceso, pero, por diseño en

esta planta se puede obtener gasolinas con número de octano alrededor de 100.

Esta gasolina de alto octano, conjuntamente con la gasolina obtenida en la Unidad de

Craqueo Catalítico Fluido son las que aportan el octanaje requerido para las gasolinas

comerciales.

La particularidad de esta Unidad de Reformación es que la regeneración del catalizador es

realizada en forma continua, para lo cual existe un proceso denominado lazo de

regeneración. En este proceso se remueven las impurezas o venenos impregnados en la

superficie del catalizador, específicamente el carbón lo que permite recuperar las

propiedades catalíticas que favorecen el proceso de reformación.

Los productos obtenidos en esta Unidad son: gasolina aromática de alto octano y una

pequeña cantidad de LPG.

3.3.10 UNIDAD DE TERMINALES

En esta unidad de terminales vamos a detallar los medios que tiene la EP

PETROECUADOR Refinería Esmeraldas para despachar, recibir y direccionar todos los

derivados que se obtienen en ella, hasta donde se almacena el crudo para la refinación de la

misma planta.

83

3.3.10.1 Sistema de Almacenamiento y Transferencias

Está conformado por los tanques de almacenamiento del crudo, productos intermedios, slop

y productos terminados, así como las esferas en las cuales se almacena el LPG.

Debido a que se hallan productos con diferente volatilidad, existen tanques de

almacenamiento apropiadas para cada producto, así por ejemplo, el crudo y las gasolinas

son almacenados en tanques con techo flotante, que minimizan la evaporación de los

productos livianos. Para los productos más pesados como el diesel, fuel oil y asfaltos, se

utilizan tanques con techo fijo.

En el área de tanques se recibe y prepara el crudo para la entrega a planta, se realizan

mezclas de productos para alcanzar las especificaciones exigidas por el mercado nacional, e

internacional y se realizan las mediciones de volúmenes en cada tanque, a fin de conocer

cuál es la existencia real de estos, antes y después de los diferentes operativos, como

recepciones y despachos.

Para la preparación de los productos terminados que serán enviados para el consumo

nacional y exportación, se realizan mezclas de diferentes corrientes, se toman muestras para

el control de calidad, y se realizan los despachos a diferentes destinos.

3.3.10.2 Llenaderas

Estas instalaciones consisten de sistemas de medición y brazos de llenado para tanqueros, a

través de las cuales se despachan los productos terminados que cumplen con las

especificaciones de calidad para la comercialización.

Por esta vía se despachan los combustibles para consumo interno en el área de influencia de

la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas, tal como LPG en cilindros, gasolinas,

extra y súper, fuel oil y asfaltos.

84

3.3.10.3 Terminal Petrolero, TEPRE

La función principal del TEPRE es la evacuación del Fuel Oil de exportación, desde los

tanques de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas, hacia los busques-tanques

acoderados en el mar.

Estas instalaciones son utilizadas también para las denominadas “reversiones”, que es la

recepción desde los busques tanques, de productos que EP PETROECUADOR Refinería

Esmeraldas importa, generalmente gasolina de alto octano y diesel.

Las líneas utilizadas para estos despachos, tienen dos tramos definidos, uno que va sobre

tierra hasta la playa y otro submarino, que es conectada a los buques tanques.

3.3.11 UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AGUAS

Esta Unidad es una de las principales ya que se encarga del tratamiento de todas las aguas

que se producen en la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas y su función es darles

un adecuado procesamiento, para poder ser reutilizadas o drenadas a los ríos aledaños de

la Refinería.

3.3.11.1 Agua Cruda

El agua que utiliza la Refinería para la refinación e industrialización del petróleo es captada

desde el rio Esmeraldas, en el sitio denominado “Toma de Agua”, en donde se dispone de

un sistema de bombeo hacia la Refinería.

85

En la última ampliación se construyó una nueva Toma de Agua en donde se instalaron dos

bombas con una capacidad de bombeo de 630 m3/hora.

El agua cruda es almacenada en dos piscinas, la cual es sometida al tratamiento de

clarificación y utilizada directamente en el sistema contra incendios de la Refinería.

3.3.11.2 Agua Clarificada

Se obtiene por el tratamiento del agua cruda en tres clarificadores en donde por acción de

sulfato de aluminio y polielectrolitos, se remueven los sólidos y se adiciona cloro para el

control microbiológico.

Esta agua es utilizada para alimentar el sistema de agua de enfriamiento, suministro de agua

para las plantas, para limpiezas y usos externos, otra parte continúa el proceso de

depuración a través del uso de filtros.

3.3.11.3 Agua Filtrada

Se obtiene al pasar el agua clarificada por filtros de arena y carbón a fin de eliminar las

impurezas. Esta agua se utiliza para consumo humano en las instalaciones de la Refinería y

la Ciudadela de EP PETROECUADOR y sirve como carga para las desmineralizadoras.

La limpieza de estos filtros se realiza mediante retro lavado, que consiste en hacer circular

agua en contracorriente, lo que provoca la eliminación de los lodos retenidos.

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3.3.11.4 Agua Desmineralizada

El agua clarificada entra a los trenes de desmineralización, en donde mediante resinas de

intercambio iónico, se remueven la mayoría de las sales disueltas en el agua, tal como

calcio, magnesio, sulfatos, sílice, carbonatos.

En vista que esta agua se utiliza para la generación de vapor, se deben eliminar las sales en

disolución a fin de evitar corrosión e incrustaciones en el interior de los tubos de las

calderas.

3.3.11.5 Agua de Enfriamiento

Todos los procesos de refinación utilizan agua de enfriamiento para el control de las

condiciones de operación, siendo los principales usos en intercambiadores de calor, para

enfriamiento de productos y refrigeración de cojinetes de bombas.

El sistema es un circuito cerrado que se inicia con el envío del agua, desde la piscina de

succión en las torres de enfriamiento, hacia las unidades de procesos, mediante bombas de

alta capacidad, en donde intercambia calor, regresa a una temperatura mayor. El

enfriamiento del agua, para mantener una temperatura constante en los procesos, es

conseguida provocando la evaporación de una cierta cantidad de la misma, proceso para el

cual absorbe calor de la masa de agua contigua.

Para favorecer el proceso de enfriamiento, las torres contienen rellenos internos en donde se

produce la transferencia de calor, y ventiladores tipo tiro inducido instalados en la parte

superior de las mismas, que extraen y expulsan al ambiente el vapor formado.

Este sistema es propenso a la proliferación de materia orgánica. Para evitarlo se adiciona

biocidas, que impiden su crecimiento. Además, para la protección de los equipos por donde

circula, se inyecta un inhibidor de corrosión.

87

Para compensar las pérdidas de agua por evaporización y fugas, se repone periódicamente

agua clarificada.

3.3.11.6 Tratamiento de efluentes

Las corrientes hídricas que se generan en la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas

son: las aguas lluvias, las aguas aceitosas, las aguas saladas y las aguas sanitarias.

3.3.11.7 Sistema de Teas

Las teas se utilizan para quemar los excesos de gases ligeros generados en los diferentes

procesos de refinación que no se consumen en el proceso de refinación. El sistema de Tea

primario, está conformado por un cabezal general que en donde se recogen estos gases, los

mismos que son canalizados hasta un tambor de separación de condensados. El exceso de

gas se quema en un quemador con inyección de vapor para aumentar el contacto

hidrocarburo aire y mejorar la combustión.

En las ampliaciones de 1987 y 1997, se construyeron incineradores para las plantas de

azufre en donde se combustiona el H2S remanente, producto de este proceso. En la última

ampliación con la construcción de las nuevas Unidades, se construyo también una nueva

Tea que cumple el mismo propósito que la Tea original, es decir, quemar los gases ligeros

no utilizados en los procesos.

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3.3.12 UNIDAD UTILIDADES

La Unidad de Utilidades en la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas se puede decir

que es la más importante de todas las unidades ya que está encargada de la producción de

los elementos básicos y elementales para que una planta industrial pueda funcionar, operar

y producir en este caso derivados del petróleo.

Esta Unidad tiene a cargo los siguientes procesos: Generación vapor, Generación Eléctrica,

Sistema de Aire y Distribución de Combustibles.

3.3.12.1 Generación de Vapor

Para la generación de vapor, que es utilizado en la generación eléctrica, para calentamiento

y despojamiento en los procesos de refinación, la EP PETROECUADOR Refinería

Esmeraldas, dispone de cuatro calderos. La capacidad de generación promedio es de 265

toneladas / hora.

El proceso de generación de vapor se realiza mediante la alimentación a los calderos con

agua desmineralizada, la misma que es calentada en el interior de tubos que conforman la

zona de transferencia de la caldera, hasta la obtención del vapor. El agua utilizada para este

propósito, es rigurosamente tratada, para eliminar impurezas como el sílice, sales de: calcio,

magnesio y oxígeno, que provocan corrosión e incrustaciones.

El calor necesario para el calentamiento del agua es suministrada por la combustión de gas

y/o fuel oil, en quemadores instalados en el interior de los calderos.

El vapor generado para diferentes usos es de 600 PSI, 150 PSI y 50 PSI de presión, el

mismo que es enviado a las diferentes Unidades de Procesos por medio de cabezales de

distribución. Otra parte es utilizada directamente para mover los turbogeneradores para la

generación eléctrica.

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3.3.12.2 Generación Eléctrica

El Sistema de Generación Eléctrica de la EP Petroecuador Refinería Esmeraldas está

conformado por cuatro turbogeneradores, que tienen en total una capacidad instalada de

generación de 30,6 Mw/hora. Estos turbogeneradores son accionados por vapor a 600 PSI.

La Refinería dispone, además del suministro eléctrico desde el Sistema

Nacional Interconectado, SIN, que se utiliza en caso de deficiencia de generación o para el

caso de arranques iniciales, como medida de seguridad.

El suministro de energía hacia las Unidades de Procesos se la realiza mediante una red de

distribución, que tiene diferentes niveles de energía: 13.2 Kv, 4.16 Kv y 0.48 Kv.

3.3.12.3 Distribución de Combustibles

Los combustibles utilizados por los hornos y calderas de la Refinería son el fuel oil y el gas

combustible. El fuel oíl es calentado y mantenido a una temperatura alrededor de 12 C, a

la cual es bombeado y distribuido mediante cabezales que llegan a todas las Plantas de

Proceso.

El gas combustible que es recibido de las Unidades de Tratamiento de Gases es mantenido

a una presión de alrededor de 3,5 kg/cm.

90

3.3.12.4 Sistema de Aire

El sistema de aire es de vital importancia para el accionamiento de mecanismos de control,

como válvulas, para uso en procesos, en la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas

utiliza aire de instrumentos y planta, el cual es obtenido mediante cuatro compresores

centrífugos, los cuales los dos primeros fueron instalados en el año 1977 hasta entonces

son 34 años, que dichos compresores se encuentran en funcionamiento y ya han cumplido

su vida útil que es de 25 años. Los 2 siguientes compresores fueron instalados en la

segunda ampliación de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas que se realizó en el

año 1997, los cuales se encuentran funcionando sin ningún problema, los cuatro

compresores captan del ambiente el aire húmedo y es aquí donde comienza todo el proceso

de obtención del aire de instrumentos y de planta, después es secado en lechos de alúmina

activada que retiene la humedad, almacenado y distribuido como se puede visualizar en los

siguientes P&D (Ver anexos 1,2) del sistema de producción y distribución de aire de la EP


3.4 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE AIRE

El aire de planta y de instrumentos para las diferentes necesidades de la Refinería es

suplido por cuatro compresores fijos de la compañía Elliott, además se especifica las

características de todos los equipos que componen este sistema de aire:

91

TABLA 3.2: CONDICIONES DE OPERACIÓN Y CARACTERISTICAS DE LOS

EQUIPOS DEL SISTEMA DE AIRE DE LA EP PETROECUADOR REFINERÍA

ESMERALDAS

EQUIPO COMPRESOR

NOMENCLATURA Y - C1501

TIPO CENTRIFUGO

RANGO DE VELOCIDAD 1783 RPM

CAPACIDAD 6200 m3/ h

PRESION DE DESCARGA DE DISEÑO 7.73 Kg/cm2

PRESION DE ENTRADA 1 atm (nivel del mar)

DRIVER/ UNIT 500 Kw

ACCIONADOR MOTOR ELÉCTRICO

POTENCIA 700 HP

EQUIPO COMPRESOR


TIPO CENTRIFUGO





DRIVER/ UNIT 500 KW

ACCIONADOR TURBINA

EQUIPO COMPRESOR


TIPO CENTRIFUGO





DRIVER/ UNIT 347 Kw

ACCIONADOR TURBINA

92

CONTINUACIÓN TABLA 3.2: CONDICIONES DE OEPRACIÓN Y

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS DEL SISTEMA DE AIRE DE LA EP

PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS

EQUIPO Y - ME 1501 A

SERVICE SECADORA DE AIRE

CAPACIDAD 3733 scfm

TEMPERATURA 100 °F

PRESION DE ENTRADA 100 psig

PRESION DE SALIDA 7.8 Kg/cm2

EQUIPO COMPRESOR


TIPO CENTRIFUGO





DRIVER/ UNIT 373 KW

ACCIONADOR MOTOR

POTENCIA 500 HP

EQUIPO Y - ME 1501 B

SERVICE SECADORA DE AIRE

CAPACIDAD 1750 scfm

TEMPERATURA 100 °F

PRESION DE ENTRADA 100 psig

PRESION DE SALIDA 7.8 Kg/cm2

93

CONTINUACIÓN TABLA 3.2: CONDICIONES DE OPERACIÓN Y

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS DEL SISTEMA DE AIRE DE LA EP

PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS

Fuente: EP PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS. Área: Utilidades. Elaborado por: Cristian D. Puente C.

EQUIPO AFTER COOLER

TIPO ENFRIADOR

H SURFACE 131 Ft 2 (12.17 m2)

SHELL TUBE

DESIGN TEMPERATURE 4 F 25 F

DESIGN PRESS 140 psig 75 psig

EQUIPO JOY 1/2

SERVICE AIR COMPRESSOR

MODEL 600

TIPE CONTROL AUTOMATIC

VELOCIDAD 1000 HASTA 2100 RPM

VOLUMEN RECEPTOR 0.39 m3

RANGO DE PRESION DE OPERACIÓN 4.92 TO 8.78 Kg/cm2

EQUIPO ACUMULADOR

SERVICE AIR RECEIVER

ID TL TL 1219.2 × 3657.6

DESIGN TEMPERATURE 2 7.77 C

DESIGN PRESS 140 psig

PRESIÓN DE ENTRADA 110 psig

PRESIÓN DE SALIDA 110 psig

94

3.4.1 TOMA DE AIRE

Las toma de aire es la parte superior en donde comienza todo el proceso del sistema de aire,

es de donde se toma el aire para el ingreso al compresor, todos los filtros de aire ubicados

antes de la entrada del compresor (Ver gráfico 3.2), sirven para limitar la entrada de

contaminantes sólidos al sistema y extraer en determinado porcentaje vapor de agua

presente en el aire, causantes de erosión y corrosión de los componentes principales de

todos los equipos que utilizan dicho aire.

GRÁFICO 3.2: TOMA DE AIRE


SISTEMA ANTIGUO

SISTEMA NUEVO

95

3.4.2 COMPRESORES CENTRIFUGOS

Después de las tomas de aire vienen los cuatro compresores marca FSElioot de la EP

PETROECUADOR Refinería Esmeraldas, los cuales se encargan de comprimir el aire, los

compresores se los puede visualizar cada uno de los equipos y sus condiciones en el gráfico 3.3 y

gráfico 3.4.

GRÁFICO 3.3: COMPRESORES SISTEMA ANTIGUO


SISTEMA ANTIGUO

Y - C1501 Y - C1502

96

GRÁFICO 3.4: COMPRESORES SISTEMA NUEVO


3.4.2.1 Principio de operación de los compresores centrífugos.

El aire entra a la primera fase del compresor donde experimenta la compresión inicial,

después de la primera fase, el aire pasa a través de un refrigerante intermediario que elimina

la mayor parte del calor por la compresión y pasa a través de la sección de eliminación de

humedad donde la humedad es eliminada.

El aire es más comprimido por la segunda fase, enfriando por un segundo refrigerante

intermediario y la humedad es sacada en una segunda sección de eliminación de humedad.

Un impulsor de la tercera fase comprime el aire hasta alcanzar la presión de descarga.

Entonces este pasa al sistema de aire de la planta.

SISTEMA NUEVO

Y - C1504 Y - C1505

97

El sistema de lubricación proporciona el aceite para cojinetes y engranajes del compresor.

El sistema de agua proporciona el agua refrigerante para los refrigerantes intermediarios de

aire y a los refrigerantes de aceite.

El sistema de control pone automáticamente en posición a la válvula de control de entrada,

de conformidad con la temperatura y presión de entrada, para dar aire al compresor con una

densidad constante y poner en posición a la válvula de control de descarga y mantener la

presión de descarga diseñada. Los dispositivos de protección cierran automáticamente el

compresor en el caso de alta temperatura de aire, alta temperatura de aceite, baja presión de

aceite o alta vibración del rotor, en el gráfico 3.5 se muestra un diagrama básico de un

compresor centrífugo.

GRÁFICO 3.5: DIAGRAMA COMPRESOR CENTRIFUGO

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_centr%C3%ADfugo


http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_centr%C3%ADfugo

98

La sobretensión es una característica de compresores centrífugos e indica que el compresor

no puede superar la presión del sistema de aire de la planta en el cual lo está descargando.

Cuando el compresor está en sobretensión, ocurre un flujo inverso de aire, mientras el

compresor trata en forma alterna de producir el flujo normal, pero la mayor presión de

regreso del sistema de aire de la planta de devuelve. El sistema de control descarga al

compresor automáticamente (abre la VCD o UCV) en caso de sobretensión.

3.4.2.2 Precauciones de Seguridad

1. Asegúrese que estén hechas todas las conexiones eléctricas y de tuberías antes de

operar el compresor

2. Asegúrese que todas las válvulas controles, dispositivos de desconexión y de

seguridad estén en buenas condiciones de funcionamiento.

3. Observe las precauciones de seguridad subrayadas en las instrucciones para el

operador del fabricante, antes de arrancar.

4. Chequee que el eje impulsor del compresor pueda hacérselo girar a mano antes de

arrancar.

5. Si se detecta roce, vibración o ruidos inusuales durante la operación, pare el

compresor inmediatamente para determinar y corregir la causa.

3.4.2.3 Parada Automática de Emergencia

Dispositivos protectores normales detiene el compresor al ocurrir alguna de las siguientes

condiciones:9

9 VILLEGAS Doyle, GONZALES Mario, Manual de Operaciones, Sección Utilidades, Esmeraldas 1986, pp 139.

99

1. Cuando la temperatura del aire del refrigerante intermediario de la segunda

fase excede los 145 F ( 63 C)

2. Cuando la temperatura del aceite del refrigerante de aceite excede los 14 F

(63 C)

3. Cuando la presión del aceite lubricante cae por debajo de los 15 psig (1.0 bar).

4. Cuando haya excesiva vibración del rotor

5. La tubería principal tiene una velocidad excesiva. Las luces en la puerta

superior de la cabina de control, indican cual de las condiciones antes

anotadas motivaron el paro.

3.4.2.4 Mantenimiento programado

Las inspecciones de mantenimiento programado son necesarias para una operación segura y

eficiente. La frecuencia de las inspecciones de mantenimiento pueden ser determinadas

únicamente después de una cuidadosa consideración de los registros de funcionamiento

simultaneo del SAP, como también de la historia del mantenimiento, las tasas de

corrosión/erosión, pruebas, observaciones y demanda de servicio anticipado. El programa

de inspecciones establecidas tendrá que ser generalmente consistentes con la disponibilidad

del simultáneo SAP, mano de obra necesaria y un adecuado suministro de repuestos para

reparación. Al mismo tiempo, las inspecciones deben ser suficientemente frecuentes para

evitar que sucedan condiciones de operación inseguras.

También es necesario comprobar y corregir todos los dispositivos de protección y

seguridad, de acuerdo con una programación regular, para asegurar su confiabilidad. Estos

dispositivos están designados para evitar heridas al personal y/o mayor daño al equipo. Si

estos dispositivos no son comprobados a intervalos frecuentes, podrían no funcionar al

necesitarlos.

100

3.4.2.5 Componentes del sistema de lubricación del compresor

El sistema de lubricación del compresor es de vital importancia para dicho ya que si no se

dispone de una buena lubricación este puede tener problemas en cualquier momento, es por

esto muy importante tener siempre un mantenimiento periódico y preventivo para tener en

un correcto funcionamiento al compresor y no tener problemas con el mismo.

3.4.2.6 Depósito de Aire

El depósito de aire está ubicado en la placa de fondo del Sistema simultáneo de Aire de la

planta. El depósito está equipado con un cargador que se abre, una conexión de drenaje, un

acceso cubierto para inspección y limpieza internos, un calibrador visual del nivel de

aceite y una chimenea de ventilación, operada con un motor para eliminar la niebla de

aceite. Un interruptor de bajo nivel de aceite está instalado en el depósito.

3.4.2.7 Bombas e Impulsores.

El sistema de lubricación tiene dos deslizamientos positivos, bombas giratorias. Estas

bombas proporcionan un constante flujo de aceite a los cojinetes y engranajes del

compresor. La bomba principal de aceite es impulsada por el eje de transmisión. La

turbina impulsa la bomba auxiliar de aceite que funciona automáticamente cuando se

arranca y se para la SAP PLUS o cuando la presión de aceite es baja.

Las dos bombas proporcionan aceite a un caudal unitario y una presión de descarga mayor

que la requerida para funcionamiento normal.

101

Esta capacidad excesiva asegura una presión controlada del flujo de aceite durante toda la

condición de funcionamiento. Una válvula de desfogue en la bomba, descarga la tubería,

manteniendo la presión de aceite diseñada hacia los cojinetes y engranajes del compresor.

3.4.2.8 Refrigerante de Aceite

El refrigerante de aceite es una capsula y un tubo del tipo de intercambiadores de calor.

Agua refrigerante circula por los tubos. Aceite circula por la capsula y alrededor de los

tubos. Compuertas dentro de la capsula controlan la circulación del aceite a través del

refrigerante.

3.4.2.9 Filtros de Aceite

Un filtro de aceite del tipo cartucho es utilizado en el sistema de lubricación del SAP

PLUS. El filtro tiene chimeneas de ventilación para las salidas del aire. Dos calibradores

están instalados en el filtro para controlar la caída de presión a través del cartucho y la

presión de aceite a los cojinetes y engranajes del compresor. Nuevos cartuchos filtrantes

deben instalarse cuando el diferencial de presión alcanza 10psi (0.7 bar).

3.4.2.10 Válvula de transferencia

Una válvula de transferencia es proporcionada cuando el sistema de lubricación tiene

refrigerantes dobles y filtros dobles. La válvula transfiere aceite del un refrigerante y filtro

al otro, sin interrumpir la circulación al resto del sistema de lubricación.

102

Este dispositivo permite que el refrigerante y su filtro sean aislados para mantenimiento o

reparación durante el funcionamiento del compresor.

3.4.2.11 Dispositivos de Seguridad, Control y Mando

El sistema de lubricación está equipado con un interruptor de control en la bomba auxiliar

de aceite (AOPS) un interruptor de baja presión de aceite (LOPS) e interruptores de alta

temperatura de aceite (HOTS 1 Y 2).

Estos interruptores están ubicados dentro de la cabina de control del SAP. También están

instalados en todo el sistema, termómetros y calibradores de presión.

Durante el funcionamiento normal del compresor, la bomba principal de aceite suministra

aceite para satisfacer a las unidades que requieren aceite (cojinetes y engranajes). La bomba

auxiliar de aceite permanece alerta en caso se deteriore el funcionamiento de la bomba

principal. La válvula de desfogue debe ser ajustada para mantener una presión de 35 psig.

(2 bar) en el sistema de aceite, si la presión del sistema de aceite disminuye a 25 psig (1.7

bar), el interruptor de la bomba auxiliar de aceite (AOPS) arrancará inmediatamente la

bomba auxiliar para satisfacer la necesidad del sistema de aceite. Una suficiente presión

del sistema de aceite (20 psig (1.4 bar) mínima) debe existir en todo momento, durante el

funcionamiento del compresor. Si la presión del sistema de aceite disminuye a 20 psig (1.4

bar), el interruptor de baja presión de aceite (LOPS) apagará automáticamente a la unidad.

3.4.2.12 Características del aceite

Se utiliza aceite de mejor calidad para la lubricación. Se selecciona un aceite mineral que se

separe del agua rápidamente y tenga una tendencia mínima a espumarse o a formar

sedimento, laquear, barnizar. El aceite debe también contener un antioxidante.

103

La empresa FSElliott no recomienda una marca específica de aceite lubricante además el

aceite debe estar en condiciones de almacenamiento como evitar la contaminación del

aceite con agua, polvo, químicos, u otras impurezas.

3.5 ENFRIADORES (Aftercooler)

Puesto que al comprimir el aire éste se calienta, su capacidad para retener vapor de agua

aumenta. Por el contrario, un incremento en la presión del aire, reduce notablemente su

capacidad para retener agua.

Por tanto, mientras el aire se comprime en el compresor, la alta temperatura evita que el

agua condense, pero una vez en las conducciones, el descenso de temperatura, mantenido a

presiones altas, sí conlleva la condensación de agua en las tuberías. Por tanto, para eliminar

posibles condensaciones, se reduce la temperatura del aire en un dispositivo que se coloca

justo a la salida del compresor (sin esperar a que ese descenso tenga lugar en las propias

líneas de suministro de aire comprimido).

Para ello se introduce un enfriador (Aftercooler), tan próximo al compresor como sea

posible. El Aftercooler no es más que un intercambiador de calor, que puede funcionar bien

con agua bien con aire como fluido calo portante.

El gráfico 3.6 muestra un Aftercooler, al que se le ha acoplado a la salida un

deshumidificador, encargado de drenar el agua de condensación que se extrae de la

corriente de aire comprimido.

104

GRÁFICO 3.6: ENFRIADOR (AFTERCOOLER)


Los enfriadores están ubicados después de los compresores esto es para realizar un

enfriamiento del aire comprimido, ya que después de las compresiones del compresor el

aire sale caliente, por este motivo se encuentra los enfriadores después de los

compresores para que el aire llegue a los acumuladores, el funcionamiento en sí de

estos enfriadores se basa en el principio de operación de los intercambiares de calor que

es para ganar o perder calor dependiendo de la necesidad del proceso.

Hay que tener en cuenta que los enfriadores son aparatos a presión, los riesgos que

presentan son los inherentes a ellos y que se indicaran detalladamente al tratar los

acumuladores de aire.

SISTEMA ANTIGUO

SISTEMA NUEVO

105

Los riesgos más comunes que se pueden presentar son los siguientes:

Sobrecalentamiento debido a mala circulación de aire, debido a la existencia de

obstáculos, materiales, etc. Que son los que impiden una circulación adecuada, e

incluso por mala ubicación de los mismos.

Sobrecalentamiento por presencia de suciedad en las superficies de intercambio

térmico.

3.6 ACUMULADORES

El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido.

Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberías a medida que se consume

aire comprimido.

Gracias a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este

motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire

en forma de agua, un ejemplo de acumulador lo tenemos en el gráfico 3.7.

106

GRÁFICO 3.7: ACUMULADORES DE AIRE


El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende:

Del caudal de suministro del compresor

Del consumo de aire

De la red de tuberías (volumen suplementario)

Del tipo de regulación

De la diferencia de presión admisible en el interior de la red.

SISTEMA ANTIGUO SISTEMA NUEVO

107

3.7 PRE –FILTROS

Los pre-filtros están ubicados después de los acumuladores ya que a pesar de que el aire

suministrado por los compresores así haya sido filtrado inicialmente por el filtro de aire

a la entrada, presenta aún trazas de humedad, polvo y aceite.

Con la finalidad de suministrar aire limpio, puro y sin contaminación, es necesario

aplicar otra etapa de filtrado, preferiblemente a la entrada de las cámaras secadoras de

aire.

Los filtros de aire en la admisión del compresor se usan para limitar la entrada de

contaminantes sólidos al sistema y extraer en determinado porcentaje vapor de agua

presente en el aire, causantes de erosión y corrosión de los componentes principales del

compresor.

Aunque todo el polvo y la humedad no son eliminados en esta etapa de filtrado, es un

buen comienzo para la conservación de los equipos instalados luego de la unidad de

compresión, los pre filtros se los puede apreciar en el gráfico 3.8.

108

GRÁFICO 3.8: PRE FILTROS DE AIRE COMPRIMIDO

\


3.8 CÁMARAS SECADORAS

Las cámaras son totalmente automáticas, las cuales podemos observar en el gráfico 3.9,

además el ventilador exterior climatiza y controla los ciclos de flujo de proceso de aire

comprimido a través de dos cámaras desecante llenas de tamiz molecular de alúmina

activada, estas son cámaras verticales donde se adsorbe el aire comprimido para retirarle la

humedad. Una cámara desecante (adsorbente) está siempre en línea en un ciclo continuo

para la eliminación de contenido de humedad del desecante saturado. Y la otra ingresa en el

proceso de regeneración de la alúmina activada.


109

A la salida de los desecadores de alúmina activada se realiza control de la humedad

relativa, la que en promedio está en un 4.5%.

GRÁFICO 3.9: CÁMARAS SECADORAS

Fuente: EP PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS. Área: Utilidades.


3.8.1 Proceso de desecado en las cámaras desecantes. (ver gráfico 3.10)

Se filtra el aire comprimido que ingresa por la válvula (A). El vapor de agua contenido en

el aire comprimido es adsorbido en los lechos de alúmina activada de la cámara que se

encuentra en línea y sale al acumulador a través de la válvula (B), partículas o polvos de


110

alúmina o polvos desecante abrasivo es capturado en un filtro que trabaja a alta temperatura

ubicado luego de la válvula (B). En el modo de regeneración, el aire atmosférico es pasado

a través de un filtro calentador y comprimido por un soplador centrífugo de múltiples

etapas (C).

GRÁFICO 3.10: PROCESO DE DESECADO

Fuente: Manual de operaciones secadores. Elaborado por: Cristian D. Puente C.

111

Un calentamiento posterior del aire que ingresara a la cámara de regeneración se lo hace en

un calentador eléctrico (D) de bajo wattiage, El aire filtrado, comprimido y caliente ingresa

a la cámara de regeneración a través de la válvula (F) y pasa a través del lecho desecante de

alúmina activada, de adsorbiendo el agua. El aire caliente y húmedo que paso a través del

desecante es evacuado por la válvula (E), una vez complementado el proceso de adsorción

(Regeneración de la alúmina activada) el calentador y el soplador se apagan y se espera un

tiempo prudencial hasta que se enfrié el hecho de la cámara regenerada, finalmente las

válvulas (E) y (F) se cierran y la cámara 2 regenerada es re presurizada a través de válvula

(G), la misma operación se efectuara cuando la cámara 1 necesite ser regenerada.

3.8.2 Capacitadores y sensores eléctricos.

Capacitadores y sensores eléctricos patentados por el fabricante del equipo están instalados

al interior de las cámaras para disipar o eliminar la energía dieléctrica provocada por el

vapor de agua y que puede dañar al desecante (alúmina activada) .

Al interior de las cámaras existen indicadores visuales de cambio de humedad de marca

“Aquadex Visual Color Change” (Ver gráfico 3.11), los cuales funcionan por cambio de

color y nos indican cuando los lechos de las cámaras, están saturados y deben ser

regenerados.

Todo el sistema es operado automáticamente con plcs’s (Controladores lógicos

Programados) y paneles de control eléctrico que cumplen con los estándares de protección

eléctrica NEMA 7 de seguridad industrial, para trabajo en sistemas hostiles. (Ver Anexo

3).

112

GRÁFICO 3.11: SENSOR DE HUMEDAD


Los paneles de control son de tipo digital y presentan la siguiente información:

o Estatus de secado

o Cámara en servicio

o Historia del servicio y regeneración

o Peligros y Alarmas.

Las alarmas se activan en los paneles de controles por los siguientes motivos

o Excesiva despresurización

o Excesiva re presurización

o Sobre calentamiento de equipos (medidores de termocupla)

113

3.8.3 Característica recomendadas por el fabricante para las cámaras secadoras

del sistema de aire de la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas.

El sistema de desecado de aire instalado actualmente en la EP PETROECUADOR

Refinería Esmeraldas, es proveído por la empresa SPX PNEUMATIC PRODUCTS

(USA), [email protected], www.pneumaticproducts-

spx.com. En el gráfico 3.12 se puede visualizar los principales componentes patentados por

esta empresa y tiene las siguientes características:

TABLA 3.3: RECOMENDACIONES DEL FABERICANTE PARA LAS CÁMARAS

SECADORAS

Modelo: 4000CAB

Flujo de aire húmedo de ingreso Hasta 3815 scfm

Presión de ingreso 100 psig

Rango de temperatura de trabajo (-40 a 100) °F

Potencia del soplador de aire 10 HP

Potencia del calentador de aire 77 Kw

Conexiones de ingreso y de salida 6″

Alúmina Activada Grado Premium

Cumple con las especificaciones NEMA 7

Fuente: Manual Cámara Secadoras. Elaborado por: Cristian D. Puente C.

mailto:[email protected]

http://www.pneumaticproducts-spx.com/

http://www.pneumaticproducts-spx.com/

114

GRÁFICO 3.12: SECADOR DE AIRE PNEUMATIC

Fuente: Manual Cámara Secadoras. Elaborado por: Cristian D. Puente C.

3.9 ALÚMINA ACTIVADA

La alúmina activada es un sólido poroso y adsorbente. Es necesario regular el

calentamiento, pues si la temperatura es demasiado alta no se obtiene la extensión máxima

115

de superficie. La sustancia comercial viene en granos gruesos, como se indica en el gráfico

3.13, en terrones, bolas y tabletas de diversos tamaños. La vida útil de la alúmina activada

se la determina experimental mente ya que depende de las condiciones de operación,

humedad del aire de ingreso a desecar, ciclos y condiciones de regeneración. En la EP

PETROECUADOR Refinería Esmeraldas se conoce que hay que cambiar la ilumina

activada cuando esta adquiere una coloración oscura y cuando la humedad del aire de

secado no cumple con la especificación.

GRÁFICO 3.13: ALÚMINA ACTIVADA

Fuente: EP PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS. Área: Bodega Químicos.


En la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas no existe un sistema de medición de

humedad del aire de instrumentos en proceso, este sistema nos debería permitir comparar el

punto de rocío especificado por el diseñador del proceso (punto de rocío -40 °F) con los

resultados actuales.

116

3.9.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA ALÚMINA ACTIVADA

La Alúmina Activada es manufacturada a partir de Hidróxido de Aluminio mediante

dehidroxilacion para producir alto nivel de porosidad a este material; este material puede

tener un área superficial por arriba de 200 m2/g. El compuesto es ampliamente usado como

desecante (mediante el efecto de mantener deshidratación en el aire) y como filtro

retenedor de Fluoruro (F), Arsénico (As) y Selenio (Se) en agua potable. La Alúmina

Activada está compuesta principalmente por Oxido (III) de Aluminio (II) (Al2O3) el

mismo compuesto del Zafiro, y Rubíes, (solo que sin las impurezas que dan a esas

piedras su distintivo color) La Alúmina tiene una gran área superficial. Eso significa que

posee gran porosidad casi como túneles, por razón por la que es un buen filtro para

retención de agua y otros compuestos químicos afines dispersos en el aire. En la tabla 3.4

podemos observar las condiciones estándares de diseño de operación.

TABLA 3.4: CONDICIONES ESTANDARES DE DISEÑO DE OPERACIÓN

CONDICIONES ESTANDARES DE DISEÑO DE OPERACIÓN

Fluido Aire

Flujo de ingreso 3733 scfm a (70°F y 14,7 psia)

Presión de ingreso 100 psig

Temperatura ingreso 100°F

Contenido humedad ingreso aireAire Saturado a presión de ingreso (hasta 100% de

humedad relativa)

Contenido de humedad de salida Punto de rocio - 40°F a presión de la línea.

Fuente: Hoja MSDS, ALÚMINA ACTIVDA.

Elaborado por: Cristian D. Puente C

117

TABLA 3.5: ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO DE SECADO 4000CABII-A4-B1-

F01C/S CON ALÚMINA ACTIVADA.

· Ciclo de secado

o Por estándar Nema STD AD1-1964 8 horas

o Tiempo de secado 4 horas

o Tiempo de regeneración 4 horas

o Tiempo calentamiento 3,5 horas

o Tiempo de enfriamiento 0,5 horas

o Tiempo de represuarizacion 5 minutos

· Adsorbente

o Tipo Alúmina Activada

o Libras de alúmina/cámara 2850lb

· Soporte de helecho

o Tipo DE – 50

o Libras de soporte por cámara 615 lb

· Presiones de diseño de los recipientes

o Norma ASME SECTION VIII DIV 1 STAMPED

o Presión de diseño 183 psig

o Temperatura de diseño 450 °F

· Secador

o Operación Automática

o Caída de presión 2,5 psi

o Diámetro de la conexión 6

o Flujo de purga 751 scfm

o Origen de la purga Con atmosférico proveniente del soplador

· Suministros

o Sistema Eléctrico Cumple especificaciones Nema 4X

o Intensidad de ingreso 460 V, 60Hz, TRIFASICO

o Potencia del calentador 77Kw

o Potencia del motor 10 hp

o Consumo de energía 1780 Kwh/ 24 horas

· Instrumentación

o Medidor de temperatura de purgas

o Medidor de temperatura de salida de aire del calentador

o Medidores de temperatura de las cámaras

o Indicador de flujo de purga

o Medidores colorimétricos de humedad de las cámaras marca: AQUADEX

o Medidores de presión de entrada y salida de aire comprimido

o Alarmas de presión en las cámaras

o Alarma por alta humedad en las cámaras

o Breaker de seguridad eléctrica

Fuente: Manual Secador 4000CABII-A4-B1-F01C/S.


118

3.10 CAMBIO DE ALÚMINA ACTIVA EN EL SECADOR YME 1501 A

Para este procedimiento que se realizó a cabo en la sección de utilidades de la EP

PETROECUADOR Refinería Esmeraldas se siguió los siguientes procedimientos:

1) Se despresurizo y aisló toda la red correspondiente a esta cámara para poder trabajar

sin ningún problema con la presión de operación y a la vez se puso a trabajar la otra

cámara para suplir todas las necesidades de aire de planta y de instrumentos de la

refinería, además se destapo un día antes la cámara para que la presión de las misma

sea similar a la atmosférica. Como se puede ver en el gráfico 3.14.

GRÁFICO 3.14: CÁMARA DESPRESURIZADA


2) Se comienza a sacar la alúmina activada por la parte inferior de la cámara del

secador y se la va ubicando en costales de yute para ser almacenado de acuerdo a las

normas y disposiciones de Seguridad Industrial y la hoja MSDS (cuya descripción

ver anexo 4).

119

3) Se comienza a remover las alúminas que se encuentran adheridas a las paredes de la

cámara con aire de planta del propio sistema de aire, como se indica en el gráfico

3.15, en donde claramente se puede ver los resultados de absorción de la alúmina

activada a las paredes de las cámaras.

GRÁFICO 3.15: EXTRACCION DE LA ALÚMINA


4) Se comienza a remover las alúminas que se encuentran todavía adheridas a las

paredes de la cámara las cuales no salieron en su totalidad con aire de planta, pero

esta vez se realiza con la ayuda de agua, con la cual también se realiza el lavado de

las cámaras como se indica en el gráfico 3.16.

120

GRÁFICO 3.16: EXTRACCION CON AGUA Y LAVADO.


5) Se realiza el secado de las cámaras con aire de instrumentos el cual nos va a

permitir una vez ya secas colocar la alúmina activada dentro de las secadoras. Como

se indica en el gráfico 3.17.

121

GRÁFICO 3.17: SECADO CON AIRE.



6) Una vez secas las cámaras se comienza a llenar con la alúmina activada las cuales

van distribuidas primero 8 tanques de 3/8 pulgada y 4 tanques de ½ pulgada. Lo

podemos ver en el gráfico 3.18. Hasta cumplir con la carga dada en las especificaciones

de las libras 2850 lbs de alúmina activada por cámara.

122

GRÁFICO 3.18: LLENADO CON ALÚMINA DE CÁMARA DE SECADO.


7) Se pone en funcionamiento al secador de aire con todas las entradas y salidas

bien cerradas y aseguradas.

3.11 POST FILTROS

Entre los contaminantes de mayor importancia que se encuentran en los sistemas de aire

comprimido de precisión están el agua, el aceite y los sólidos.

El vapor de agua se encuentra presente en todo aire comprimido; se vuelve muy

concentrado debido al proceso de compresión.

123

Los sistemas de secado de aire pueden ser usados para eliminar el agua del aire

comprimido de manera eficiente; sin embargo, no pueden eliminar el segundo contaminante

líquido más importante: el aceite.

La mayor parte de aceite proviene del arrastre resultado de la lubricación del compresor,

pero incluso el aire producido por los compresores libres de aceite está contaminado con

hidrocarburos que llegaron al sistema a través de la entrada de aire.

El tercer contaminante encontrado en el aire comprimido es materia sólida, que incluye

suciedad, óxido y escamas.

GRÁFICO 3.19: POST-FILTROS.




124

Las partículas sólidas combinadas con aerosoles de agua y aceite pueden obstruir y

acortar el ciclo de vida de los componentes del sistema de aire además de contaminar

los procesos.

Por estos motivos siempre se pone un filtro después de las cámaras secadoras para que

ningún de estos problemas se distribuyan en la red del sistema de aire de la EP

PETROECUADOR Refinería Esmeraldas, estos se pueden visualizar en el gráfico 3.19.

3.12 CABEZAL DE DISTRIBUCIÓN (PICAL 1514)

Como resultado de la racionalización y automatización de los dispositivos de

fabricación, las empresas precisan continuamente una mayor cantidad de aire. Cada

máquina y mecanismo necesita una determinada cantidad de aire, siendo abastecido por

un compresor, a través de una red de tuberías.

El diámetro de las tuberías debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, la

pérdida de presión entre él depósito y el consumidor no sobrepase 10 kPa (0,1 bar).

Si la caída de presión excede de este valor, la rentabilidad del sistema estará amenazada

y el rendimiento disminuirá considerablemente, pero en la EP PETROECUADOR

Refinería Esmeraldas, lo más importante es mantener siempre la presión del aire de

instrumentos, porque de producirse un daño (Fugas, sobre presiones o

despresurizaciones) se paralizarían todos los procesos de la refinería, es por este motivo

sin importar nada se deja sin aire la sección de planta, para suplir todas las necesidades

de aire de instrumentos y así no paralizar ningún proceso.

En banco de válvulas lo podemos observar en el gráfico 3.20 a continuación. La presión

que ingresa al cabezal es de 115 psig.

125

GRÁFICO 3.20: CABEZAL DE DISTRIBUCIÓN COMPRIMIDO SECO


3.13 LINEAS DE DISTRIBUCION

El aire en la Ep Refinería Esmeraldas se divide en dos tipos los cuales son:

3.13.1 Aire Instrumentos: El cual debe estar total mente seco ya que se lo utiliza para

el funcionamiento de todos los equipos neumáticos y equipos activados por el aire

comprimido dentro de por toda las instalación. Es por esto muy importante un tener un

adecuado desecado del aire a través de las cámaras secadoras, si no se tiene un buen

sistema de desecado los equipos e instrumentos pueden sufrir las consecuencias que son: la

corrosión producía por la presencia de agua, fallas mecánicas, cortocircuitos, etc,

provocando la paralización total o parcial de los procesos de refinería.

La tubería para instrumentos de aire se divide en dos ramales:

126

1.- Ranal con dirección Norte: Por la línea de 2" IA-Y1509-NA3, se ramifica por la línea

de IA-Y1508-NA3 hacia 1a planta de tetraetilo de Plomo esta línea actualmente está

fuera de servicio ya que ya no se utiliza tetraetilo de plomo (TEL) como aditivo mejorador

de octanaje en las gasolinas y Unidad de Transferencia “C”. A la planta de TEL DYE

(disolución de TEL) entra por la línea de 1" IA-Y1532-NA3 y es usado para accionar

válvulas, continua a la Unidad Transferencia “C”, terminando en válvula y brida ciega. A

la Unidad de Transferencia “C”, entra por la línea de 2" IA-Y1509-NA3 con dirección

Norte hasta la Unidad de Transferencia “B”, entrando por la línea de 1" IA-Y1532-NA3.

Este aire es utilizado en el C-FR99, y en un Y-DPC8082.

Continúa 1a 1ínea de 2" IA-Y1509-NA3 con dirección Norte y pasa por la Unidad de

Transferencia “A”, continúa hasta acoplar con la línea de IA-Y1508-NA3, entrando a

la estación de Medición y Toma de Crudo, terminando en válvula y brida ciega. Aquí existe

una conexión para línea de 1" para utilizar el aire en la válvula reductora de presión CI-PC-

2.-Ramal con dirección Sur: Por la línea de 2"-IA-Y1502-NA3 sale una conexión a la

Unidad de Transferencia “D” por 1a línea 1" IA-Y1532-NA3. Continúa por la1ínea de 2"-

IA-Y1502-NA3 hasta llegar a la conexión Unidad de Transferencia “E” por la línea de 1"

IA-Y1532-NA3, continua por la línea de 2"-IA-Y1502-NA3 con dirección Sur hasta llegar

a la Unidad de Transferencia “F” por la línea de 1" IA-Y1532-NA3, sigue luego por un

reductor y sigue por la línea de IA-Y1508-NA3, y pasa a las Islas de Carguío: N° 8,

N° 7B, y N°7ª de LPG por la línea de 1".

El aire para instrumentos llega después de su regulación, a los cabezales con una presión de

2.1 y 3.5 kg/cm2

y a los instrumentos con una presión de 1.4 kg/cm2.

3.13.2 Aire de Planta: EL aire de planta no es tan importante como el de instrumentos

ya que este solo se utiliza para trabajos como de limpieza, pintura, mantenimiento industrial

(SAND BLASTING), y toda herramienta neumática especialmente en los talleres de

almacenamiento, etc. Los cuales no repercuten en el funcionamiento de la planta y si por

127

alguna circunstancia la refinería necesitara más aire de instrumentos, este es tomado del

aire de planta el cual no importa que se quede sin suministro ya que los más significativo es

que toda los instrumentos de la planta funcionen.

El aire de planta se divide en dos ramales:

1.- Ramal con dirección Norte: Por la línea de 2"-PA-Y1524-NA1 se ramifica por la

línea de - PA-Y1523-NA1, hacia la planta de TEL/DYE. Entrando por 1ínea de 1"-

PA-Y1563-NA1, y la Unidad de Transferencia "C", por las líneas de 1"-PA-Y1530-NA1,

1''-PA-Y1565-NA1, con válvulas globo para flujo de aire. La línea de - PA-Y1523-

NA1 termina en brida ciega.

Continúa con dirección Norte Por la tubería de 2"-PA-Y1524-NA1 y llega a la unidad de

Transferencia “B” entrando por la conexión de 1''-PA-Y1531 y otra de 1''-PA-Y1564-NA1

terminando en válvula de globo para regular el flujo de aire.

Continua por la línea de 2"-PA-Y1524-NA1 hasta la Unidad de transferencia “A”, entrando

por la conexión de 1''-PA-Y1532- NA1, terminando en válvula de globo para regular el

flujo de aire.

Continúa la línea acoplándose a la línea de - PA-Y1525-NA1, hasta llegar a la estación

de medición de Crudo Terminado en brida ciega.

Existe una conexión con tubería de 1'', que termina en válvula globo.

2.- Ramal con dirección Sur: Por la línea de 3"-PA-Y1509-NA1 va hasta la Unidad de

Transferencia “D”, entrando por línea de 1"-PA-Y1529-NAl, terminando en válvula globo.

Continúa por 1ínea de 2"-PA-Y1509-NA1 hasta la Unidad de transferencia “E” por 1ínea

de 1"-PA-Y5001-NA1 terminando en válvula globo.

Continúa por línea de 2"-PA-Y1509-NAl, hasta la Unidad de Transferencia “F” entrando

por la línea de 1"-PA-A002-NAI, terminando en válvula globo.

128

Continúa por línea de - PA-Y1509-NA1, pasando a 1as islas de carguío N° 7B por

línea de 1"-PA-Y5002-NA1, a la N° 5 por línea de 1"-PA-Y5004-NA1, a la N° 2 por línea

de 1"-PA-Y5003-NA1. Todas estas líneas terminan en válvulas globo.

La línea de 2"-PA-Y1509-NA1 continúa hasta la isla de carguío N° l0 por 1ínea de 1''-

PA-Y5003-NA1 terminando en válvula globo.

Y la presión en cada punto o toma de aire es de 7 kg/cm2 presión.

3.14 REQUERIMIENTOS DE AIRE

El aire comprimido y desecado obtenido es llamado aire de instrumentos, el cual tiene

varias aplicaciones y es el más importante dentro de la EP PETROECUADOR Refinería

Esmeraldas, ya que sirve para arrancar de motores, sopladores, bombas neumáticas,

herramientas neumáticas (tales como llave de impacto), válvulas de control de presión (Ver

gráfico 3.21), válvulas de control de caudal, válvulas ON-OFF, válvulas SHUT DOWN

(Parada de Emergencia), sopletes de arena a presión.

A diferencia del aire comprimido de planta este tiene más la función de suplir todas las

necesidades de la planta para trabajos tales como: sand blasting, limpieza, lavados, para

todos los trabajos que necesiten presión.

129

GRÁFICO 3.21: VÁLVULA DE CONTROL CON SISTEMA NEUMÁTICO

Fuente: http://www.quebarato.com.mx/valvulas-de-control__5AB072.html


http://www.quebarato.com.mx/valvulas-de-control__5AB072.html

CAPÍTULO IV

130

CAPÍTULO IV

4.1 OBSERVACIONES REALIZADAS

En este capítulo de la tesis se va a abarcar en su totalidad una descripción de todas las

condiciones que se puedo percatar en el área de Utilidades, Sección Aire de la EP


4.2 CALIDAD DEL AIRE DE LA CIUDAD DE ESMERALDAS

La calidad del aire de ingreso a los compresores es la misma de la atmosfera de la

ciudad de Esmeraldas.

A continuación se presenta la tabla 4.1 en la que se describe la situación geográfica y

las condiciones meteorológicas de la ciudad de Esmeraldas.

TABLA 4.1: SITUACION GEOGRAFICA Y CONDICIONES

METEOROLÓGICAS DE LA CIUDAD DE ESMERALADAS.

LATITUD 0° 58' 07"

LONGITUD 79° 39' 37"

ALTURA MEDIA 6 m.s.n.m.

TEMPERATURA MEDIA 26.5 °C

HUMEDAD RELATIVA 56%

PRESION ATMOSFERICA MEDIA 760 mmHg

VIENTOS DOMINANTES S Y W

VELOCIDAD MEDIA DEL VIENTO 23 km/h

NIVEL DE PRECIPITACIONES 500 - 800 mm

Fuente: PetroEcuador, Universidad Central del Ecuador, Facultad Ingeniería Química, Unidad de investigación y Desarrollo tecnológico. Estudio de la calidad de Aire de la

Ciudad de Esmeraldas. Elaborado por: Cristian D. Puente C.

131

4.3 CALIDAD DEL AIRE EN LA EPPETROECUADOR REFINERÍA

ESMERALDAS.

La calidad del aire de ingreso a los equipos se la determina de acuerdo a lo establecido

en el libro VI, Anexo 4 del Texto Unificado de la Legislación Ambiental Secundaria

(Ministerio del Ambiente 2003).

TABLA 4.2: TIPOS DE MUESTREO Y NIVELES PERMITIDOS DE

CONTAMINANTES.

CONTAMINANTE TIEMPO PROMEDIO CONCENTRACIÓN

CO 8 h 10 mg/m3 9 ppm

1 h 40 mg/m3 35 ppm

SO2 24 h 350 ug/m3 0.13 ppm

Promedio anual 80 ug/m3 0.03 ppm

O3 8 h 120 ug/m3 0.06 ppm

1 h 160 ug/m3 0.08 ppm

NOx (NO2) 24 h 150 ug/m3 0.08 ppm

Promedio anual 100 ug/m3 0.05 ppm

PM 10 24 h 150 ug/m3

Promedio anual 50 ug/m3

PM 2.5 24 h 65 ug/m3

Promedio anual 15 ug/m3

Partículas Sedimentables 30 días 1 mg/m2

Fuente: Texto Unificado de la Legislación Ambiental Secundaria (Ministerio del

Ambiente 2003). Elaborado por: Cristian D. Puente C.

El aire de la EP PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS incumple con la

norma ambiental esto provoca el deterioro acelerado de los equipos principalmente de

los compresores como se puede visualizar en el gráfico 4.1.

132

GRÁFICO 4.1: COMPRESORES ANTIGUOS



Concretamente la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas realiza un monitoreo

ambiental interno de 26 partes de muestreo, de ellos 6 puntos no reportan valores

porque no tienen tomas de muestras, no prestan seguridad para el monitoreo, no tienen

puertos de muestreo.

Un resultado evidente de la mala calidad del aire en la EP PETROECUADOR Refinería

Esmeraldas es la medición de partículas PM10 Y PM2.5 que tienen un valor de 353.8

ug/m3

en 24 horas, en el gráfico 4.2 se puede visualizar la calidad del aire que nos

referimos.

La norma ambiental permite 150 ug/m3 esto provoca taponamiento de los filtros en las

tomas de aire.

133

GRÁFICO 4.2: AIRE EP PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS



4.4 CONDICIONES DEL PROCESO

Las condiciones del proceso que se van a explicar a continuación son tomadas de

acuerdo a las observaciones que se pudieron realizar en el Área de Utilidades de la EP

PETROECUADOR Refinería Esmeraldas, y son las siguientes:

El funcionamiento operativo de todo el proceso se halla laborando de una forma

correcta.

134

Para las condiciones de trabajo en el proceso son claras y concisas, cabe recalcar

que se debe tener todos los equipos de seguridad industrial necesarios.

Los problemas por la vida útil de los equipos antiguos son un peligro para la

seguridad, salud y calidad de vida de los operadores y personas relacionadas

con la actividad laboral en esta localidad.

El sistema abastece con todo el aire requerido para la Refinería Esmeraldas.

En si cabe recalcar que el proceso se encuentra funcionando al 100% de su capacidad,

sin ningún tipo de falla y purgas que detengan o paralicen este proceso.

Por cumplir las recomendaciones de los fabricantes, dar un correcto uso y

mantenimientos adecuados, los equipos del sistema antiguo se encuentran operando

pese a haber sobrepasado su vida útil.

4.5 CONDICIONES DE LOS EQUIPOS

Las condiciones de los equipos del sistema de aire de la EP PETROECUADOR

Refinería Esmeraldas, cuenta con dos ramales los cuales, el primero ya se encuentra

remodelado con equipos nuevos cómo se puede visualizar en las gráficas anteriores

además también se puede visualizar las condiciones del sistema antiguo, (ver gráfico

4.3) en los cuales se puede observar que se encuentran operativos pero claramente se

puede apreciar que tienen problemas de oxidación, corrosión, derrames de aceites de los

compresores.

135

GRÁFICO 4.3: CONDICIONES DE LOS EQUIPOS


4.6 PASIVOS AMBIENTALES DE LOS EQUIPOS EN EL PROCESO DE

PRODUCCION DE AIRE.

Son pasivos ambientales por su peligrosidad e impacto ambientales que producen.

Un pasivo ambiental equipo o materia prima, material directo o indirecto que ya no

interviene en los procesos y que no está ambientalmente dispuesto. Los pasivos ambientales

identificados en este proceso son:

Alúmina activada gastada cuya disposición no es ambientalmente adecuada, no se entrega a

un gestor ambiental calificado.

136

La chatarra de un compresor portátil dado de baja por cumplir su vida útil y que no ha sido

ambientalmente dispuesto.

El almacenamiento de la alúmina activada en la EP PETROECUADOR Refinería

Esmeraldas se puede observar que no es adecuado, ya que no existe una señalización de los

recipientes, ni del lugar de almacenamiento de acuerdo a lo establecido en la Norma

Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2266:2009 “Transporte, almacenamiento y manejo de

materiales peligrosos. Requisitos”

4.7 MANEJO AMBIENTAL DE LA ALÚMINA ACTIVADA SATURADA DE

ACUERDO AL PLAN DE MANEJO AMBIENTAL (PMA) DE LA EP

PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS.

La alúmina activada está identificada como un residuo sólido peligroso por su naturaleza

química y de acuerdo al plan de manejo ambiental que a continuación se detalla debe tener

el siguiente tratamiento: (Procedimiento Operativo del SGA PRS-0- 1) “Procedimientos

para control ambiental de residuos peligrosos y no peligrosos”

4.7.1 Material aluminosilicato altamente poroso de diámetro de 4 A, empleado como

agente adsorbente para gases y líquidos. Una vez utilizado adquiere una coloración oscura.

4.7.2 Una vez retirado el tamiz molecular de las torres de deshidratación, el personal que

realiza esta actividad deberá colocarlos en recipientes metálicos cerrados y de forma

ordenada, como se indica en el grafico 4.4

4.7.3 Los recipientes deben tener una buena estructura física (libre de golpes y fisuras).

4.7.4 La Unidad Generadora conjuntamente con la Coordinación de Gestión Ambiental

colocarán la etiqueta correspondiente a Tamiz Molecular Saturado.

137

4.7.5 Almacenar los recipientes bajo un lugar seco, con ventilación y fuera de los

elementos del clima (lluvia o sol), para evitar que estén expuestos a la corrosión o sobre

calentamiento del producto que contienen.

GRÁFICO 4.4: TAMIZ MOLECULAR SATURADA EN RECIPIENTES

METALICOS

Fuente: EP PETROECUADOR REFINERIA ESMERALDAS. Bodega de Químicos. Elaborado por: Cristian D. Puente C.

4.7.6 La Unidad Generadora deberá entregar cada vez que realice el mantenimiento el

registro REG-RP-01 a la Coordinación de Gestión Ambiental.

4.7.7 Si se coloca el tanque del residuo en un mismo sitio junto con otros tanques que

contengan otros residuos, se deberá verificar si son compatibles, Caso contrario se

colocarán a una prudente para que no exista reactividad.

138

4.7.8 El personal encargado de la manipulación del Tamiz Molecular Saturado deberá

utilizar los elementos de protección individual como zapatos de seguridad, ropa de

seguridad y guantes.

4.7.9 La Coordinación de Gestión Ambiental realizará inspecciones periódicas al sitio de

almacenamiento temporal.

4.7.10 La Coordinación de Gestión Ambiental realizara el Manifiesto Único de Entrega,

Transporte y Recepción de Desechos Peligrosos para la disposición final mediante un

Gestor Ambiental Calificado.

4.7.11 La Coordinación de Gestión Ambiental solicitara al Gestor Ambiental Calificado un

informe de Tratamiento y/o disposición final que le ha dado al residuo entregado, así como

el Certificado De Gestor Ambiental Calificado.

El procedimiento antes descrito que es un documento del sistema de gestión ambiental de

PetroIndustrial que no hace mención a la NORMA INEN antes descrita cuya emisión es del

año 2009, y así debería hacerlo. Por ejemplo como se ve el grafico 47 la rotulación no es la

indicada, no están almacenadas en el recipiente original, no tienen el diamante de fuego y

no existen las hojas MSDS en el sitio de almacenamiento de estos residuos.

4.8 EFICIENCIA DEL PROCESO

No podemos evidenciar la eficiencia en si del proceso, ya que no se tiene un sistema de

control de calidad del aire que se produce, solo se pude decir que el aire de instrumentos es

totalmente seco, además solo se puede tomar datos de las condiciones de operación de

varios equipos los cuales están explicados en la tabla 3.2.

139

4.9 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO

De acuerdo a varios operadores del área de utilidades antes no se llevaba a cabo un

mantenimiento programado sino un mantenimiento circunstancial el cual consistía en avería

y correctivo ya que por su intermedio del año se ejecutan cuando existe o se presenta un

daño o avería en cualquier equipo o instrumento por lo tanto se pone a trabajar al otro ramal

del sistema de aire al 100% para suplir todas las necesidades de la refinería, cabe recalcar

que si es necesario se puede dejar sin aire a la planta pero nunca sin aire a instrumentos ya

que se paralizaría toda la EP PETROECUADOR Refinería Esmeraldas.

En la actualidad el Ing. German Cevallos jefe de esta área implementado un mantenimiento

programado el cual consiste en un dar una mantenimiento cada año a todos los equipos que

comprenden el sistema de aire, poniendo énfasis en los cuatro compresores del sistema, los

cuales son los más importantes dentro de este proceso juntos con las cámaras secadoras.

4.10 MAPAS DE RIESGOS

Los siguientes mapas de riegos están basados en la EP PETROECUADOR Refinería

Esmeraldas. en el Área de Utilidades, Sección Aire, El mapa de riegos nos va a permitir

establecer todos los parámetros y equipamiento de seguridad industrial necesarios para

poder ingresar a esta área de trabajo como también en una herramienta de control interno

permite presentar una panorámica de los riesgos a los que están expuestos los operadores y

trabajadores de esta localidad.

En los anexos 5 Y 6 se puede visualizar los implementos de seguridad personal necesarios

y obligatorios para estar dentro esta localidad los cuales son los siguientes:

140

Uso de botas de seguridad industrial (punta de acero)

Protección Auditiva

Usar casco de seguridad

Gafas de seguridad industrial

Traje se seguridad

Gafas o Protección ocular.

Guantes de seguridad

CAPÍTULO V

141

CAPÍTULO V

5.1 CONCLUSIONES

En la EP PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS no existe un sistema de

medición de humedad del aire de instrumentos en proceso, este sistema nos debería

permitir comparar el punto de rocío especificado por el diseñador del proceso

(punto de rocío -40 °F) con los resultados actuales.

En toda la EP PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS lo más importante

es mantener siempre la presión del aire de instrumentos, porque de producirse un

daño (fugas, sobre presiones o despresurizaciones) sé paralizarían todos los

procesos de refinería, es por este motivo sin importar nada, el aire de planta pasa a

ser de instrumentos para suplir las necesidades de aire de instrumentos de toda la

refinería.

En la EP PETROECUADOR REFINERÍA ESMERALDAS, Área utilidades se

puede observar que el almacenamiento de la alúmina activada no es adecuado,

puesto que no existe una señalización de los recipientes y de lugar de

almacenamiento, de acuerdo a la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN

2266:2 9 “Transporte, almacenamiento y manejo de materiales peligrosos.

requisitos”

En el almacenamiento de la alúmina activada, la rotulación no es la indicada, no

están almacenadas en los recipientes originales, no tienen el diamante de fuego y no

existe las hojas MSDS en el sitio de almacenamiento de estos residuos.

142

5.2 RECOMENDACIONES

Dado que la calidad del aire de la EP PETROECUADOR REFINERÍA

ESMERALDAS incumple con la normativa ambiental especialmente en la

concentración de partículas PM10 y PM2.5 (353.8 ug/cm3) en 24 horas se

recomienda realizar mantenimientos más frecuentes de los filtros de ingreso en las

tomas de aire antes de los compresores.

Implementar y reemplazar el sistema antiguo por un sistema nuevo, ya que se puede

visualizar que ya cumplió su vida útil, son peligrosos y esto mejoraría e expandiría

la vida útil de todos los equipos de la EP PETROECUADOR REFINERÍA

ESMERALDAS.

Implementar un sistema integral del control de la humedad tanto en el proceso como

en el resultado final, esto nos permitiría saber las cualidades y características de los

aires que se produce. Y a la vez tener un control sobre la humedad, evitando las

consecuencias de tener agua en cualquier equipo o tubería.

Se recomienda implementar un sistema de gestión de mantenimiento el cual

permite detectar los fallos antes de que sucedan, para dar tiempo a corregiros sin

perjuicio a la producción de aire. Además, es una técnica que puede ser llevada a

cabo durante el funcionamiento normal del equipo y permite planificar de forma

óptima las acciones de mantenimiento.

El diámetro de las tuberías debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, la

pérdida de presión entre él depósito y el consumidor no sobrepase 10 kPa (0,1 bar).

Si la caída de presión excede de este valor, la rentabilidad del sistema estará

amenazada y el rendimiento disminuirá considerablemente. En la planificación de

instalaciones nuevas debe preverse una futura ampliación de la demanda de aire, por

cuyo motivo deberán dimensionarse generosamente las tuberías.

143

Mejorar el tratamiento ambiental de la alúmina activada, el almacenamiento

realizarlo de la manera más adecuada, la disposición final debería ser entregada a un

gestor ambiental calificado.

Se recomienda que la alúmina activada ya saturada pueda ser entregada a una

fábrica productora de cemento, la cual se encargaría de obtener cemento aluminoso.

144

GLOSARIO DE TÉRMINOS

Absorción.- Cuando un sólido toma las moléculas en su estructura.

Adsorbato.- Son aquellas substancias absorbidas por un carbón activado o por otro

material adsorbente.

Adsorbente.- Material, como el carbón activado, en el que se verifica el fenómeno de

adsorción.

Adsorción.- Adhesión de un finísimo estrato de moléculas liquidas o gaseosas, a la

superficie de solidos (tamiz molecular) con los que aquéllas entran en contacto.

Carbón activado.- Es un derivado del carbón que ha sido tratado de manera de

convertirlo en un material extremadamente poroso y por lo tanto posee un área superficial

muy alta que torna muy eficiente los fenómenos de adsorción o las reacciones químicas.

Cohesión.- La fuerza de una atracción entre moléculas del mismo tipo, i. e., la fuerza

que mantiene unidas las moléculas de una sustancia.

Corte de agua.- Es calculado en la superficie como el porcentaje del volumen de agua

en relación al volumen de los otros fluidos del pozo.

Densidad del fluido.- Es la relación entre la masa de un fluido y el volumen ocupado

por la misma, usualmente se expresa en libras por galón (lb/gal).

Deshumidificación.- Extracción de vapor de agua del aire.

http://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Adsorci%C3%B3n

145

Deshumidificador.- Es el elemento encargado de retirar la condensación que ha

precipitado desde el enfriador.

Desorción o desadsorción.- Es lo opuesto a la adsorción. Se trata de un fenómeno en el

que las moléculas adsorbidas abandonan la superficie del material adsorbente.

Emulsión.- Es una dispersión de una fase no continua en una fase continua. En la

producción de petróleo, el petróleo y el agua son dos líquidos mutuamente inmiscibles. Un

agente emulsificante en la forma de pequeñas partículas sólidas, parafinas, asfáltenos, etc.

está presente casi siempre en los fluidos de la formación, y siempre ocurre suficiente

agitación según los fluidos ingresan al pozo, se desplazan por la tubería de producción y a

través del estrangulador de superficie.

Gas Natural.- Gas compuesto por hidrocarburos livianos y que se encuentra en estado

natural solo o asociado al petróleo, siendo el principal metano.

Gel de sílice.- Es una forma granular y porosa de dióxido de silicio fabricado

sintéticamente a partir de silicato sódico. A pesar del nombre, el gel de sílice es un sólido.

Gravedad específica.- Es la relación entre la densidad de un fluido y la densidad del

agua a 4º C.

Humedad (H).- Representa la cantidad de agua (en forma de vapor) que hay en el aire,

y depende fundamentalmente de la temperatura del mismo

http://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_silicio

http://es.wikipedia.org/wiki/Silicato_s%C3%B3dico

146

Humedad Absoluta.- Representa la cantidad total de vapor de agua que hay en el aire.

Se mide en gr/m3. Esta Magnitud no se usa puesto que el dato obtenido no es objetivo, sino

que depende de la temperatura.

Humedad relativa (Hr).- Es la humedad que contiene una masa de aire, en relación con

la máxima humedad absoluta que podría admitir sin producirse condensación, conservando

las mismas condiciones de temperatura y presión atmosférica. Esta es la forma más habitual

de expresar la humedad ambiental. Se expresa en tanto por ciento. %

Mesh.- Es la granulometría de las partículas de tamiz molecular o carbón activado según

la clasificación establecida por la Asociación Americana U.S Sieve Series.

Montmorillonita.- Es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo filosilicatos y

dentro de ellos pertenece a las llamadas arcillas. Es un hidroxisilicato de magnesio y

aluminio, con otros posibles elementos.

Presión Absoluta.- Es la suma de la presión manométrica y la presión atmosférica. La

presión absoluta en un vacio perfecto es cero.

Presión Atmosférica.- Es la fuerza ejercida en una unidad de área por el peso de la

atmosfera. La presión atmosférica a nivel del mar es 14.7 psi.

Presión de burbuja.- Es la presión a la cual las primeras moléculas de gas salen de la

solución y forman una burbuja de gas. Esta presión depende en parte de las propiedades

del fluido.

147

Presión de vapor.- Es la medida de la presión superficial que es necesaria ejercer para

que un líquido no pase al estado de vapor.

Presión Manométrica.- Es la presión diferencial indicada por un manómetro, a

diferencia de la presión absoluta.

Presión.- Es definida como la relación entre una fuerza y el área sobre la que actúa la

fuerza, su unidad de medida es el psi (lb/pg2).

Quimisorción.- Adsorción en la que las fuerzas de enlace que ligan las moléculas del

absorbato a la superficie del adsorbente son de naturaleza química (valencias) en lugar de

físicas (Van der Vaals).

Vacío.- Se considera como vacío a todo valor de presión que se halle por debajo de la

presión atmosférica.

148

BIBLIOGRAFÍA

LIBROS, PRESENTACIONES:

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Ediciones Cepsa S.A., Tomo 1, Madrid - España 1971

2. BÁEZ Portilla., Diccionario de Terminología Empleada en Refinería, Refinería

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Volume 1, 2a y 2b. Tulsa, Petroleum Publishing Co.

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9. http://www.monografias.com/trabajos66/sistema-transporte-aire-

comprimido/sistema-transporte-aire-comprimido3.shtml

10. http://www.scribd.com/doc/19196179/instalacion-aire-comprimido

11. http://www.si3ea.gov.co/Eure/7/inicio.html

http://es.scribd.com/doc/56757779/Propuesta-Tesis-Deshidratacion

http://html.rincondelvago.com/alumina.html

http://web.uniovi.es/Areas/Mecanica.Fluidos/

http://www.monografias.com/trabajos66/sistema-transporte-aire-comprimido/sistema-transporte-aire-comprimido3.shtml

http://www.monografias.com/trabajos66/sistema-transporte-aire-comprimido/sistema-transporte-aire-comprimido3.shtml

http://www.scribd.com/doc/19196179/instalacion-aire-comprimido

ANEXOS

149

ANEXO 1. TUBERIAS E INSTRUMENTOS DEL SITEMA DE AIRE SECCION 1

150

ANEXO 2. TUBERIAS E INSTRUMENTOS DEL SITEMA DE AIRE SECCION 2

151

ANEXO 3. NEMA (NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTERS ASSOCIATION)

155

ANEXO 4. HOJAS MSDC ALÚMINA ACTIVADA

157

ANEXO 5. MAPA DE RIESGOS1

158

ANEXO 6. MAPA DE RIESGOS 2

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