Compresores: El núcleo de la producción de petróleo

Introducción

Un compresor es un dispositivo cuya función consiste en incrementar la presión de un fluido. Son componentes importantes en la industria petrolera, desempeñan un papel fundamental en la producción, procesamiento y transporte a través de una variedad de equipos, como tuberías, válvulas, separadores y filtros. Impulsando la eficiencia y la rentabilidad en toda la cadena de suministro de hidrocarburos.

En este artículo, se abordarán temas significativos como la importancia de los compresores en la industria petrolera, los criterios de diseño y selección de estos equipos, así como su rol en la sostenibilidad energética.

Importancia de los compresores en la industria petrolera

Los compresores desempeñan múltiples funciones considerables en la industria petrolera. En primer lugar, se utilizan para aumentar la presión de los fluidos en los pozos de petróleo, lo que facilita la extracción y el transporte del crudo desde el subsuelo hasta la superficie. Además, los compresores son indispensables en el procesamiento de gas natural, donde se encargan de comprimir el gas para su transporte a largas distancias a través de gasoductos. Asimismo, en las refinerías, los compresores son esenciales para la compresión de gases de proceso y la generación de energía necesaria para las operaciones de producción.

De igual forma, los compresores pueden emplearse para mejorar la eficiencia y la recuperación en la producción de gas natural en campos petroleros. Esto se logra mediante la inyección de gas comprimido en los pozos para estimular el flujo y la presión de los hidrocarburos, lo que contribuye a una extracción más efectiva y conveniente de los recursos naturales.

Criterios para la selección y diseño de compresores

El diseño y la selección de compresores en la industria petrolera son procesos críticos que requieren una cuidadosa consideración de diversos factores. En primer lugar, es fundamental evaluar las condiciones operativas específicas de cada aplicación, incluidos el caudal de gas, la presión de descarga requerida, la composición del gas y las condiciones ambientales. A partir de esta información, se pueden seleccionar compresores de diferentes tipos, como compresores centrífugos, de desplazamiento positivo o axiales, cada uno con sus propias ventajas y limitaciones.

Los compresores deben diseñarse para soportar las condiciones extremas y las cargas variables que se encuentran en la industria petrolera. Esto incluye considerar la resistencia a la corrosión, la compatibilidad con los fluidos agresivos presentes en el gas y el petróleo, y la capacidad de operar de manera confiable en entornos adversos, como temperaturas extremas o altos niveles de vibración. Además, el diseño de los compresores debe optimizarse para garantizar la eficiencia energética y minimizar los costos operativos a lo largo de su vida útil.

La evaluación del diseño y selección comienza con la revisión de las diferentes configuraciones de maquinaria disponibles para abordar una amplia variedad de aplicaciones potenciales.

Es esencial establecer descripciones claras de los componentes y subcomponentes que componen un compresor centrífugo típico antes de abordar estas configuraciones. Algunos términos comunes dentro de la industria necesitan definiciones precisas para mantener la coherencia en el análisis.

Aunque es imposible abordar todas las configuraciones disponibles, el objetivo es proporcionar una descripción detallada junto con información de respaldo sobre los diseños más comúnmente utilizados. En la figura 1, se puede apreciar la imagen de un compresor axial de cuatro etapas¹.

A medida que surgen nuevas aplicaciones y evolucionen los diseños, es importante que los usuarios y compradores evalúen y comprendan las ventajas y desventajas de cada configuración específica.

Los compresores en la producción de hidrógeno

Actualmente, la mayoría de los compresores utilizados para la compresión de hidrógeno gaseoso son compresores de desplazamiento positivo, como los compresores alternativos o reciprocantes. Estos utilizan un pistón controlado para comprimir el hidrógeno, reduciendo así su volumen y aumentando su presión, son ideales para aplicaciones que demandan una alta relación de compresión.

Por otro lado, los compresores centrífugos también se emplean en la compresión de hidrógeno, especialmente en aplicaciones de transporte por tuberías. Debido al bajo peso molecular del hidrógeno, los compresores centrífugos necesitan operar a velocidades de punta más altas que en el caso de compresores utilizados para gases naturales. Sin embargo, su eficiencia y moderada relación de compresión los hacen una opción favorable para estas aplicaciones, en la figura 2 se puede apreciar una imagen representativa de este tipo de compresores.

Los compresores en la sostenibilidad energética

Los compresores desempeñan un papel fundamental en los proyectos CCUS (Captura, Utilización y Almacenamiento de Carbono), mediante la compresión del dióxido de carbono (CO₂) para su posterior transporte y almacenamiento.

Esta compresión es necesaria para capturar las emisiones de carbono de las industrias más difíciles de reducir y llevarlas a sitios de almacenamiento adecuados. La tecnología de compresión actual ha sido desarrollada para manejar el CO₂, teniendo en cuenta sus propiedades altamente corrosivas.

Los sistemas y procesos de CCUS varían en función del tamaño de la planta y la aplicación específica. Generalmente, se requiere una presión de almacenamiento de al menos 1600 psia, mientras que las especificaciones actuales de la tubería pueden alcanzar los 2215 psia. Para minimizar los costos variables de operación y mantenimiento en los sistemas CCUS, es crucial integrar tecnologías de compresión eficientes y confiables en el proceso de captura.

Los compresores son elementos vitales en la descarbonización del sector petrolero y gasífero por múltiples razones:

1. Tecnología de captura y almacenamiento de carbono (CCS): Diseñados para presurizar y transportar el CO₂ generado por procesos industriales, incluidos los del sector petrolero y gasífero.
2. Procesamiento de gas natural: En las instalaciones de procesamiento de gas natural, los compresores son indispensables para comprimir el gas crudo proveniente de los pozos, facilitando su transporte a través de tuberías hacia plantas de tratamiento donde se eliminan impurezas como CO₂ y H₂S. Esto contribuye a reducir emisiones al purificar eficientemente el gas.
3. Producción de hidrógeno: Los compresores son significativos en la producción de hidrógeno mediante procesos como el reformado de metano con vapor y la electrólisis. En estos procesos, se utilizan para presurizar el gas hidrógeno para su purificación y almacenamiento, contribuyendo así a la obtención de una fuente de energía limpia y renovable.

Conclusión

Los compresores son dispositivos necesarios en la producción de petróleo, debido a que proporciona la potencia necesaria para impulsar las operaciones en toda la cadena de suministro de hidrocarburos. Su diseño y selección adecuados son fundamentales para garantizar un rendimiento óptimo y una operación confiable en entornos exigentes. Al continuar explorando las últimas innovaciones y tendencias en la industria, podemos impulsar el desarrollo y la eficiencia de los compresores, contribuyendo así al éxito continuo de la industria petrolera a nivel mundial.

Referencias

1. Vorreiter Arne, Fische S, Saathoff H, Radespiel R; “Numérico investigaciones de la eficiencia de circulación en un compresor”; Revista de Turbomaquinaria, 134 (2), marzo 2012.