Introducción
Los compresores en la quema de gases juegan un rol muy importante en una variedad de aplicaciones industriales que implican el manejo y la transferencia de gases. Sin embargo, su efectividad solo se logra cuando la tecnologia se selecciona y aplica adecuadamente en los contextos pertinentes. Es importante que el operador defina claramente la aplicación y especifique los requisitos del proceso de transferencia del producto.
Una vez establecidos los parámetros de operación, el ingeniero de aplicaciones estará en condiciones de determinar si un compresor es la tecnología apropiada para satisfacer las necesidades específicas del proceso.
¿Qué es un compresor de gas?
Un compresor es un dispositivo mecánico diseñado para aumentar la presión y reducir el volumen de un fluido, de un gas, mediante el uso de cilindros, pistones, rotores o impulsores. La energía para su funcionamiento puede provenir de un motor eléctrico, una turbina de gas o un motor de combustión interna.
Los compresores pueden presentar una variedad de tipos y configuraciones, adaptándose a las necesidades específicas de cada aplicación y los requisitos de diseño. Entre los tipos comunes de compresores utilizados en el procesamiento de gas natural se encuentran los compresores alternativos, centrífugos, axiales y de tornillo.
Un compresor cumple una función fundamental en el procesamiento de gas natural al posibilitar el desplazamiento del gas a través de tuberías, válvulas, separadores, filtros y otros equipos con la presión y el caudal adecuados.
Asimismo, contribuye a mantener las condiciones operativas óptimas en las plantas de procesamiento de gas, donde se lleva a cabo el tratamiento y acondicionamiento del gas para cumplir con los requisitos de calidad, seguridad y desempeño ambiental. Además, el uso de un compresor puede incrementar la recuperación y eficiencia en la producción de gas natural en yacimientos, al inyectar gas comprimido en los pozos para estimular el flujo y la presión de los hidrocarburos.
Compresores en la quema de gases
Los compresores en la quema de gases, aportan diversos beneficios al procesamiento de gas natural, como la mejora del transporte y almacenamiento al reducir el volumen y aumentar la densidad del gas. Esto posibilita el transporte de una mayor cantidad de gas a través de tuberías de igual diámetro y su almacenamiento con la misma capacidad en los tanques.
Así como también, contribuyen a elevar la calidad y el valor del gas natural al eliminar componentes no deseados como agua, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y otros contaminantes. Además, los compresores optimizan la eficiencia energética y la rentabilidad del procesamiento de gas natural al reducir las pérdidas de energía y los costos operativos asociados con los flujos de gas de baja presión y flujo, y al aumentar la producción y los ingresos derivados de la venta y los subproductos del gas.
Los compresores pueden plantear desafíos en el procesamiento de gas natural, entre los que se incluyen elevadas inversiones de capital y costos de mantenimiento. Estos aspectos se deben a la complejidad y el costo asociado a los compresores, los cuales requieren inspecciones, reparaciones y reemplazos periódicos de piezas y componentes.
Además, los compresores en la quema de gases consumen una parte significativa de la energía generada por las plantas de procesamiento de gas o del combustible suministrado por los productores de gas, lo que resulta en emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera.
Surgen problemas técnicos y operativos, como sobretensiones, vibraciones, ruidos, fugas, incrustaciones, erosión y desgaste, que pueden afectar el rendimiento y la confiabilidad de los compresores, dando lugar a periodos de inactividad, daños y riesgos para la seguridad.
Importancia de los compresores en el proceso de quema de gases combustibles: Razones técnicas
Los compresores son elementos fundamentales en el proceso de quema de gases combustibles debido a diversas razones efectivamente técnicas:
- Aumento de presión del gas: Los compresores en la quema de gases reducen el volumen de los gases, incrementando su presión y facilitando su transporte a través de tuberías hasta su destino final.
- Mantenimiento del flujo de gas: En la medida en que los gases se desplazan a lo largo de los gasoductos, experimentan fricción y pérdida de presión debido a diferencias de elevación. Los compresores contrarrestan estas pérdidas proporcionando la presión adicional necesaria para mantener un flujo continuo de gas.
- Control de temperatura: La compresión de los gases genera calor, por lo que es necesario disipar este exceso de temperatura para evitar problemas de seguridad y asegurar que el gas esté a una temperatura óptima para su posterior combustión o procesamiento.
- Eficiencia energética: Los compresores de múltiples etapas, que incluyen enfriamiento entre etapas, reducen el volumen de gas entre cada etapa y la cantidad de energía requerida para la siguiente compresión. Este diseño mejora la eficiencia energética del proceso.
- Seguridad: El gas comprimido representa una forma de energía potencial que debe manejarse con precaución, es necesario garantizar un diseño y montaje adecuado para prevenir posibles riesgos como incendios o explosiones.
- Facilitación de la combustión: La combustión eficiente de los gases combustibles a menudo requiere que estos estén a una presión más alta. Los compresores en la quema de gases cumplen este papel, aumentando la presión del gas a niveles adecuados para diversos procesos de combustión en aplicaciones como generación de energía o calefacción industrial.
¿Cómo funciona la compresión de gas natural?
La compresión del gas natural se realiza típicamente en instalaciones como plantas de procesamiento de gas o estaciones compresoras, ubicadas a lo largo de la red de gasoductos. En estos sitios, se emplean motores y compresores de gran tamaño para incrementar la presión del gas natural antes de su introducción en el sistema de tuberías. Este aumento de presión facilita el flujo continuo del gas a través de los conductos y asegura su transporte eficiente y seguro.
La eficiencia en la compresión del gas natural está determinada por diversos factores, entre ellos, las características de los compresores utilizados, tanto en términos de tamaño como de potencia, así como el tiempo requerido para llevar a cabo la compresión. En líneas generales, los compresores de mayor capacidad suelen ser más eficientes que los de menor tamaño, ya que pueden manejar mayores volúmenes de gas natural a presiones más elevadas en intervalos de tiempo más cortos.
Existen tres aplicaciones principales basadas en la transferencia de productos que se ajustan al punto óptimo de los compresores. Entre las que se pueden mencionar:
- Recuperación de vapor: Este proceso implica la captura de gases residuales que permanecen en recipientes de almacenamiento, los cuales, en el pasado, podrían haber sido liberados a la atmósfera. En la actualidad, debido a normativas ambientales y de seguridad más estrictas, así como a su valor económico, estos gases deben ser recuperados. La recuperación de vapor se aplica típicamente a vapores de gas licuado que quedan en recipientes después de la transferencia, vapores de gas natural en tanques de almacenamiento, hexafluoruro de azufre en transformadores eléctricos, fugas de sellos de compresores en plantas de procesamiento más grandes y en el vaciado de recipientes de almacenamiento previo a su mantenimiento, reacondicionamiento o reemplazo.
- Aumento de presión: En este proceso, se traslada un gas de un lugar a otro mediante el aumento de su presión a un nivel que permita su envío a otra ubicación o proceso desde el tanque de almacenamiento a una presión más elevada. Por ejemplo, un sistema de refuerzo de nitrógeno eleva la presión del gas nitrógeno almacenado a 125 libras por pulgada cuadrada (psig) (8,6 barg) a una presión aumentada de 300 psig (20,6 barg) para satisfacer las exigencias del proceso.
- Asimismo, el aumento de presión se emplea para transferir gas natural refinado desde una línea de distribución de baja presión a un tanque de almacenamiento que alimenta un quemador en un proceso de tratamiento térmico. Los compresores son ideales en este proceso debido a su capacidad para manejar una amplia gama de condiciones de aumento de presión.
Reducción de emisiones en la quema de gases
La quema de gas, que implica la combustión controlada de gas natural liberado durante la producción de petróleo y gas, es una práctica común en la industria para eliminar el exceso o los gases residuales que no pueden ser económicamente utilizados. Esta acción es relevante en el contexto de los compresores de gas por diversas razones:
- Impacto ambiental: La quema de gas libera gases de efecto invernadero y otros contaminantes a la atmósfera, contribuyendo al cambio climático y la contaminación del aire. Por lo tanto, minimizar la quema de gas es crucial para la conservación del medio ambiente.
- Desperdicio de energía: La quema de gas representa un significativo desperdicio de recursos energéticos, ya que el gas natural quemado podría ser aprovechado para generación de energía, calefacción u otros usos productivos.
- Cumplimiento normativo: Muchas regiones tienen regulaciones para limitar o reducir la quema de gas debido a su impacto ambiental. El cumplimiento de estas regulaciones es esencial para las compañías de petróleo y gas, y reducir la quema a menudo requiere la implementación de prácticas alternativas de gestión del gas.
Conclusiones
La importancia de los compresores en la quema de gases combustibles es significativa en la industria energética moderna. Estos dispositivos desempeñan un papel fundamental al facilitar el transporte eficiente y seguro de gases combustibles, como el gas natural, desde los puntos de producción hasta los puntos de consumo. La compresión de estos gases no solo permite su almacenamiento en condiciones seguras y económicas, sino que también los distribuye hasta largas distancias a través de redes de tuberías.
El aumento de la presión de los gases, garantiza una combustión más eficiente y completa, maximizando así la utilización de estos recursos energéticos y reduciendo las emisiones nocivas al medio ambiente. Son componentes fundamentales en el aprovechamiento responsable y sostenible de los gases combustibles, contribuyendo significativamente a la seguridad energética y al desarrollo económico.
Referencias
1. www.pumpsandsystems.com/compressor
2. https://extension.psu.edu/understanding-natural-gas-compressor-stations
3. https://www.archrock.com/what-is-natural-gas-compression/
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