Equipos petroleros para el funcionamiento de una planta de gas

Introducción:

Para el funcionamiento de una planta de gas son necesarios muchos equipos petroleros a continuación mencionaremos algunos:

1. Recibidores de chancho2. Manifold3. Golpeadores de liquido4. Aero-enfriadores o cooler5. Separadores6. Filtros7. Válvulas8. Bombas9. Turbina de gas10. Compresor de reciclo

1 RECIBIDORES DE CHANCHOSirve para el envio o recepción del chancho, con la finalidad de realizar mantenimiento y limpiar el interior de la tubería de parafinas, sedimentos.

El p rincipal envio de pigs es de minimizar la colonización de bacterias que producen la corrocion puntual además la limpieza interna de la tubería

Los lanzadores de Pigs son usados para lanzar el pig en la tubería, y los recibidores de pigs son usados para recibir los pigs luego de que han tenido una corrida exitosa. El diseño de estas trampas dependerá deltipo de pig a ser corrido y las condiciones del diseño de la tubería. Dichos diseños no se cubren aquí.Provisiones en el diseño de la estación debe incluir equipo de manipulación para pigs de 20” y más grandes. Se deben tomar precauciones para el derrame desde las trampas de pigs.

Procedimiento para el lanzamiento:

Los siguientes procedimientos de lanzamiento de pigs pueden ser usadoscomo directriz para el desarrollo de procedimientos operativos. Debido a que las políticas varían dependiendo de si el lanzador de pig es dejado permanentemente en latubería o si se remueve de la misma luego de que el pig es lanzado, el operador debería verificar que latrampa esté aislada de la tubería y que esté despresurizada antes de comenzar cualquier parte del procesode lanzamiento.

1. Asegurarse de que la válvula de aislamiento y la válvula de “Kicker” estén cerradas2. En sistemas líquidos, abrir la válvula de drenaje y permitir el aire desplazar el líquido abriendo la válvula de ventilación. En sistemas de gas natural, abrir la ventilación y ventilar el lanzador a lapresión atmosférica. 3. Cuando el lanzador de pig es drenado completamente (0 psi), con la ventilación y las válvulas dedrenaje aún abiertas, abrir la puerta de la trampa (compuerta). 4. Instale el pig con la nariz firmemente en contacto con el reductor entre el barril y la sección nominaldel lanzador. 5. Limpie el sello de la compuerta y cualquier otra superficie sellante, lubrique si es necesario y cierre y

asegure la compuerta.

7. Cuando se complete el llenado, cierre la válvula de ventilación para permitir la presión se iguale através de la válvula de aislamiento. 8. Abra la válvula de aislamiento. El pig está listo para el lanzamiento.9. Cierre parcialmente la válvula de la línea principal. Esto incrementará el flujo a través de la válvula “Kicker” y detrás del pig. Continúe cerrando la válvula de la línea principal hasta que el pig salga dela trampa hacia la línea principal, como se indica por el detector de Pigs. 10. Luego de que el pig salga de la trampa y entre a la línea principal, abra completamente la válvula dela línea principal. Cierre la válvula de aislamiento y la válvula “Kicker”. 11. El lanzamiento del pig se ha completado.

Procedimiento para el recibimiento de pigs:

1. Asegúrese de que el recibidor esté presurizado.2. Abra completamente la válvula de paso.3. Abra completamente la válvula de aislamiento y cierre parcialmente la válvula de la línea principal.4. Monitoree el detector de Pigs para verificar la llegada del pig.5. Cierre la válvula de aislamiento y la válvula de paso.6. Abra la válvula de drenaje y la válvula de ventilación.7. Revise el manómetro en el recibidor, para asegurarse de que la trampa esté despresurizada (0 psi).8. Abra la compuerta de la trampa y remueva el pig del recibidor.9. Limpie el sello de la compuerta y otras superficies de sellado, lubrique si es necesario, cierre y asegure la puerta de la trampa (compuerta). 10. Regrese el recibidor a su condición original.

2 MANIFOLDSon arreglos de tuberías y válvulas que permiten recolectar controlar y direccionar la producción de los pozos diferentes procesos del

El multiple esta constituido:- Vlavulas chek a la entrada- Válvulas bola o mariposa- Válvulas de tres vías- Indicador de presión o manometro

3.-GOLPEADORES DE LIQUIDO:Un slug catcher es un recipiente con un volumen de reserva suficiente para almacenar (temporalmente) la mayor cantidad de líquido y gas esperado del sistema de aguas arriba.Está situado entre la salida de la tubería y el equipo de procesamiento.Es un recipiente separador y amortiguador.

Aplicaciones• Un slugcatcher es usado para amortiguar la producción, para tener una

salida controlada de gas y líquido.• También es usado en la inspección de ductos.

Tipos de slug cátchers• 1.- slug catcher horizontal (separador)• 2.- slug catcher vertical (separador)• 3.- slug catcher tipo dedos• 4.- slug catcher estabilizador

Slug catcher tipo dedos Esta compuesto por un grupo de dedos superiores e inferiores de

diferentes longitudes. La distribución del gas tiene múltiples entrantes / corriente de

líquido, disminuye hacia abajo, y la divide en varias corrientes más pequeñas que permiten un flujo uniforme en las cámaras de separación.

En las cámaras de separación se lleva a cabo la mayoría de la separación de líquidos de gas

Slug Catcher horizontal puede dar la separación de partículas pequeñas (10 micrones) donde hay más líquido y menor flujo de gas.

Útiles como separador de tres fases. Buena separación de hasta 5 a 700 barriles.

Slug Catcher Vertical• Útil donde la separación de partículas pequeñas (10 micras) es

necesario y el flujo de gas es grande en relación al líquido. • Buena separación - útiles de hasta 5 a 700 barriles.

Slug Catcher tipo tuboEste tipo de equipos de separación normalmente tiene una placa de compresión para golpear a los líquidos a granel y una columna vertical para formar un separador de tipo gravedad, pero por lo general tiene un área suficiente para eliminar eficazmente las partículas pequeñas. Normalmente, sólo se utiliza para atrapar las balas de líquido y mantenerlas. Por razones económicas, estos cazadores de babosas se diseñan generalmente como los de tuberías y accesorios, y no como recipientes a presión.

El tubo tipo adecuado slug catcher proporciona buena separación. La separación de las partículas pequeñas es pobre, pero mejora en las tasas de flujo bajo. Es utilizado para proteger un separador.

4.- AEROVENTILADORES O COOLERUn intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico. Por en general, los intercambiadores son usados para recuperar calor entre dos corrientes en un proceso.

INTERCAMBIADORES DE PLACAS• Para uso industrial desde Farmacéutico, Alimenticio, Químico,

Petroquímico, Plantas Eléctricas, Plantas Siderúrgicas, Marino y otros más.

• Torres de Enfriamiento secas. • Calentadores de Agua y otros fluidos, mediante vapor. • Enfriadores de Aceite. • Recuperadores de Calor, particularmente con diferenciales cortos de

temperatura. • Manejo de sustancias corrosivas, medias. • Enfriadores de agua salada. • Para cualquier aplicación donde se requieren diferenciales cortos de

temperatura. INTERCAMBIADORES COMPACTAS DE PLACAS SOLDADAS

Para uso de Refrigeración: como Evaporadores, Condensadores, Subenfriadores, Desupercalentadores y Evaporadores de Cascada/Condensadores. Para Procesos tales como: – Calentadores mediante vapor – Condensador de vapor – Enfriadores de Nitrógeno Líquido – Enfriadores de Aceite Hidráulico, etc.

INTERCAMBIADORES DE DOBLE TUBOAdecuado para trabajar en aplicaciones líquido-líquido y en general para los procesos donde los intercambiadores de placas no se puedan utilizar. Industrias Alimentaría, Química, Petroquímica, Farmacéutica, etc.

INTERCAMBIADORES DE CASCO Y TUBOS• Vapor / Agua, para condensar vapor y / o calentar agua. • Aceite / Agua, para enfriar aceite en sistemas de lubricación o

hidráulicos y transformadores eléctricos.

• Vapor / Combustóleo, para calentar combustóleo en tanques de almacenamiento, fosas de recepción y estaciones de bombeo.

• Aire / Agua, para enfriar aire como Post-enfriadores de compresor de aire (after - coolers).

• Refrigerante / Agua, para condesar refrigerantes. • Intercambiadores de calor para procesos químicos y/ o petroquímicos;

fabricados en acero al carbón, acero inoxidable y / o aceros especiales. • Chilers ( Intercambiadores de calor para enfriar agua con gas

refrigerante ) para unidades de agua helada • Inter - Enfriadores y Post - Enfriadores para compresores Atlas Copco. • Inter - enfriadores y Post - Enfriadores para compresores Ingellson

Rand. Para Procesos químicos altamente corrosivos (Manejo de Ácidos y bases en bajas concentraciones). Los intercambiadores recuperan calor entre dos corrientes en un proceso. Los calentadores se usan primeramente para calentar fluidos de proceso, y generalmente se usa vapor con este fin. Los enfriadores se emplean para enfriar fluidos en un proceso, el agua es el medio enfriador principal. Los condensadores son enfriadores cuyo propósito principal es eliminar calor latente en lugar de calor sensible. Los hervidores tienen el propósito de suplir los requerimientos de calor en los procesos como calor latente. Los evaporadores se emplean para la concentración de soluciones por evaporación de agua u otro fluido. Clasificación

Intercambiadores de contacto directo

Son aquellos dispositivos en los que los fluidos sufren una mezcla física completa.

Intercambiadores de contacto indirecto- Alternativos: Ambos fluidos reconocen un mismo espacio de forma alternada, la mezcla entre los fluidos es despreciable.

- De superficie: Son equipos en los que la transferencia de calor se realiza a través de una superficie, cilíndrica o plana, sin permitir el contacto directo.

Existen dos tipos de intercambiadores de contacto indirecto: los cambiadores de flujo paralelo (intercambio líquido - líquido) los cambiadores de flujo cruzado (intercambio líquido - gas)

TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALORINTERCAMBIADORES DE CORAZA Y TUBO:

Los intercambiadores del tipo de coraza y tubo constituyen la parte más importantes de los equipos de transferencia de calor sin combustión en las plantas de procesos químicos. Consiste en una serie de tubos lineales colocados dentro de un tubo muy grande llamado coraza.

Intercambiador de calor de espejo fijoLos intercambiadores de espejo fijo se utilizan con mayor frecuencia que los de cualquier otro tipo y la frecuencia de su utilización se ha incrementado en años recientes. Los espejos se sueldan a la coraza.

Intercambiador de calor de tubo en U

El haz de tubos consiste en un espejo estacionario, tubos en U (o de horquilla), deflectores o placas de soporte y espaciadores y tirantes apropiados. El haz de tubos se puede retirar de la coraza del intercambiador de calor.

El calentador de succión del tanqueContiene un haz de tubo en U. Este diseño se utiliza con frecuencia en tanques de almacenamiento al aire libre, para combustóleos pesados, alquitrán, etc., cuya viscosidad se debe reducir para permitir el bombeo adecuado.

Intercambiador de anillo de cierre hidráulicoEsta construcción es la menos costosa de los tipos de tubos rectos y haz desmontable. Los fluidos del lado de la coraza y del lado del tubo se retienen mediante anillos de empaque distintos separados por un anillo de cierre hidráulico y se instalan en el espejo flotante.

Intercambiador de cabezal flotante con empaque exteriorEl fluido del lado de la coraza se retiene mediante anillos de empaque, que se comprimen dentro de un prensaestopas mediante un anillo seguidor de junta. Esta construcción fue utilizada con frecuencia en la industria química; sin embargo, su empleo ha disminuido en los años recientes.

Intercambiador de cabezal flotante internoEl diseño de cabezal flotante interno se utiliza mucho en las refinerías petroleras, pero su uso ha declinado en años recientes. En este tipo de cambiador de calor el haz de tubos y el espejo flotante se desplaza (o flota) para acomodar las dilataciones diferenciales entre la coraza y los tubos.

Intercambiador de cabezal flotante removible

La construcción es similar a la del intercambiador de cabezal flotante interno con anillo dividido de respaldo, con la excepción de que la cubierta del cabezal flotante se sujeta directamente con pernos en el espejo flotante.

INTERCAMBIADOR DE DOBLE TUBOEste tipo de cambiador de calor esta formado por uno o más tubos pequeños contenidos en un tubo de diámetro más grande. Al tubo externo se le llama anulo.

Intercambiadores de placa en espiralEl intercambiador de placa en espiral se hace con un par de placas laminadas para proporcionar dos pasos rectangulares relativamente largos para los fluidos con flujo en contracorriente.

Intercambiadores de placa y armazónLos intercambiadores de placa y armazón consisten en placas estándares, que sirven como superficies de transferencia de calor y un armazón para su apoyo.

Intercambiador de calor de aleta y placa con soldadura fuerteLa superficie de transferencia de calor de aleta y placa se compone de una fila de capas, cada una de las cuales consiste en una aleta corrugada entre láminas metálicas planas, selladas en los dos lados mediante canales o barras, para formar un paso para el flujo del fluido.

INTERCAMBIADOR TUBULAR TIPO BAYONETA: Este tipo de intercambiadores son útiles cuando existe una diferencia extrema de temperatura entre los fluidos del lado de la coraza y lado del tubo, ya que todas las partes sujetas a expansión diferencial son

libres para moverse, independientes entre si. Esta construcción única no sufre falla debido al congelamiento del condensado de vapor, porque el vapor en la parte interna del tubo funde cualquier hielo que pueda formarse durante períodos de operación intermitente. Los costos son relativamente altos, ya que sólo los tubos externos del haz transfieren calor al fluido del lado de la coraza.

INTERCAMBIADORES DE TUBO EN ESPIRAL: Los intercambiadores de tubo en espiral consisten en un grupo de serpentines concéntricos arrollados en espiral, por lo general conectados por múltiples (manifolds). Entre sus características se incluye flujo a contracorriente, eliminación de las dificultades de la expansión diferencial, velocidad constante y compactación.

INTERCAMBIADORES DE TUBO EN ESPIRAL PARA SERVICIO CRIOGÉNICO: En algunos de los intercambiadores de servicio criogénico se requiere que exista reversibilidad termodinámica con pequeñas diferencias en temperaturas y es en estos casos cuando se utilizan unidades del tipo espiral. Los intercambiadores en planta para la separación de aire llevan el gas de alta presión dentro de los tubos y el gas de baja presión fuera de los mismos en una combinación de flujos a contracorriente y cruzado.

INTERCAMBIADORES DE PELÍCULA DESCENDENTE: Las principales ventajas de estos intercambiadores de calor son la alta velocidad de transferencia de calor, la existencia nula de caída de presión interna, corto tiempo de contacto (característica muy importante para materiales sensibles al calor), facilidad de acceso a los tubos para su limpieza y, en algunas ocasiones, prevención de fugas de un lado a otro.

Estos intercambiadores de calor se utilizan en diversos servicios, como se describe a continuación: • ENFRIADORES Y CONDENSADORES DE LIQUIDOS.

• EVAPORADORES. • ABSORVEDORES. • CONGELADORES.

INTERCAMBIADORES DE SUPERFICIE ESCARIADA (RASPADA): Los intercambiadores de superficie escariada tienen un elemento rotatorio con hojas unidas a un soporte para presionar o raspar la superficie interna. Los intercambiadores de superficie escariada son particularmente adecuados para la transferencia de calor con cristalización, transferencia de calor con gran ensuciamiento de la superficie, transferencia de calor con extracción por disolventes y para transferencia de calor de fluidos de alta viscosidad. Este tipo de intercambiador de utiliza mucho en las plantas de ceras y parafinas y en las plantas petroquímicas, para cristalización5.-SEPARADORES.

TIPOS DE SEPARADORES En primera instancia es conveniente aclarar que la primera clasificación está en función del número de fases que separa; se les llama separadores BIFÁSICOS (cuando separan dos fases, como petróleo y gas o agua y petróleo). Siempre se deberá especificar las fases que entran en juego. Se conoce como separadores TRIFÁSICOS a los que se diseñan para separar tres fases (agua, petróleo y gas) y tetrafásicos, aquellos en los cuales se ha previsto, adicionalmente, una sección para la separación de la espuma que suele formarse en algunos tipos de fluidos.Los separadores pueden clasificarse por su forma y geometría en HORIZONTALES VERTICALES Y ESFÉRICOS

HORIZONTALES

Ventajas:

1. Tienen mayor capacidad para manejar gas que los verticales. 2. Son más económicos que los verticales. 3. Son más fáciles de instalar que los verticales. 4. Son muy adecuados para manejar aceite con alto contenido de

espuma. Para esto, donde queda la interfase gas-líquido, se instalan placas rompedoras de espuma.

Desventajas:

1. No son adecuados para manejar flujos de pozos que contienen materiales sólidos como arena o lodo, pues es difícil limpiar este tipo de separadores.

2. El control de nivel de líquido es más crítico que en los se paradores verticales.

VERTICALES

Ventajas:

1. Es fácil mantenerlos limpios, por lo que se recomiendan para manejar flujos de pozos con alto contenido de lodo, arena o cualquier material sólido.

2. El control de nivel de líquido no es crítico, puesto que se puede emplear un flotador vertical, logrando que el control de nivel sea más sensible a los cambios.

3. Debido a que el nivel de líquido se puede mover en forma moderada, son muy recomendables para flujos de pozos que producen por bombeo neumático, con el fin de manejar baches imprevistos de líquido que entren al separador.

4. Hay menor tendencia de re evaporización de líquidos.

Desventajas:

1. Son más costosos que los horizontales. 2. Son más difíciles de instalar que los horizontales. 3. Se necesita un diámetro mayor que el de los horizontales para manejar

la misma cantidad de gas.

ESFÉRICOS

Ventajas:

1. Más baratos que los horizontales o verticales.

2. Más compactos que los horizontales o los verticales, por lo que se usan en plataformas costa afuera.

3. Son más fáciles de limpiar que los separadores verticales. 4. Los diferentes tamaños disponibles los hacen el tipo más económico

para instalaciones individuales de pozos de alta presión.

Desventajas: 1.- Tienen un espacio de separación muy limitado.

7.-VALVULAS

Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.

Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta más de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.

*CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS

a) Válvulas industriales Válvula de asiento Válvula de camisa Válvula hidráulica, caso particular de válvulas industriales. Llave o válvula de paso, caso de válvulas en instalaciones de edificios

residenciales. Válvula de alivio de presión, para casos de bloqueo (shutt off, en inglés)

o de expansión térmica. Válvula antirretorno, usada para evitar que un fluido se mueva en

sentido no deseado a lo largo de una tubería. Válvula rotatoria, usada en los instrumentos de viento-metal.

b) Válvula de control.

La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada.

c) Válvulas de compuerta.

La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento (fig. 1-1).

Figura 1-1 Válvula de compuerta.

Aplicaciones: Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.

d) Válvulas de globo.

Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería (fig. 1-3).

Figura 1-3 Válvula de globo.

Recomendada para:

Estrangulación o regulación de circulación. Para accionamiento frecuente. Para corte positivo de gases o aire. Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.

e) Válvulas de bola.

Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición

abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto (fig. 1-4).

Figura 1-4 Válvula de bola.

Recomendada para:

Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación. Cuando se requiere apertura rápida. Para temperaturas moderadas. Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.

Aplicaciones: Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.

f) Válvulas de diafragma.

Las válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento y corta la circulación (fig. 1-6).

Figura 1-6 Válvula de diafragma.

Recomendada para:

Servicio con apertura total o cierre total. Para servicio de estrangulación. Para servicio con bajas presiones de operación.

Aplicaciones: Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos

g) Válvulas de desahogo (alivio).

Una válvula de desahogo (fig. 1-9) es de acción automática para tener regulación automática de la presión. El uso principal de esta válvula es para servicio no comprimible y se abre con lentitud conforme aumenta la presión, para regularla.La válvula de seguridad es similar a la válvula de desahogo y se abre con rapidez con un "salto" para descargar la presión excesiva ocasionada por gases o líquidos comprimibles.El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y se determina mediante formulas especificas.

Figura 1-9 Válvula de desahogo (alivio).

Recomendada para:

- Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones.

En los reactores de flujo pistón isotérmicos la temperatura no varía con la posición en el reactor. Además varía con el tiempo por tratarse de un reactor de flujo pistón en estado estacionario. La velocidad de reacción será sólo función de la conversión (o de la concentración) En realidad los reactores de flujo en pistón son reactores tubulares que tienen la paticularidad de que en ellos se supone que no existe retromezcla (backmixing)y que cada porción de corriente de entrada que ingresa no se mezcla para nada con su inmedita posterior, la composición de cada diferencial de volumen va variando respecto a la longitud del reactor.

8.- BOMBAS

Los siguientes aspectos del diseño de servicio tienen la mayor influencia en la selección del tipo de bomba más económica, usualmente en este orden:

- Caudal de flujo- Requerimientos de cabezal- Requerimientos de mantenimiento, confiabilidad- Viscosidad a temperatura de bombeo y ambiente- Requerimientos de control de flujo

La selección del estilo particular de construcción, dentro de un tipo general, esta influencia principalmente por:- Presión de descarga- NPSH disponible- Temperatura del fluido

Restricciones de instalación y oportunidades, tales como limitaciones de espacio, montaje en línea, montaje directo de la bomba en un recipiente de proceso, etc.

*TIPOS DE BOMBAS

a) Bombas Centrifugas

Generación de Presión: Las bombas centrifugas comprenden una clase muy amplia de bombas en las que la generación de presión se logra con la conversión del cabezal de velocidad en cabezal estático. El movimiento rotativo de uno o más impulsores comunica energía al fluido en la forma de un incremento de velocidad que se convierte en cabezal estático útil en la sección de difusión del cuerpo. No hay válvulas en las bombas de tipo centrífugo, el flujo es uniforme y libre de pulsaciones de baja frecuencia. Como este tipo de bomba opera convirtiendo el cabezal de velocidad en cabezal estático, una bomba que opera a velocidad fija desarrollara el mismo cabezal teórico en metros (pies) de fluido bombeado, independientemente de su densidad. Sin embargo, la presión en kPa (psi) (correspondiente al cabezal desarrollado) depende de la densidad del fluido.

b) Bombas de Flujo de Axial

Las bombas de flujo axial se aplican para caudales muy altos, y bajos cabezales en servicios con agua y substancias químicas. Algunos servicios típicos con agua son: irrigación, control de inundación, bombas/turbinas para

bombeo a almacenaje en plantas de generación de potencia, y bombas de circulación para condensadores barométricos, etc. Algunos servicios típicos de plantas químicas son el de circulación para el reactor de propileno, y los servicios de circulación asociados con evaporadores y cristalizadores en la producción de sulfato de amonio, acido fosfórico, potasio, soda caustica y productos de azúcar.

c) Bombas Reciprocantes

Las bombas de tipo reciprocante son especificadas con poca frecuencia en los diseños nuevos. Se prefiere el uso de bombas centrífugas y deberían usarse excepto en las pocas situaciones donde sea necesario otro tipo. Circunstancias especiales pueden favorecer las bombas reciprocantes incluyen las siguientes:

1) Fluidos de alta viscosidad2) Capacidades relativamente bajas (de 0.2 a 1.3 dm^3/s (3 a 20 gpm)) a

cabezales altos3) Servicios intermitentes, como bombeo externo o separador de lodo y

residuo, donde se debe manejar un rango de fluidos, los costos de equipos son favorables, y hay disponible un NPSH suficiente

4) Servicio de lodo y suspensiones5) Servicios de bombeo con un rango amplio de presiones de descarga o

caudales de flujo

d) Bombas rotativas

La bombas rotativas, como clase, normalmente se refieren a las bombas de desplazamiento positivo con elementos de bombeo rotativos tales como engranajes, tornillos. Álabes y lóbulos. Solo los tipos de engranaje y de tornillo se usan en un número significativo de servicios de refinería

9.- TURBINA DE GAS:

Turbina, motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la

rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice. Una turbina de gas está compuesta de tres secciones principales: un compresor, un quemador y una turbina de potencia. Las turbinas de gas operan en base en el principio del ciclo Brayton, en donde aire comprimido es mezclado con combustible y quemado bajo condiciones de presión constante. El gas caliente producido por la combustión se le permite expandirse a través de la turbina y hacerla girar para llevar a cabo trabajo. En una turbina de gas con una eficiencia del 33%, aproximadamente 2/3 del trabajo producido se usa comprimiendo el aire. El otro 1/3 está disponible para generar electricidad, impulsar un dispositivo mecánico, etc. Componentes• Compresor• Tubo de cojinetes• Difusor• Cámara De Combustión• Alabes• Disco De Turbina• Tobera De Escape

COMPRESOR:

El compresor se encuentra en la entrada del motor y se encuentra conectado al disco de turbina por medio de un eje, el compresor puede ser de tres tipos diferentes:

Axial: la corriente de aire que atraviesa el compresor lo hace en el sentido del eje (de ahí el nombre de axial), consta de varios discos giratorios (llamados etapas) en los cuales hay una serie de "palas"

(alabes), entre cada disco rotor hay un disco fijo (estator) que tiene como función dirigir el aire con el ángulo correcto a las etapas rotoras.

El compresor axial es él mas utilizado en las turbinas "de verdad" pero para las pequeñas turbinas de aeromodelismo es muy difícil de construir y balancear, si bien algunos han construido turbinas con compresor axial, por el momento están fuera del alcance de la mayoría

Radial o Centrifugo: la corriente de aire ingresa en el sentido del eje y sale en sentido radial, consta de un solo disco con alabes en una o ambas caras, es el compresor universalmente utilizado en las micro turbinas por ser fácil de obtener (proveniente de un turbo compresor de auto) y balancear, es mucho más resistente que el axial pero como desventaja es mas pesado y tiene un área frontal mayor.

TUBO DE COJINETESEs un elemento cilíndrico por cuyo interior pasa el eje de la turbina y además se encarga de dar estructura al motor va fijado a la parte posterior del difusor y a la parte delantera del conjunto N.G.V., en su interior se colocan los cojinetes que soportan el eje estos deben tener adecuada refrigeración y lubricación para que sobrevivan las tremendas velocidades de rotación a las que son sometidos, actualmente y para cualquier aplicación por encima de las 100000 R.P.M. se recomienda usar rodamientos sin jaula con bolillas cerámicas.

DIFUSORTiene como misión cambiar la velocidad de la corriente de aire que viene del compresor para aumentar la presión. Consta de una serie de pasajes que se ensanchan hacia atrás (conductos divergentes), el difusor es diferente según el compresor sea axial o centrifugo

CÁMARA DE COMBUSTIÓNEs una de las partes mas criticas de las turbinas de aeromodelismo, su diseño es critico dado que la temperatura de salida es fundamental así

como la longitud de la cámara esta limitada por cuestiones de diseño que no vienen al caso, entonces esta Parte debe ser diseñada con sumo cuidado para permitir la completa combustión dentro de la longitud de la misma. Existen varios tipos de cámara de combustión, pero la universalmente utilizada para las micro turbinas es la denominada "anular", como su nombre lo indica tiene la forma de dos anillos concéntricos

ALABES GUÍA DE TURBINA ( N.G.V.)Esta parte tiene como función aumentar la velocidad de la corriente de gas caliente que sale de la cámara de combustión y dirigirla con el ángulo apropiado al disco de turbina. Esta pieza es la mas expuesta a altas temperaturas que en algunos casos superan los 700 °C por lo tanto se construyen en aleaciones inoxidables para alta temperatura, básicamente consta de una serie de alabes "estatores" que se cierran hacia la parte trasera (conducto convergente), también difieren si son para turbina radial o axial

DISCO DE TURBINAEs la parte encargada de extraer parte de la energía de la corriente de gas para convertirla en movimiento, su única función es hacer rotar el compresor al cual se encuentra unido por medio de un eje, la turbina se halla sujeta a elevadas temperaturas y lo que es peor a elevadas cargas centrifugas que unido a la disminución de resistencia del material por causa de la temperatura hacen que este sea el elemento que mas importancia tiene en cuanto a la elección de materiales, sin excepción se utilizan aleaciones con elevado contenido de níquel y cromo (comercialmente tienen diferentes nombres como ser INCONEL, NIMONIC etc.) aunque en los primeros modelos de turborreactores "caseros" se utiliza acero inoxidable con buenos resultados.

Existen dos tipos de discos de turbinaLos axiales: Son los mas utilizados pues poseen excelentes características de aceleración y un peso bastante reducido, su única

contra es que deben respetarse a estrictamente las temperaturas y velocidades máximas sino se corre el riesgo de que el disco se "desintegre“.Las radiales: Si bien se utilizan menos por ser bastante más pesadas y por lo tanto tardan más en acelerar tienen la particularidad de ser muy robustas, soportan mas revoluciones a mayor temperatura.

LA TOBERA DE ESCAPEEn esta parte los gases de escape son acelerados para aumentar el empuje producido por la turbina, básicamente es un conducto cónico y algunas veces también posee un cono interior.

El ciclo de funcionamiento

El aire ingresa al compresor donde aumenta parcialmente la presión y temperatura, luego es llevado al difusor donde se produce el incremento final de presión, el aire ingresa a la cámara de combustión donde se mezcla con el combustible y se quema para incrementar la temperatura (y por lo tanto la energía total contenida en el gas), luego es dirigido hacia el conjunto de alabes estatores de la turbina (N.G.V.) estos tienen como misión dirigir el gas hacia el disco de turbina con el ángulo correcto y además incrementar su velocidad, luego el gas pasa por el disco de turbina donde parte de la energía que contiene es extraída para mover el compresor (en las micro turbinas se extrae una GRAN parte de la energía) al cual se encuentra unido por medio de un eje, el gas deja la turbina con gran temperatura y velocidad pero es acelerado aun mas en la tobera de escape, el gas que sale a gran velocidad es el responsable de la reacción que se conoce como "empuje" de la turbina.

Las turbinas no pueden arrancar por si solas, necesitan ser llevadas a un determinado numero de RPM para crear suficiente presión en el motor para permitir el funcionamiento.

Las turbinas de gas operan en base al principio del ciclo Brayton, a presión constante.

Clasificación

Las turbinas se clasifican en turbinas hidráulicas o de agua, turbinas de vapor y turbinas de combustión. Hoy la mayor parte de la energía eléctrica mundial se produce utilizando generadores movidos por turbinas. Los molinos de viento que producen energía eléctrica se llaman turbinas de viento.

Turbina hidráulica

El tipo más antiguo y más simple de turbina hidráulica es la rueda hidráulica, utilizada por primera vez en Grecia y empleada durante la antigüedad y la edad media para moler.

Las turbinas hidráulicas se emplean para aprovechar la energía del agua en movimiento.

Turbina de vapor

La turbina puede ser más pequeña, más ligera y más barata que una máquina de vapor de vaivén de la misma potencia, y puede ser de un tamaño mucho mayor que las máquinas de vapor convencionales. Desde el punto de vista de la mecánica, tiene la ventaja de producir directamente un movimiento giratorio sin necesidad de una manivela o algún otro medio de convertir la energía de vaivén en energía rotatoria. Como resultado de ello, la turbina de vapor ha reemplazado a las máquinas de vaivén en las centrales generadoras de energía eléctrica, y también se utiliza como una forma de propulsión a chorro.

Las turbinas de vapor se utilizan en la generación de energía eléctrica de origen nuclear y en la propulsión de los buques con energía nuclear

Tipos de turbinas de vapor

La forma más sencilla de turbina de vapor es la denominada turbina de acción, en la que los chorros de la turbina están sujetos a un punto dentro de la carcasa de la turbina, y las palas están dispuestas en los bordes de ruedas que giran alrededor de un eje central. El vapor pasa a través de las boquillas y alcanza las palas. Éstas absorben una parte de la energía cinética del vapor en expansión, lo que hace girar la rueda y con ella el eje al que está unida. La turbina está diseñada de forma que el vapor que entra por un extremo de la misma se expande a través de una serie de boquillas hasta que ha perdido la mayor parte de su energía interna.

En la turbina de reacción la energía mecánica se obtiene de la aceleración del vapor en expansión. Las turbinas de este tipo cuentan con dos grupos de palas, unas móviles y las otras fijas. Las palas están colocadas de forma que cada par actúa como una boquilla a través de la cual pasa el vapor mientras se expande. Las palas de las turbinas de reacción suelen montarse en un tambor en lugar de una rueda. El tambor actúa como eje de la turbina.

Las turbinas de vapor son máquinas simples que tienen prácticamente una sola parte móvil, el rotor.

10.- COMPRESOR DE RECICLO:

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la substancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a

fluir. Son maquinas de flujo continuo en donde se transforma la energía cinética (velocidad) en presión.

Son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura.

TIPOS DE COMPRESORES:

COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO:

Los tipos de desplazamiento positivo son de dos categorías básicas: Reciprocantes y Rotatorias. El compresor reciprocante tiene uno o más cilindros en los cuales hay un pistón o embolo de movimiento alternativo que desplaza un volumen positivo en cada carrera. Los rotatorios incluyen los tipos de lóbulos, espiral, aspas o paletas y anillo de líquido. Cada uno con una carcasa, o con más elementos rotatorios que se acoplan entre sí, como los lóbulos o las espirales, o desplazan un volumen fijo en cada rotación.

1.- COMPRESORES RECIPROCANTES O ALTERNATIVOS (también se los conoce como compresor de diafragma o de membrana)

Compresor de diafragma de tres etapas:

Los compresores reciprocantes abarcan desde una capacidad muy pequeña hasta unos 3000 PCMS. Para equipo de procesos, por lo general, no se utilizan mucho los tamaños grandes y se prefieren los centrífugos. Si hay alta presión y un gasto más bien bajo, se necesitan los reciprocantes.

El número de etapas o cilindros se debe seleccionar con relación a las o temperaturas de descarga, tamaño disponible para los cilindros y carga en el cuerpo o biela del compresor. Los tamaños más bien pequeños, hasta unos 100 hp, pueden tener cilindros de acción sencilla, enfriamiento con aire, y se pueden permitir que los valores de aceite en el depósito se mezclen con el aire o gas comprimidos. Estos tipos sólo son deseables en diseños especiales modificados.

Los tipos pequeños para procesos, de un cilindro y 25 o 200 hp, tienen enfriamiento por agua, pitón de doble acción, prensaestopas separado que permite fugas controladas y pueden ser del tipo no lubricado, en el cual el lubricante no toca el aire o gas comprimido. Se utilizan para aire para instrumentos o en aplicaciones pequeñas para gas de proceso, son los más utilizados para la compresión de gas natural y de hidrógeno.

Los compresores más grandes para aire o gas son de dos o más cilindros. En casi todas las instalaciones, los cilindros se disponen en forma horizontal y en serie de modo que presenten dos o más etapas de compresión.

2.-COMPRESORES ROTATORIOS.

Los sopladores, bombas de vacío y compresores rotatorios son todos de desplazamiento positivo, en los cuales un elemento rotatorio desplaza un volumen fijo con cada revolución.

El más antiguo y conocido es el soplador de lóbulos, en el cual dos o tres rotores en forma de ·8· se acoplan entre sí y se impulsan con engranes de sincronización montados en cada eje. Los sopladores de lóbulos van desde muy pequeños, para compresores producidos en serie, desde unos 2ft3/min., hasta los más grandes, para unos 20000 PCMS. Se usan principalmente como sopladores de baja presión, que comprimen el aire o gases desde la presión atmosférica hasta 5 a 7 psig y, algunos hasta 25 psig, en tipos especiales.

También se utilizan mucho como bombas de vacío, que son en realidad compresores que funcionan con presiones de succión inferiores a la atmosférica y con presiones de descarga iguales a la atmosférica o un poco mayores. El segundo estilo es el de aspas o paletas deslizantes, que tiene un rotor con ranuras, dentro de las cuales se deslizan las aspas hacia dentro y afuera en cada revolución. Las aspas atrapan el aire o gas y en forma gradual reducen su volumen y aumentan la presión, hasta que escapa por orificios en la carcasa. En las industrias de procesos químicos los tipos de lóbulos y de aspas tienen aplicación limitada porque producen presiones bajas y sólo se pueden obtener, en general con carcasa de hierro fundido, que los hacen inadecuados para ciertos gases corrosivos o peligrosos.

Un tercer tipo es el compresor de espiral rotatorio que se utilizan para altas presiones y vienen en tamaños grandes. Están disponibles en estructuras enfriadas por aceite y secas. Sus capacidades van desde unos 50 hasta 3500 PCMS en el tipo inundado por aceite, y de 1000 a 20000 PCMS en los de tipo seco, estos pueden funcionar a velocidades de 10000 a 12000 rpm y con presiones de descarga de 200 a 400 psig, o sea un aumento de 50 psig por carcasa.

COMPRESORES DINAMICOS – CENTRÍFUGOS:

Los compresores centrífugos son el tipo que más se emplea en la industria de procesos químicos porque su construcción sencilla, libre de mantenimiento permite un funcionamiento continuo durante largos periodos. El compresor centrífugo más sencillo es el suspendido, de una sola etapa. Los hay disponible para flujo desde 3000 hasta 150000 PCMS. El impulsor convencional, cerrado o con placas se utilizaría para cargas adiabáticas hasta de unas 12000(ft-lb)/lb. El impulsor abierto, de álabes radiales producirá mas carga con los mismos diámetros y velocidad, sus variantes, con inductor o alabes tridimensionales producirá hasta 20000(ft-lb)/lb de carga. Se utilizan diseños similares, hechos con materiales más resistentes y a velocidades más altas, en aplicaciones especiales como compresores de aire con engranes integrales, para aplicaciones aeroespaciales, en los turbocargadores para motores de combustión, compresores de carga, etc.

COMPRESORES DE FLUJO AXIAL.

En estos compresores, el flujo del gas es paralelo al eje o al árbol del compresor y no cambia de sentido como en los centrífugos de flujo radial. La carga por etapa del axial es mucho menor (menos de la mitad) que la de un tipo centrifugo, por ello, la mayor parte de los axiales son de cierto numero de etapas en serie. Cada etapa consta de aspas rotatorias y fijas. En un diseño de reacción de 50 %, la mitad del aumento de la presión ocurre en las aspas del rotor, y las de la segunda mitad en las del estator.

Los compresores de flujo axial están disponibles desde unos 20000 PCMS hasta más de 40000 PCMS y producen presiones de hasta 65 psig en un compresor industrial típico de 12 etapas, o de un poco más de 100 psig, con los turbocompresores de 15 etapas, estos tipos se emplean en turbinas de gas y motores de reacción (jet) para aviones, excepto los muy pequeños. También se emplean mucho en aplicaciones que requieren flujos de gas superiores a 75000 o 100000 PCMS en especial porque son más eficientes que los centrífugos de etapas múltiples, de tamaño comparable. El axial suele costar más que el centrífugo y, en tamaños más pequeños, solo se justifica por su mayor eficiencia.

USO DE LOS COMPRESORES.El aire comprimido se utiliza para la operación de máquinas y herramientas, taladrar, pintar, soplar hollín, en transportadores neumáticos, en la preparación de alimentos, en la operación de instrumentos y para operaciones en el sitio de uso (por ejemplo, combustión subterránea) las presiones van desde 25 psig (172 kpa)hasta 60000 psig (413,8 kpa). El empleo más frecuente es a presiones de 90 a 110 psig, que son los límites de la presión normal en casi todas las fábricas. Los compresores para gas se emplean para refrigeración, acondicionamiento de aire, calefacción transporte por tuberías. Acopio de gas natural, ·craqueo · catalítico, polimerización y en otros procesos químicos.

COMPRESOR DE PROPANOSistema que conforma el mecanismo inicial para el proceso de enfriamiento del gas natural, parte componente de una planta de procesamiento de Gas Natural Licuado (GNL).

Función específica

• La función específica es comprimir el gas propano, previamente a su ingreso a los circuitos de refrigeración, comprimiéndolo hasta en cuatro etapas.

• Dicho tren de compresión está constituida por elementos individualizados, que se encuentran unidos entre si, diseñados para realizar conjuntamente un función definida, la cual es comprimir el gas propano como una parte del proceso de licuefacción del gas natural.

Componentes principales

Compresor de propano de alta presión 3MCL 1404, compresor de propano BCL 804, motor auxiliar de arranque, turbina de gas integral MS 7001 EA, sistema de filtro de aire, sistema cerrado de enfriamiento de agua, ventiladores y ductos de ventilación, tanque removedor de dióxido de carbono, separador de vapor de aceites, filtros armónicos, convertidor de frecuencia, transformador, ventilador de aspas refrigerante, rotor adicional 3MCL 1404, rotor adicional BCL 804.

El compresor de propano

Corresponde a un sistema que permite tratar previamente al gas propano antes de su ingreso a los circuitos de refrigeración, mediante mecanismo de compresión en varias etapas, que tiene como función principal la compresión del gas; consta de una serie de máquinas y dispositivos que actúan en forma conjunta.