FUNDAMENTOS TECNICOS DE DISEÑO Y OPERACIÓN DE COMPRESORES PARA GNV.

Transcripción

1 FUNDAMENTOS TECNICOS DE DISEÑO Y OPERACIÓN DE COMPRESORES. DIRIGIDO A: Inspectores y técnicos de mantenimiento y operación de estaciones de Gas Natural Vehicular GNV. Ing. Pedro M. Lugo, pedlugo@soltecca.com, 1

2 Tabla de contenido FUNDAMENTOS TECNICOS DE DISEÑO 1.- GAS NATURAL ORIGEN COMPOSICION PROPIEDADES USOS TRANSPORTE ESTACIONES DE SERVICIO TIPOS DE EXPENDIO COMPONENTES DE UNA ESTACION GNV TUBERIAS MANGUERAS Y ACCESORIOS SURTIDORES SEGURIDAD AREAS CLASIFICADAS DETECCION ALARMAS ESTACIONES DE EMERGENCIA FUNDAMENTOS DE COMPRESION DE GAS TERMODINÁMICA ASOCIADA PROCESO DE COMPRESIÓN CICLOS DE COMPRESIÓN ETAPAS MÚLTIPLES DISEÑO DE COMPRESOPRES RECIPROCANTES PARA GAS 64 6 DESEMPEÑO DE LOS COMPRESORES CAPACIDAD (DESCARGA DEL CILINDRO) 81 Ing. Pedro M. Lugo, pedlugo@soltecca.com, 2

3 6.2. ENFRIAMIENTO LUBRICACION VENTILACION INSTRUMENTACION FUNDAMENTOS DE MANTENIMIENTO CONCEPTO PROCESO TIPOS DE MANTENIMIENTO RECURSOS GESTION DE MANTENIMIENTO INDICADORES ANALISIS DE FALLAS 91 Ing. Pedro M. Lugo, 3

4 1.- GAS NATURAL 1.1 ORIGEN El gas natural es una mezcla de hidrocarburos paranínficos compuesta, en mayor proporción, por metano (CH 4 ) y en proporciones menores y decrecientes por otros hidrocarburos. Esta mezcla contiene, generalmente, impurezas tales como vapor de agua, sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono y otros gases inertes. Hasta el presente se presume que el petróleo y el gas natural se formaron como resultado de variaciones sufridas por la materia orgánica proveniente de animales y vegetales, debido a la acción bacteriológica y a las elevadas temperaturas y presiones producidas durante millones de años, por efecto del asentamiento de las capas de sedimentos que la contienen. El gas, como el petróleo, se encuentra en el subsuelo contenido en los espacios porosos de ciertas rocas, en estructuras geológicas denominadas yacimientos, que pueden ser de tres tipos: a) Yacimientos de gas asociado, donde el producto principal es el petróleo. b) Yacimientos de gas seco o libre, donde el producto principal es el gas mismo. c) Yacimientos de condensado, donde el gas se encuentra mezclado con hidrocarburos líquidos. A este tipo de gas se le denomina gas húmedo. Los yacimientos descritos en los últimos dos puntos también se conocen como yacimientos de gas no asociado. Ing. Pedro M. Lugo, pedlugo@soltecca.com, 4

5 1.3 PROPIEDADES La composición del gas natural empleado como combustible para el uso en vehículos automotor deberá cumplir con los siguientes requerimientos: Ing. Pedro M. Lugo, 8

6 EXPENDIOS PARA CONSUMO PROPIO: son aquellos que surtirán combustible a vehículos autorizados por la entidad propietaria o administradora del expendio. Estos expendios estarán ubicados en áreas de acceso restringido. EXPENDIOS PARA USO PÚBLICO: son aquellos en los cuales s e permitirá e l acceso de cualquier tipo de vehículos para ser abastecidos de GNV. Es te tipo de expendio deberá ser operado por personal dependiente del concesionario del mismo. De acuerdo a l tipo de llenado. LLENADO RÁPIDO: son aquellos en los cuales el llenado se efectúa en tiempos inferiores a 8 minutos. LLENADO LENTO: Son los expendios en los que se requieren de 5 a 6 horas promedios para efectuar llenado de los cilindros del vehículo. Por lo general, los Expendios para Consumo propio son de llenado lento. Porque son diseñados básicamente para flotillas de vehículos, líneas de taxis o autobuses que cargan durante la noche, quedando listos para operar al iniciar las labores del día Y es el propietario o propietarios de estas flotillas quienes invierten en la construcción para su servicio particular. MIXTOS: son expendios donde se utilizan las dos modalidades de llenado descritas anteriormente. 2.2 COMPONENTES DE UNA ESTACION GNV Un esquema de un expendio de combustible de gas lo podemos observar en la siguiente figura. Ing. Pedro M. Lugo, pedlugo@soltecca.com, 15

7 No se permitirá el uso de válvulas a las que se les pueda dar mantenimiento sin desmontarlas de la línea y sin desarmar el cuerpo de la válvula. 2.4 SURTIDORES Los surtidores de GNV son similares a las de gasolina, se diferencian básicamente en el elemento medidor de que funciona bajo el principio de la medición de la aceleración de Coriolis, de un flujo que circula en un tubo en U. Dependiendo del sistema de alimentación, existirán surtidores alimentados por 1 y 3 líneas. Se compone principalmente de: Filtro de succión. Válvula de alivio. Acople rompible (break away) Manguera de llenado Pico de llenado Medidor Notas e imágenes de los accesorios: Medidor de flujo másico Ing. Pedro M. Lugo, pedlugo@soltecca.com, 21

8 En un compresor reciprocante elemental de dos etapas, los cilindros se proporcionan de acuerdo con la relación de compresión, siendo la segunda etapa más pequeña ya que el gas, una vez que se ha comprimido y enfriado de manera parcial, ocupa un volumen menor que en la admisión de la primera etapa. Al analizar el diagrama PV (Figura, 4.1.6), las condiciones antes de iniciar la compresión se indican en los puntos 1 y 5 para la primera y segunda etapa respectivamente; después que ha ocurrido la compresión, las condiciones se indican en los puntos 2 y 6, y después de la entrega, en los puntos 3 y 7. La expansión del gas atrapado en el espacio libre a medida que el pistón regresa, se muestra en los puntos 4 y 8, y en la carrera de aspiración, los cilindros se llenan de nuevo en los puntos 1 y 5; en ese momento el ciclo está preparado para repetirse. Las etapas múltiples de cualquier compresor de desplazamiento positivo siguen este patrón. Ing. Pedro M. Lugo, pedlugo@soltecca.com, 55

9 La figura ejemplifica el efecto del espacio libre bajo condiciones moderadas y altas de relación de compresión. Un diagrama PV para una relación de 7 está súper puesto a un diagrama para una relación de 4, todo lo demás sigue siendo igual. Un espacio libre más o menos alto (14%) se emplea para propósitos de ejemplificación. El espacio libre para cualquier compresor comercial diseñado para una relación de compresión de 7, sería mucho menor al 14%. La figura ejemplifica el efecto de k sobre la eficiencia volumétrica. En este caso, el espacio libre es alto para fines de ejemplificación. Es evidente que el espacio libre preocupa al diseñador cuando se tienen relaciones de compresión mayores y cuando se manejan gases con relaciones de calor específico bajas, aunque siempre se esforzará para mantener el espacio libre al menor valor posible que sea consistente con las holguras de las válvulas y de funcionamiento adecuadas. Ing. Pedro M. Lugo, pedlugo@soltecca.com, 63

10 La mayoría de las crucetas se diseñan con perno flotante (Figs. 5.5 y 5.6), sin embargo, algunas unidades más grandes se diseñan con perno fijo. Cualquiera de los dos tipos es aceptable para conseguir una operación confiable a largo plazo. Ing. Pedro M. Lugo, pedlugo@soltecca.com, 68

11 MC (1) Es el tiempo fuera de servicio para mantenimiento correctivo en un año. MP (1) Es el tiempo fuera de servicio por motivo del mantenimiento preventivo e inspecciones en un año. La disponibilidad también se determinará según la siguiente fórmula: Donde: TPEF =Tiempo promedio entre fallas (MTEF) TPFS =Tiempo promedio fuera de servicio (MTFS) El tiempo promedio entre fallas (TPEF) se calculara, por equipos, y mediante la fórmula: Hop=horas de operación del equipo No. de fallas = número de fallas del equipo El tiempo promedio para reparar (TPPR), se calculara por equipos por planta y mediante la fórmula: Donde: Hpnp = horas de paros no programados No. de fallas = número de fallas del equipo Ing. Pedro M. Lugo, pedlugo@soltecca.com, 90