UNIVERSIDAD YACAMBÚ

VICERRECTORADO DE INVESTIGACIÓN Y POSTGRADOINSTITUTO DE INVESTIGACIÓN Y POSTGRADO

Reducción de Emisiones de Gas Natural en Compresores Centrífugosen la Industria Petrolera

Autor: Ricardo Hernández

Maracaibo, Julio 2016

Contenido

Introducción.

1. Metodología de abordaje.

2. Teorías orientadoras para su estudio

3. El contexto a estudiar.

3.1 Planteamiento del problema.

3.2 Entre las áreas de abordaje.

3.3 Objetivos del caso

3.4 Importancia.

4. Plan de acción

Conclusiones y reflexiones finales.

Introducción Los compresores centrífugos son ampliamente usados en la producción y

transmisión de gas natural. Los sellos en los ejes rotativos evitan que el gas

natural a alta presión se escape de la envoltura cilíndrica del compresor.

Tradicionalmente, estos sellos usan aceite a alta presión como barrera contra

el escape del gas. Natural Gas (2003) han descubierto que reemplazar estos

sellos húmedos (aceite) por sellos secos reduce importantemente los costos

de operación y las emisiones de metano.

Las emisiones de metano de los sellos húmedos fluctúan generalmente de

40 a 200 pies cúbicos estándar por minuto (scfm). La mayoría de esas

emisiones ocurren cuando al aceite circulante se le quita el gas que absorbe

en la cara del sello de alta presión. Los sellos secos, los cuales usan gas a

alta presión para sellar el compresor, emiten menos metano (hasta a 6 scfm),

tienen requisitos más bajos de energía, mejoran la eficiencia operativa y el

rendimiento del compresor y la tubería, mejoran la confiabilidad del

compresor y necesitan mucho menos mantenimiento.

Aunque las conversiones a sellos secos podrían no ser posibles en

algunos compresores debido al diseño de la envoltura o los requisitos

operativos, los participantes deben seleccionar sellos secos antes que sellos

húmedos siempre que reemplacen o instalen compresores centrífugos

cuando sea posible. Un sello seco puede ahorrar aproximadamente

$135,000 al año y pagarse a sí mismo hasta en 14 meses. Natural Gas

(2003)

Se estima que instalación un sello seco en un compresor existente, reduce

las emisiones en un 97 por ciento, de 75 a 2 Mcf al día, lo que puede generar

un ahorró $80,000 al año solamente en gas. PDVSA (2010).

Los sistemas de sello en compresores centrífugos deben garantizar que el

fluido de trabajo siga la corriente del proceso, minimizando las pérdidas

mecánicas por concepto de holguras y ajustes entre los internos dinámicos y

estáticos que conforman el compresor, con la finalidad de garantizar una

operación segura y confiable de los trenes de compresión que acondicionan

el gas de levantamiento en las plantas compresoras de PDVSA.

De acuerdo a valores estadísticos y de los especialistas de Dresser Rand

(S/F), se estima que la emisión mínima esperada en cada sello de un

compresor con sellos húmedos de estas características es de 40 SCFM = 68

m3/hr. Con base en datos de la propuesta del fabricante, el venteo máximo

de metano en operación normal a la atmósfera, de cada sello del compresor

repotenciado con sellos secos será de 6.5 SCFM = 11 m3/hr. La aplicación

de esta tecnología, puede generar aproximadamente 2.45 MM$/año por valor

comercial del gas natural y una reducción de 1,817 Ton anuales de gases

contaminantes, presentes en el gas natural, como el CO2.

1. Metodología de abordaje. Revisión Documental de breve reseña sobre la plataforma LL652 de

PDVSA Petroindependiente, instalación que trabaja con sellos secos.

Consulta de normas documentos técnicos de proveedores de sellos a gas

secos o usuarios consumados en la utilización de esta tecnología.

Experiencias que se disponen actualmente del uso de sellos húmedos en

los módulos de compresión de PDVSA Petróleo Occidente.

Proceso de decisión Las Unidades de Negocios y Operadoras enfrentan una de tres

situaciones cuando consideran la instalación de sellos secos: reemplazan el

compresor entero; reemplazan un sello húmedo desgastado en un

compresor existente; o reemplazan un sello húmedo completamente

funcional en el compresor existente.

Hoy en día, el 90 por ciento de todos los compresores nuevos vienen con

sellos secos. Por lo que debe verificarse que cuando se compra un

compresor nuevo, se verifique que tenga el sello seco.

El análisis para reemplazar un sello húmedo de un compresor existente

debe considerar el ahorro de las emisiones de metano junto con los costos

de capital y operativos y los beneficios. Los aspectos económicos del

reemplazo de sellos húmedos operativos son convincentes, y siempre que

sea posible, los participantes deben realizar dichos reemplazos.

El proceso de decisión siguiente es una directriz para determinar los

candidatos, beneficios y el costo de reemplazar los sellos húmedos con

sellos secos en los compresores.

Según Natural Gas (2003), para realizar la conversión de sellos húmedos

a sellos secos, se debe realizar cuatro pasos:

1. Identificación de los candidatos para el reemplazo de los sellos húmedos.

2. Cálculo de los ahorros de la reconversión del sello seco.

3. Determinación del costo de la conversión de los sellos secos.

4. Comparación del costo de los ahorros.

Paso 1: Identificación de los candidatos para el reemplazo de los sellos húmedos. Los operadores de las diferentes Filiales y Empresas de Mixtas de

PDVSA, deben hacer un inventario general y una evaluación técnica de los

compresores existentes. Los factores a considerar incluyen el tipo de

compresor, la edad, el hardware y las condiciones operativas. Todos los

compresores con sellos húmedos deben identificarse y evaluarse para el

cambio a sellos secos. Cuando se decida qué compresores son candidatos

para reemplazo de los sellos húmedos, se debe considerar lo siguiente:

Los sellos secos deben usarse en los compresores de hasta 3,000 psi

de manera segura; las aplicaciones de 1,500 psi son de rutina. Sin

embargo, los sellos secos podrían no ser seguros en presiones altas.

Aún más, los sellos secos no son apropiados para las aplicaciones

con temperaturas por encima de 300 a 400 grados Fahrenheit. El

diseño de algunos compresores prohíbe la reconversión de los sellos

secos. Motivo por el cual se deberá evaluar a largo plazo, su

reemplazo, cuando la Unidad Compresora o Planta Compresora en su

totalidad haya cumplido su vida útil.

Algunos compresores antiguos pueden estar al final de su vida útil y

por lo tanto, serán candidatos para reemplazo completo en lugar del

reemplazo del sello. Esto generalmente se determina mientras se

planea una reparación general importante, cuando el costo de

operación y mantenimiento del compresor viejo está proyectado para

aumentar a un nivel mucho mayor que el costo de operación y

mantenimiento de una unidad nueva. Algunas pistas de haber llegado

a esta fase incluyen el aumento repentino de la frecuencia y magnitud

de mantenimiento sin programar y la falta de disponibilidad de piezas

de repuesto o la falta de apoyo técnico. Esta situación aplica

principalmente en instalaciones como Planta Compresora Tía Juana 2,

Tía Juana 3 y Bachaquero 1, ubicadas en el Lago de Maracaibo, las

cuales tienen más de 50 años en servicio.

Paso 2: Cálculo de los ahorros de la reconversión del sello seco. En general, la mayoría de los ahorros al reemplazar el sello húmedo con

uno seco pueden atribuirse a las reducciones en la pérdida de gas natural.

Para calcular estos ahorros, se pueden medir la mayoría de la pérdida de sus

compresores con sellos húmedos en la ventila de la unidad de

desgasificación de aceite del sello embolsándolo o usando un muestreador

de flujo alto.

En la cara del sello también escapa algo de gas, pero es más difícil medir

cantidades menores de 10 por ciento de emisiones de la unidad

desgasificadora de aceite del sello. Las fugas típicas de los sellos de gas

húmedo fluctúan de 40 a 200 scfm del compresor tipo palanca.

Por ejemplo de un sello tipo tándem (arreglo con sellos colocados en

serie) con tasas de fuga que fluctúan entre 0.5 a 3 scfm para ejes de

compresores de 1.5 a 10 pulgadas, para compresores operando a 580 a

1,300 psig de presión. El reemplazo de sellos húmedos con dos sellos secos

en tándem puede reducir las emisiones entre 34 a 194 scfm. Esto es

equivalente a 16,320 a 93,120 Mcf por 8,000 horas al año, con un ahorro

total anual de $48,960 a $279,360.

Este proceso se aplica a todos los diseños de compresores. Los

compresores menos comunes en voladizo tienen un sello individual, y

cambiar de sello húmedo a sello seco rendiría la mitad de los ahorros de

hacer lo mismo con un compresor de tipo de palanca-

Aparte de los ahorros de gas, los sellos secos también rinden ahorros

significativos de operación y mantenimiento en comparación con los sellos

húmedos. Los costos anuales de operación y mantenimiento fluctúan

ampliamente, entre $6,000 y $10,000 al año. Los costos de operación y

mantenimiento de los sellos húmedos pueden llegar hasta a $100,000 al año.

A continuación se indica un resumen de cálculos de un compresor con un

diámetro de eje de 7.5 pulgadas, operando 8,000 horas al año:

Costos anuales de operación y mantenimiento de un sello seco por compresor1. Reducción de las pérdidas de potencia del sello = $13,900

2. Reducción de las pérdidas de ventilador/bomba de aceite = $4,000

3. Aumento de la eficiencia del flujo de la tubería = $26,600

4. Reducción de la pérdida de aceite = $3,500

5. Reducción del tiempo fuera de servicio de operación y mantenimiento =

$15,000

AHORROS TOTALES = $63,000 Los factores específicos del lugar que se usaron en los cálculos incluyen:

(1) pérdidas arrastradas de los sellos húmedos y secos, (2) caballos de

fuerza del ventilador de enfriamiento y la bomba de aceite del sello, (3)

caballos de fuerza del compresor, (4) consumo de aceite del sello, y (5)

costos de mantenimientos programados y emergencias anuales.

Paso 3: Determinación del costo de la conversión de los sellos secos. El costo de un sistema de sellos secos dependerá de la presión operativa

del compresor, el tamaño del eje, la velocidad de rotación y otros factores

específicos de instalación. El costo del sello generalmente fluctúa entre

$5,000 y $6,000 por pulgada del diámetro del eje para los sellos húmedos y

$8,000 a $10,000 por pulgada por los sellos secos en tándem.

Otros costos incluyen la ingeniería, la instalación y el equipo auxiliar. Los

sellos secos requieren una consola de gas, una unidad de filtrado, controles

e instrumentos de vigilancia, mientras que los sellos húmedos requieren

bombas de aceite de sello, ventiladores de enfriamiento, unidades de

desgasificación y controles. Dependiendo de la ubicación, el tipo de equipo,

el número de controles y la disponibilidad de los componentes, el costo

fluctúa de $30,000 a $100,000 por sellos secos, y hasta $200,000 por sellos

húmedos. Estos costos de instalaciones auxiliares son los mismos para

ambos, los tipos de compresor de sello sencillo y de sello doble.

Paso 4: Comparación del costo de los ahorros. Una simple comparación de costo entre el convertir un compresor a sellos

secos y reemplazar los sellos húmedos existentes con componentes nuevos

mostrarán ahorros sustanciales durante un período de cinco años.

Los costos de implementación de la conversión a sellos secos incluyen el

costo de los sellos y el acondicionamiento del gas seco, la vigilancia y la

consola de control. En los sellos húmedos, la circulación del aceite de sellos,

la desgasificación y las instalaciones auxiliares de enfriamiento se reutilizan,

de modo que solamente se incurre en el costo del reemplazo del sello.

A continuación se muestra un ejemplo de un compresor tipo de palanca

con un eje de 6 pulgadas operando 8,000 horas al año.

Fuente: Natural Gas (2003)

Ahorros Calculados Los aspectos económicos de esta propuesta se pueden mediante una

tabla de flujo de efectivo de cinco años aplicando la normativa interna de

PDVSA la cual corresponde a los Lineamientos para Evaluación de

Propuestas para Inversión de Capital (LEEPIC). Este análisis debe tomar en

cuenta los costos de capital, el ahorro de las emisiones de metano, los

costos de operación y mantenimiento, y asigna un valor de salvamento al

sistema de sello húmedo. Es importante notar que todos los análisis serán

específicos para cada caso, pero los aspectos económicos de la

reconversión de sellos secos a nivel mundial son tan atractivos que las

compañías deben considerar reemplazar todos los sellos húmedos, sin

importar la edad.

3 Teorías orientadoras para su estudio. A continuación se indican consideraciones teóricas sobre los sellos y

descripción de tecnologías ampliamente usadas para sellado de fluidos en

compresores centrífugos.

Sistema de Sellos Los compresores centrífugos requieren sellos alrededor del eje rotativo

para impedir fugas de gas de proceso hacia la atmósfera y prevenir la

contaminación del gas con el aceite lubricante de los cojinetes. Existen dos

sistemas de sellos usados ampliamente por los fabricantes de compresores

centrífugos, tales como: sellos del tipo seco y sellos de aceite húmedos.

Sellos de Aceite Están instalados entre los diafragmas del compresor y los porta cojinetes,

los cuales están diseñados para prevenir fugas de gas hacia los cojinetes,

así como, impedir la contaminación del gas de proceso con vapores de

aceite. El aceite de sello es mantenido con una presión más alta que la

presión de gas de proceso, la diferencia de presión previene la migración de

gas del proceso hacia el área de los cojinetes. PDVSA (2010).

Los sistemas de aceite de sellos más utilizados para el caso de

compresores de gas natural son:

· Anillo de carbón

· Película de aceite con tanque elevado

Sistema de Sellos de Aceite con Anillo de Carbón El propósito del sistema de aceite de sellos es el de suministrar un aceite

limpio, a la temperatura adecuada en donde los sellos de carbón operen de

forma eficaz manteniendo una presión positiva en el sello (presión de aceite

mayor que la del gas). El aceite es suministrado a la parte interna del sello de

carbón y es direccionado a través de los elementos internos del conjunto

sello, a una presión de aceite entre 35 y 50 psig por encima de la presión de

proceso, previniendo cualquier fuga de gas a la parte externa. Shell (1998).

El aceite contaminado es recolectado en unas trampas las cuales drenan

hacia un reservorio, en el cual el aceite es reacondicionado para ser utilizado

nuevamente, generalmente se utiliza un tanque desgasificador en donde se

aplica temperatura al aceite para desprender el gas contenido en el mismo.

Usualmente el sistema está diseñado con bombas duales, enfriadores y

filtros para facilitar el mantenimiento.

Sistema de Sellado con Película de Aceite Según Shell(1998), el sello de película de aceite, emplea la película para

sellar el gas comprimido del proceso, sus holguras son reducidas y necesita

una diferencia precisa entre la presión de gas y la presión de sello para

minimizar las fugas; es de notar que este tipo de sistema requiere de

controles complicados, así como, bombas adicionales, filtros de aceite de

sellos y un enfriador de aceite.

Sellos húmedos Según Flowserve(2006), los compresores centrífugos requieren sellos

alrededor del eje rotativo para evitar que los gases se escapen en donde el

eje sale de la envoltura cilíndrica del compresor. El tipo más común de

“palanca” de compresores tiene dos sellos, uno en cada extremo del

compresor, mientras que los compresores en voladizo tienen sólo un sello

hacia dentro en el lado (motor). Estos sellos usan aceite, el cual circula bajo

alta presión entre tres anillos alrededor del eje del compresor, formando una

barrera contra las fugas de gas comprimido.

El anillo central está sujeto al eje rotativo, mientras que los dos anillos en

cada extremo son estacionarios en la envoltura del sello, colocados contra

una película fina de aceite entre los anillos para lubricar y actuar como

barrera contra fugas. Los arosellos de hule evitan las fugas alrededor de los

anillos estacionarios. Muy poco gas escapa a través de la barrera de aceite;

se absorbe mucho más gas en el aceite bajo presión alta en la interfaz de

aceite/gas del sello del lado “hacia dentro” (lado del compresor), por lo que

contamina el aceite del sello. El aceite del sello se purga del gas absorbido

(usando calentadores, tanques de evaporación y técnicas de desgasificación)

y se recircula. El metano recuperado comúnmente se ventila a la atmósfera.

Sello Húmedo Fuente Natural Gas (2003)

Sellos secos Según Natural Gas (2003), una alternativa al sistema tradicional de sellos

húmedos (aceite) es el sistema de sellos secos mecánicos. Este sistema de

sello no usa ningún aceite circulante de sellado. Los sellos secos operan

mecánicamente bajo la fuerza opuesta creada por las ranuras

hidrodinámicas y la presión estática. Las ranuras hidrodinámicas están

grabadas en la superficie del anillo giratorio sujeto al eje del compresor.

Cuando el compresor no está girando, el anillo estacionario en la envoltura

del sello está presionado contra el anillo rotatorio por medio de resortes.

Cuando el eje del compresor gira a alta velocidad, el gas comprimido tiene

solo un camino para fugarse por el eje, y eso es entre los anillos giratorios y

los estacionarios. Este gas se bombea entre los anillos mediante ranuras en

el anillo giratorio.

La fuerza opuesta de gas a alta presión que se bombea entre los anillos y

los resortes tratando de empujar los anillos entre sí, crea un espacio

demasiado delgado entre los anillos a través del cual puede fugarse un poco

de gas. Mientras el compresor está funcionando, los anillos no están en

contacto entre sí, y por lo tanto, no se desgastan ni necesitan lubricación.

Los arosellos sellan los anillos estacionarios en la caja del sello.

Colocar uno o más de estos sellos secos juntos en series, se llama, sellos

secos en tándem, y es muy eficaz para reducir las fugas de gas. Este tipo de

sello tiene menos de uno por ciento de las fugas de un sistema de sello

húmedo ventilado a la atmósfera y mucho menor costo de operación.

Los sellos secos operan mecánicamente bajo la fuerza opuesta creada por

las ranuras hidrodinámicas y la presión estática entre dos caras, una cara de

disco rotativa y una cara de disco estático.

Las ranuras o surcos están mecanizados sobre el disco rotativo acoplado

al eje del compresor; el disco estático a su vez se encuentra presionado en

contra de la cara rotativa por medio de resortes conectados a la carcasa del

sello cuando el compresor no está girando; una vez el compresor comienza a

girar a altas velocidades, el gas de sello es inyectado en las ranuras del

anillo rotativo, produciéndose la fuerza hidrodinámica que separa la cara

estática, pero debido a la resistencia al desplazamiento axial por efecto de

los resortes, se produce un espacio reducido entre los anillos a través del

cual puede fugarse un poco de gas por la holgura entre el disco estático y el

eje del compresor, siendo venteado o quemado dependiendo del proceso.

Sello SecoFuente: Natural Gas (2003)

Mientras el compresor está funcionando, los anillos no están en contacto

entre sí, y por lo tanto no se desgastan, ni necesitan lubricación.

El sello en la cara interna consta de un sello laberinto, el cual separa el

gas del proceso y el gas de sello. En la cara externa del sello se encuentra el

sello de barrera, el cual proporciona el bloqueo del gas hacia la cavidad

interna de los cojinetes por las holguras entre el eje y el sello, logrando este

bloqueo inyectando un gas de barrera a través del sello de barrera, por lo

general aire o nitrógeno, venteando o quemando el remanente.

Según el criterio del fabricante del sello, pueden existir diferentes arreglos,

pero el principio básico está dado por:

.- Sello primario: conformado por la fuente de gas de sello primario, el sello

laberinto, el disco del sello primario de gas y el venteo primario.

.- Sello secundario: conformado por el disco del sello secundario de gas (si

aplica), el venteo secundario, el sello de barrera y la fuente de suministro de

gas de barrera.

Unas de las condiciones especificadas según la norma API 614, es que el

gas de sello en el punto de suministro debería estar 50 psig por encima de la

presión requerida para el sello; si la fuente de gas de sello no cumple con el

requerimiento, se debería contar con una fuente o equipo alternativo, con el

fin de elevar a la presión requerida. Es muy común en la industria que la

fuente de gas de sello se toma directamente de la descarga del compresor.

Otra condición requerida en el punto de suministro de gas primario, es la

calidad y composición del gas, el mismo debe estar libre de partículas sólidas

de 10 micrones en adelante y 99.97 % libre de líquido, del mismo modo la

norma API 614, recomienda evaluar el potencial de condensado de líquido

del sistema de gas de sello, en el cual la temperatura se debe acondicionar

20 °F por encima del punto de rocío, aunque los estudios previos determinan

las condiciones del diseño.

Entre el marco legal vinculado al desarrollo de este estudio, se

encuentran:

La ley de Hidrocarburos Gaseosos, establece (Gaceta Oficial N° 36.793

del 23 de septiembre de 1999, Decreto 310 del 12-09-1999), establece la

Promoción, el uso eficiente y la aplicación de las mejores prácticas en la

industria del gas, en su utilización como combustible o materia prima; velar

por los derechos y deberes de los sujetos de la industria del gas y velar por

el cumplimiento de las leyes nacionales y normas aplicables a la industria del

gas.

La reducción de las Emisiones debe estar alienado con el Decreto N° 638

de fecha 25-04-95, referente a las “Normas sobre Calidad del Aire y Control

de la Contaminación Atmosférica”, publicada en la Gaceta Oficial de la

República Bolivariana de Venezuela N° 4899 Extraordinario de fecha 19-05-

1995, quien establece la tolerancias máximas permitidas de emisión de

gases a la Atmósfera.

Por otra parte, la influencia de la Ley Orgánica de Prevención,

Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo, publicada en Gaceta Oficial de la

República Bolivariana de Venezuela N° 38.236 de fecha 26-07-2005 en su

Art. 53, establece los derechos laborales en un ambiente de trabajo y

propicio para el pleno ejercicio y que se garantice las condiciones de

seguridad, salud y bienestar adecuadas.

Por último, las normas API 617 ““Centrifugal Compressors for Petroleum,

Chemical and gas Service Industries” y 614 “Lubrication, Shaft Sealing, and

Control Oil Systems for Special Purpose” desarrolladas para el diseño,

operación y mantenimiento de Compresores centrifugos en la Industria

Petrolera, Química y de Servicio de Gas.

3. El contexto a estudiar. Reducción de Emisiones de Gas Natural en Compresores Centrífugos de

la Industria Petrolera

Planteamiento del problema.

Venezuela cuenta con reservas de gas asociado y libre, que para el 2013,

son del orden de 197.1 BPC (Billones de Pies Cúbicos) equivalentes a 33 mil

millones de barriles de petróleo y la sitúa entre los primeros siete países del

mundo, de las cuales el 90% está constituido por gas asociado a la

producción de petróleo. PDSVSA, Filiales y sus Empresas Mixtas cuentan

con 108 plantas compresoras de gas y 348 unidades compresoras con una

capacidad de manejo de 4599 MMPCD de gas, asociado a 1098 MBD y 71

MBD de LGN. (PDVSA 2014).

Petróleos de Venezuela, cuenta hoy en día con un extenso parque de

unidades y plantas compresoras a nivel nacional con tecnología de sello

húmedo. Cuenta con menos del 1% de instalaciones que aplican la

tecnología de sellos secos. (PDVSA 2010).

A nivel mundial las emisiones de gas natural según Natural Gas (2003), el

que el 80% de las emisiones de gases contaminantes provienen de la

operación de compresores que manejan gas natural, especialmente en los

equipos con sellos húmedos del proceso de Producción dentro de la industria

petrolera.

Debido a la naturaleza del proceso, se pueden presentar emisiones de gas

en diversos equipos y partes del mismo, tales como: Líneas de Proceso,

Motores de Combustión Interna, Bombas, Controles, Tanques y

Compresores.

En este tipo de compresores de sellos húmedos, la desgasificación del

aceite de sello puede ventear de 40 a 200 SCFM de gas. (PDVSA 2010).

La tecnología de sellos secos ofrece, dentro de algunos límites de

aplicación, una alternativa técnica y económicamente factible para reducir

estas emisiones.

En base a sus características, este proyecto tiene alto potencial de

replicabilidad en todas las instalaciones de PDVSA que manejen este tipo de

compresores. En el Futuro a través de PDVSA Intevep, pudiese evaluar

diferentes propuestas a largo plazo en otros sistemas que generen emisiones

ambientales.

Experiencias del uso de sellos secos en plantas de compresión de gas lift. Plataforma LL652 de PDVSA Petroindependiente (PDVSA 2010). En la Plataforma LL652 perteneciente a Petroindependiente, ubicada en el

Lago de Maracaibo, se encuentran instaladas cinco (05) unidades de

compresión, tres (03) para gas de baja presión (55 a 1200 psig) con

Compresores tipo Datum fabricados por Dresser Rand con sellos de gas

seco marca John Crane, acoplados con Turbinas Solar Mars 100 y dos (02)

para gas de alta presión (1200 a 2500 psig) de los mismos fabricantes.

El gas de descarga de estas unidades de compresión es suministrado a

una Planta de Deshidratación de gas con Glicol, la cual cuenta con un

respaldo (N – 1), parte de este gas seco es utilizado como “gas de servicio”

en la Planta de Inyección de Agua (PIA) de la Plataforma, Gas Combustible

para los Generadores de Gas y Gas de Sello para los Compresores.

Una vez el gas es deshidratado, el flujo correspondiente a gas combustible

y sello pasa por un sistema de acondicionamiento compuesto por un

separador, un filtro y un calentador eléctrico. Posteriormente, este flujo se

comparte entre el gas combustible para el Generador de Gas y los Sellos de

los Compresores. Previo a que este último entre al compresor pasa por un

sistema fabricado por John Crane compuesto por dos (02) filtros (01 Spare /

01 Operación) y válvulas de regulación de presión.

Personal de Operaciones y Mantenimiento de esta instalación manifestó

que nunca se han presentado fallas de los Compresores por daños en los

Sellos Secos y los reemplazos de los mismos son realizados durante el

overhaull de la unidad a las 30000 horas de operación. Así mismo, los filtros

son inspeccionados y/o reemplazados cada 2500 horas, según su condición,

aunque el fabricante recomienda su reemplazo cada 2000 horas de

operación. En esta Plataforma no se requiere nitrógeno como gas de barrera,

ya que el gas no es corrosivo y su contenido de H2S es muy bajo. No se

reportan fallas a la fecha del sistema.

Beneficios económicos y para el medio ambiente Los sellos secos de gas reducen significativamente las emisiones de

metano. A la vez, reducen significativamente el costo de operación y mejoran

la eficacia del compresor. Los beneficios económicos y ambientales de los

sellos secos incluyen según Natural Gas (2003):

Tasas de fuga de gas. Durante la operación normal, los sellos secos

fugan a una tasa de 0.5 a 3 scfm a través de cada sello, dependiendo

del tamaño del sello y la presión de funcionamiento. Mientras esto es

equivalente a la tasa de fuga del sello húmedo en la cara del sello, los

sellos húmedos generan emisiones adicionales durante la

desgasificación del aceite circulante. El gas del aceite generalmente

se ventila a la atmósfera, lo que lleva a la tasa total de fugas por los

sellos húmedos dobles a entre 40 a 200 scfm, dependiendo del

tamaño y la presión del compresor.

Más simple mecánicamente. Los sistemas de sellos secos no

requieren componentes de circulación de aceite elaborados ni

instalaciones de tratamiento.

Consumo reducido de energía. Debido a que los sellos secos no

tienen bombas ni sistemas de circulación accesoria de aceite, evitan

las pérdidas de energía del equipo auxiliar. Los sistemas húmedos

requieren de 50 a 100 kW por hora, mientras que los sistemas de

sellos secos necesitan aproximadamente 5 kW de energía por hora.

Más confiabilidad. El porcentaje más alto de tiempo fuera de servicio

para un compresor que usa sellos húmedos se debe a problemas con

los sistemas de sellos. Los sellos secos tienen menos componentes

auxiliares, lo que hace que sean más confiables en general y se tenga

menos tiempo con el compresor fuera de servicio.

Menor mantenimiento. Los sistemas de sellos secos tienen un costo

menor de mantenimiento que los sellos húmedos porque no tienen

piezas móviles relacionadas con la circulación de aceite (por ejemplo,

las bombas, las válvulas de control, las válvulas de alivio).

Eliminación de las fugas de aceite de los sellos húmedos. Al

sustituir los sellos secos con sellos húmedos se elimina la fuga de

aceite a la tubería, por lo tanto se evita la contaminación del gas y la

degradación de la tubería.

Áreas de abordaje. La zona de afectación involucra las zonas geográficas de tierra y lago

donde se encuentran las instalaciones petroleras, cuyas operaciones son

susceptibles de dañar el ambiente, la fauna y flora en su radio de acción.

Pudiese afectar recursos hídricos una vez que el gas se expanda y que algún

componente del gas natural precipite y contamine mares, ríos y lagos.

En el área petrolera y gasífera afecta el ambiente de trabajo, exponiendo a

los activos y al personal a riesgo de explosión, de sometimiento a un

ambiente tóxico, sin la debida protección e información.

Objetivos del caso. Promover la conciencia y cambio de tecnología para el uso de sellos secos

en por reemplazo de los sellos húmedos.

Disminuir las emisiones de gas natural a la atmosfera y zonas susceptibles

de ser degradas.

Recuperar ingresos producto de la recuperación del gas, así mismo por el

procesamiento de gas rico no considerado.

Promover el ahorro debido a la confiabilidad del uso de nueva tecnología

de sello, lo cual incrementa la duración de la vida util de los compresores

centrífugos.

Importancia. Considero que la importancia, radica en crear conciencia y que debemos

fomentar una cultura de responsabilidad social en la industria petrolera

donde se le rinda cuenta a los Venezolanos de uso y manejo de la industria,

conforme a las leyes y normativa interna.

El ahorro y los ingresos a obtener por la recuperación del gas a través del

uso de los sellos secos, permitirá establecer y desarrollar nuevas política

públicas para apalancar la industria y para satisfacer las necesidades de la

población en general.

4. Plan de acción Reestructurar la industria petrolera con un enfoque verde para garantizar

la eficiencia, minimizar costos y evitar duplicidad de funciones a la hora de

desarrollar nuevas propuestas energéticas, que minimice impacto y que

incremente las ganancias de la producción y operación de la capacidad

instalada en el país.

Elaborar el Plan de Negocios con las nuevas oportunidades derivadas de

la recuperación del gas a través de la aplicación de sellos secos.

Incluir en las metas la mejora del desempeño ambiental y de la seguridad

industrial, considerando que la fuga de gas a través de los sellos además de

contaminar el ambiente, también puede generar atmosfera peligrosa

(incendio o explosión).

Maximizar la creación de valor en el largo plazo de forma sustentable

mediante cuatro líneas estratégicas: excelencia operativa, crecimiento,

modernización de la gestión y responsabilidad social.

Después de remplazar los sellos húmedos con sellos secos, registre las

reducciones de emisiones en los informes anuales y notifique a los entes

gubernamentales correspondientes, así como a las máximas autoridades de

PDVSA los avances y resultados de la aplicación de esta propuesta

tecnológica.

Realizar acciones de formación al personal de operación y mantenimiento

de la Unidad de Compresión de Gas, en áreas asociadas al funcionamiento,

inspección y diagnóstico, mantenimiento, reparación, montaje y desmontaje

del sistema y sus componentes, garantizando la elaboración de los diferentes

planes de mantenimiento.

Dejar registros de incidencias y fallas del sistema, en caso de presentarse.

PDVSA a través del Ministerio Poder Popular para el Petróleo, deberá

establecer estrategias que permita materializar estos planes de acción con

los Ministerios del Poder Popular para la Energía Eléctrica y el Ministerio

para el Poder Popular para la Educación Superior, así como el Ministerio de

Ciencia y Tecnología e Innovación, para promover y fijar estrategias, para la

sensibilización de las diferentes Filiales y Empresas Mixtas de PDVSA, para

materializar el cambio de sellos húmedo y secos apoyando la actualización

tecnológica y la conservación ambiental.

Fortalecer el desempeño ambiental de la empresa, que contemple la

captura de oportunidades operativas, la sustentabilidad de las inversiones y

el compromiso social comunitario.

Fortalecer las atribuciones rectoras del Estado venezolano, sobre las

reservas y administración óptima de los recursos, procurando equilibrar la

extracción de hidrocarburos y la incorporación de reservas con el medio

ambiente.

Fomentar mecanismos de cooperación para la ejecución de proyectos de

infraestructura de alta tecnología, así como promover de investigación y

desarrollo tecnológico que aporten las mejores soluciones a los retos que

enfrenta el sector.

Adoptar mejores practicas de gobierno corporativo y atender las areas de

oportunidad de mejora operativa.

Fortalecer las tareas de mantenimiento, así como las medidas de

seguridad y de mitigación del impacto ambiental.

Promover el uso eficiente de la energía a través de la adopción de

tecnologías que ofrezcan mayor efiencia energética y ahorros a los

consumidores.

Aprovechar las actividades de investigación del sector energético, petroleo

y gas, fortaleciendo a los institutos de investigación del sector, orientando

sus programas, entre otros, hacia el desarrollo de las fuentes renovables y

eficinecia energética.

Conclusiones y Reflexiones Finales Bajo este tipo de iniciativa, se pueden lograr significativos ahorros de costo

y reducciones de emisiones al convertir el sistema a la tecnología de sellos

secos.

Adicionalmente que en su mayoría el parque a nivel nacional no cuenta

con la infraestructura de deshidratación, ni extracción de líquidos al gas

natural (gas de formación), lo que evidencia que estamos en presencia de

recuperar ingresos con la disminución de las fugas, y realizar una mayor

contribución en gas de formación (rico) a la Industria petroquímica y a la

Industria del Gas (Procesamiento de gas a través de la Extracción y el

Fraccionamiento).

Los sellos secos están considerados más seguros para funcionar que los

sellos húmedos, debido a que eliminan la necesidad de tener un sistema de

aceite a alta presión.

Para hacer el cambio a sellos secos de la manera más eficaz, se debe

programar la conversión durante un período normal fuera de servicio (Parada

de Planta) para evitar las interrupciones operativas.

Una vez instalados los sellos secos, se debe tomar en cuenta que los

sellos bien instalados y mantenidos pueden durar más del doble de la vida

útil que los sellos húmedos.

En los casos donde el sello húmedo está cerca del final de su vida útil, un

análisis sencillo de costo entre los sistemas nuevos de sellos se inclinará

hacia los sellos secos. Incluso si al sello húmedo existente le queda una vida

útil sustancial, las características operativas de los sellos secos ofrecerán

ahorros significativos y podrían justificar el reemplazo temprano.

Dadas las claras ventajas económicas de los sellos secos, éstos deben

instalarse siempre que sea posible técnicamente.

A nivel mundial los fabricantes de los compresores ya han adoptado en

sus líneas la fabricación de los sistemas de sellos secos de gas. Los sellos

secos deben ser la tecnología elegida para todos los compresores nuevos.

Esto es una situación particular del cual PDVSA no realiza inversión en esta

materia, generando altos costos asociados al flujo de caja, debido a solicitud

contra pedido de componentes del sistema de compresión que se

encuentran en obsolescencia técnica y comercial.

Entre los beneficios más importantes, es que el uso de los sellos secos,

genera más bajos requisitos de energía, aumentan la eficiencia operativa del

compresor, requieren menor mantenimiento, mejoran la seguridad de las

instalaciones, reduce el consumo de potencia.

Adicionalmente su ejecución mejora la calidad del vida y del ambiente, a

largo plazo por la disminución de las emisiones, así como el cumplimiento del

marco regulatorio en materia ambiental dentro de la república bolivariana de

Venezuela y al cumplimiento de tratados internacionales en la materia.

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