ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA“MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”BOLIVIA

TECNOLOGÍA DEL GAS NATURAL I

“TURBOEXPANSOR”

RUEDA CAMPERO RODRIGOSEVERICHE MURILLO DANIEL FERNANDOVILLARROEL ENCINAS DANNY GABRIELA

SANTA CRUZ – 2014

ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA“MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”BOLIVIA

TECNOLOGÍA DEL GAS NATURAL I

“TURBOEXPANSOR”

RUEDA CAMPERO RODRIGO S 3455-X SEVERICHE MURILLO DANIEL FERNANDO S 3510-6 VILLARROEL ENCINAS DANNY GABRIELA C 3199-2

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA EL SEPTIMO SEMESTRE DE INGENIERÍA PETROLERA

DOCENTE: Ing. Orlando Melgar Q.

ÍNDICE

CAPITULO 1. GENERALIDADES

1.1. INTRODUCCIÓN7-3

1.2. OBJETIVOS7-4

CAPITULO 2. DESARROLLO

2.1. PROCESO DE REFRIGERACION

2.2.1. EXPANSION CON TURBINA

2.2. DESCRIPCION GENERAL

2.3. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA EXTRACTORA CRIOGÉNICA SEGÚN EL

PROCESO DE TURBOEXPANSIÓN

2.3.1. Proceso general. Descripción.

2.4. APLICACIONES DE LOS TURBOEXPANSORES

2.4.1. La extracción de hidrocarburos líquidos a partir de gas natural

2.4.2. Generacion de energia 2

2.4.3. Sistema de refrigeracion

2.4.4. Recuperación de energía en el craqueo catalítico fluido

2.5. TIPOS DE TURBOEXPANSORES

2.6. EQUIPOS DE REFRIGERACION

2.6.1. Compresores de refrigeracion

2.6.1.1. Compresor centrifugo

2.6.1.2. Compresor reciprocante

2.6.1.3. Compresor rotario

2.6.2. Tipos de enfriadores

2.6.2.1. Enfriador Tipo Caldera (Kettle Type Chiller)

2.6.2.2. Enfriador de Placa (Plate-Fin Chiller)

2.7. ANÁLISIS DE FALLAS Y POSIBLES SOLUCIONES

2.7.1. Fallos en cojinetes

2.7.2. Fallos en alabes

2.7.3. Fallos de controlo y de instrumenatcion

2.7.4. Revisión anual

7 - 0

2.7.5. Analizador de vibraciones Tipos de enfriadores

2.7.6. Inspección boroscopica de alabes

2.7.7. Apertura de cojinetes en mal estado

2.7.8. Cojinete de aceite. Si procede (según análisis)

2.7.9. Cambio de filtros de aceite

2.7.10. Comprobación de pares de aprietos de tornillos

2.7.11. Calibracion de instrumenatcion

2.7.12. Comprobación de la presión de vapor sellos

2.7.13. Mala calidad del aceite

2.7.14. Mal estado de cojinete 37

CAPITULO 3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES38

3.1. CONCLUSIONES39

3.2. RECOMENDACIONES40

BIBLIOGRAFIA

7 - 1

CAPITULO 1. GENERALIDADES

7 - 2

1.1 INTRODUCCIÓN

Hasta la década de 1960, la expansión de Joule- Thomson era la única forma

usada para enfriar los flujos de la planta de gas por caída de presión. Herrin

(1966) describe la primera planta turboexpander. La válvula JT, que es

esencialmente una válvula de control con un orificio variable o fijo, es un medio

extremadamente simple, de bajo costo, y ampliamente utilizado para reducir la

temperatura del gas. Aunque todavía se utiliza ampliamente en muchas

aplicaciones para producir refrigeración, J -Ts están siendo ampliamente

suplantados por turboexpansores en plantas de gas para enfriar la corriente de

proceso cuando se trata de un gas. Los turboexpansores son, en esencia, los

compresores centrífugos que funcionan al revés. A diferencia de los expansores

de JT , llevan a cabo el trabajo durante el proceso. Mientras que la expansión JT

es esencialmente un proceso isoentálpica (por lo tanto, no se realiza trabajo sobre

o por el gas), un ideal, turboexpander termodinámicamente reversible es

isotrópico. El trabajo máximo reversible requerida para la compresión es isotrópico

y, por el contrario, el máximo trabajo reversible recuperado por un sistema

turboexpander en expansión también es isentrópico. La turbo expansión

proporciona la cantidad máxima de eliminación de calor de un sistema para una

caída de presión dada, mientras que la generación de trabajo útil.

La mayoría de los turboexpansores coche, compresores centrífugos, para

proporcionar una porción de la compresión de salida. En situaciones en las que las

presiones de entrada son muy altas (por ejemplo, en alta mar).

Los turboexpansores se utilizan en la bajada de presión para proporcionar

refrigeración para el control de punto de rocío y para generar energía. Al igual que

los compresores, expansores pueden ser de desplazamiento positivo o dinámico;

dinámica puede ser radial o axial. Los expansores de sable fueron utilizados para

la licuefacción de los gases. Sin embargo, el único tipo utilizado en el

procesamiento de gas es la unidad radial con flujo hacia adentro (centrípeta), y la

discusión se limita a este tipo.

7 - 3

1.2 OBJETIVOS

Conocer el funcionamiento de los turbo-expansores.

Conocer las aplicaciones que se tiene con el método de refrigeración de

turbo-expansión.

Conocer el proceso general de una planta Criogénica que según el método

de Turbo-expansión.

7 - 4

CAPÍTULO 2. DESARROLLO

7 - 5

2.1 PROCESO DE REFRIGERACIÓN

En general se define la refrigeración como cualquier proceso de eliminación de

calor. Refrigerar una corriente de gas natural, es fundamentalmente reducir

notablemente su temperatura para condensar como líquido en mayor o menor

porcentaje los diversos componentes que constituyen la mezcla, de acuerdo al

nivel de temperatura alcanzando.

Específicamente en el caso de las plantas de fraccionamiento de gas, el sistema

de refrigeración permite producir hidrocarburos líquidos por enfriamiento de las

corrientes de productos destilados.

La refrigeración del gas puede ser llevada a cabo desde un proceso relativamente

simple de Joule Thomson (J.T.) o plantas de choque, de plantas de refrigeración

mecánica, hasta procesos muy sofisticados como lo es la turbo-expansión, en

donde se recupera 90% de propano y fracciones pesadas.

Con el fin de seleccionar el proceso adecuado, es necesario conocer el valor de

cada corriente de producto (incluyendo la corriente de gas) y los costos

deservicios (incluyendo gas combustible). Si los costos son aceptables se puede

recomendar un diseño óptimo basado en el costo de capital, costos de operación y

el valor del dinero en el tiempo. Todos estos procesos incluyen la deshidratación

de la corriente de gas (y en algunos casos de corrientes de hidrocarburos líquidos)

En un sistema de refrigeración mecánica el gas se enfría a una temperatura

suficientemente baja para condensar la fracción deseada de gas licuado del

petróleo (GLP) o líquidos del gas natural (LGN). Este proceso ocurre en un equipo

intercambiador denominado chiller

El chiller es un enfriador que generalmente es un intercambiador tipo kettle, el cual

puede utilizar refrigerantes tales como: el freón o el propano. El freón es capaz de

enfriar el gas hasta aproximadamente -15 °F, mientras que el propano puede

enfriarse hasta -45 °F. El propano se utiliza algunas veces si se requieren

temperaturas inferiores del gas y eficiencias de recuperación más altas.

7 - 6

Con el fin de alcanzar temperaturas de procesamiento mucho más bajas, se han

desarrollado tecnologías de refrigeración en cascada, de refrigerantes mixtos y

turbo-expansión. Con estas tecnologías, la recuperación de líquidos puede

incrementarse significativamente para alcanzar mayor recuperación de

hidrocarburos líquidos.

Los tres métodos generales de refrigeración los cuales pueden ser utilizados para

alcanzar las condiciones necesarias para lograr altos niveles de recuperación de

líquidos son:

Expansión

isentálpica

(efecto Joule-

Thomson).

Refrigeración externa (ciclo de propano)

Expansión con turbina.

2.2.1 EXPANSIÓN CON TURBINA.

Un turbo-expansor, también referido como turbina de expansión, es un flujo

centrífugo o axial de la turbina a través del cual una alta presión de gas se

expande para producir trabajo que se utiliza a menudo para conducir

un compresor . 

Debido a que el trabajo se extrae del gas de alta presión de expansión, la

expansión realiza un proceso isentropico (es decir, una constante entropía 

proceso) y la baja presión de gas de escape de la turbina está a una muy

baja temperatura , -150 ° C o menos dependiendo de las propiedades de la

presión de funcionamiento y de gas.

7 - 7

Turboexpansores son muy ampliamente utilizados como fuentes

de refrigeración en los procesos industriales tales como la extracción de

etano y líquidos de gas natural (LGN) a partir de gas natural ,  la licuefacción

de los gases (tales como oxígeno , nitrógeno , helio , argón y criptón )  y otros

procesos de baja temperatura.

Los turboexpansores actualmente operan en tamaño aproximado de 750 W a 7,5

MW (1 hp a 10.000 hp).

Este se ha convertido en el proceso de refrigeración más utilizado debido a su

simplicidad.

Los ciclos expansores corresponden a los bien conocidos principios de auto

refrigeración, en éstos se expande un gas comprimido isentrópicamente a través

de una turbina o máquina para extraer trabajo, y al mismo tiempo se baja la

temperatura del fluido de operación.

Existen muchas variaciones que incluyen ciclos abiertos, cerrados, y

combinaciones, dependiendo del criterio particular que se utilice y de la capacidad

inventiva del diseñador del proceso, para aproximar a la máxima reversibilidad,

dentro de la disponibilidad de maquinaria, y consideraciones de las variables

económicas aplicables al caso.

El uso de los expansores resulta económico cuando se requiere compresión del

gas residual. En los casos en los que sólo se requiere producir propano y

fracciones más pesadas, no es necesario llegar a temperaturas tan bajas a pesar

que pueden obtenerse, por lo tanto los expansores poseen aplicaciones a

mayores temperaturas que las mínimas obtenibles.

Para obtener la temperatura de salida del expansor deseada se deben aplicar

procesos iterativos.

El primer paso es asumir un valor de T2 teórico con dicho valor se procede a

realizar un cálculo flash a la presión de salida deseada, a fin de establecer la

formación de dos fases a la salida del turbo-expansor. Ver Figura 6.

7 - 8

Posteriormente se verifica si la T asumida cumple con la condición isentrópica de

la turbina (S1 = S2), de ser así se determina el valor de H2.

Figura 6: Expansión con turbina.

Luego se calcula la H2 real para determinar el valor de la T2 real. La temperatura

de salida real será mayor que la temperatura de salida teórica debido a que el

trabajo real producido es menor que el trabajo teórico producido.

La temperatura final a la salida del turbo-expansor depende de la relación de

presiones, la cantidad de líquido producido y la cantidad de trabajo real removido.

En la mayoría de los casos en los que se ha utilizado la recuperación criogénica,

se ha alcanzado el máximo ΔT posible de la recuperación de etano en procesos

de licuefacción total.

7 - 9

Debido a que las corrientes calientes en los intercambiadores de calor están

generalmente a baja presión, el calor específico es relativamente constante sobre

el rango de temperaturas existentes en los intercambiadores. Por lo tanto, para

minimizar las diferencias de temperatura en ellos, es importante seleccionar una

presión de la corriente a la cual esta se licúe, y el calor específico sea

relativamente constante sobre el rango de temperatura existente.

Normalmente se escoge una temperatura a la entrada del expansor, la cual

corresponda a una temperatura a la salida cercana al punto de rocío del gas

expandido. Posteriormente se determina la fracción de flujo total de gas enviado a

través del expansor con el objeto de lograr diferencias mínimas de temperatura en

los intercambiadores de calor.

Este proceso es el más eficiente para la separación de líquidos del gas natural. La

eficiencia de separación puede alcanzar valores entre 95-98% de propano (% en

volumen) en plantas que producen el etano.

La cantidad de refrigeración requerida es proporcional a la masa neta de líquido a

ser producida, y la disponibilidad, es proporcional al volumen de gas pasado a

través del expansor, y aproximadamente al logaritmo de la razón de las presiones

de entrada y descarga del expansor. La mínima temperatura a la salida está

limitada por la composición del gas y la naturaleza de los contaminantes, para así

minimizar la formación del líquido dentro del expansor.

El expansor desarrolla trabajo externo, bien en la forma de energía eléctrica, gas

comprimido líquido bombeado, dependiendo del método de carga del expansor

que se emplee.

El diseño de un ciclo expansor requiere eliminar irreversibilidades en el proceso, lo

cual se logra manteniendo pequeñas diferencias de temperaturas en el

intercambiador de calor. Como consecuencia se producen pequeños cambios de

entropías en el gas que pasa a través de los expansores, y por tanto, en una

utilización eficiente del trabajo producido por la expansión. Algunas de las

variables del proceso que afectan la eficiencia del ciclo son: presiones de

7 - 10

operación, etapas de expansión, eficiencia de expansión de la turbina y el su

enfriamiento del líquido antes de la expansión.

Existen múltiples factores adicionales a los nombrados arriba que afectan la

elección final del proceso. Si dos o más de estas condiciones pueden coexistir,

generalmente un turbo-expansor será la mejor opción.

2.2 DESCRIPCIÓN GENERAL

En una planta turbo-expander, el chiller o la válvula J-T de los procesos de

refrigeración simple, se reemplazan por una turbina de expansión. A medida que

el gas entrante se expande, le entrega trabajo al eje de la turbina por lo que se

reduce la entalpía del gas. Esta disminución de la entalpía causa una mayor caída

de temperatura que la que se obtendría mediante una expansión Joule-Thompson

simple (a entalpía constante).

La turbina puede estar conectada a un compresor, el cual recomprime el gas con

una sólo una pequeña pérdida en la presión global. Esto genera una presión más

elevada del gas tratado, que puede aumentarse hasta la especificación de

transporte en gasoducto mediante una segunda etapa de compresión.

A pesar de que existen muchas variantes en el diseño de plantas de

turboexpansión, la mayoría de las mimas tiene el mismo diagrama básico que el

que se muestra a continuación.

7 - 11

El gas de entrada se enfría primero en un intercambiador gas/gas de alta

temperatura y luego en un enfriador con propano (chiller). La alimentación de gas

parcialmente condensado se envía a un separador. El líquido del separador se

alimenta a la demetanizadora, el gas se enfría aún más en el intercambiador, el

gas/gas de baja temperatura y se alimenta a un segundo separador frío. El gas del

separador frío se expande a través de la turbina hasta la presión de la

demetanizadora, que generalmente varía entre 100 y 400 psia (6,8 y 27,2 atm).

El turbo expander produce simultáneamente enfriamiento y condensación del gas,

y trabajo útil que puede utilizarse para re comprimir el gas de salida.

Generalmente entre el10 y el 15 % del gas alimentado se condensa en el

separador frío, a temperaturas entre -15y 0 ºC. La turbina disminuye la presión del

gas de entrada (generalmente 600 a 900 psia, o 40 a 60 atm) hasta la presión de

la demetanizadora.

Las temperatura típica del gas que ingresa a la demetanizadora es -55 a -65 ºC, lo

suficientemente baja como para que una parte importante del etano se encuentre

licuado.

La columna demetanizadora es una columna de destilación de baja temperatura

que realiza la separación entre metano y etano. El metano y los componentes más

7 - 12

livianos que él, como el nitrógeno, son los principales productos de cabeza de la

torre, mientras que el etano y los componentes más pesados, como el propano,

butanos, e hidrocarburos más pesados, son los principales componentes del fondo

de la columna.

La relación molar de metano a etano en el producto de fondo es típicamente 0,01

a 0,03. Debido a que la salida del turbo expander es un flujo bifásico, el líquido

producido en este sirve como reflujo en la columna. El producto de fondo de la

demetanizadora puede ser fraccionado luego para producir corrientes de etano,

propano, butanos, y gasolina natural.

La temperatura de fondo del producto se encuentre frecuentemente por debajo de

la temperatura ambiente, entonces el gas de alimentación puede utilizarse como

medio de transferencia de calor en el revoilers. Esto representa mayor

refrigeración de la alimentación y origina rendimientos más altos de recuperación

de etano, generalmente80%.

El producto de cabeza de la demetanizadora, luego de intercambiar calor con el

gas de entrada, se re comprime a la presión de gasoducto y se vende como gas

residual.

7 - 13

Los procesos criogénicos solo pueden utilizarse de la presión de gas luego de la

expansión es suficientemente alta para que transcurra la condensación de los

componentes más pesados. Sin embargo, si el gas llega a baja presión (digamos

menos de 50 atm), debe utilizarse refrigeración mecánica externa para enfriarlo

hasta la temperatura especificada. Por otro lado, si el contenido del LGN del gas

es relativamente bajo (menos de 2,5-3 GPM galones por mil pie cúbicos), basta

con auto-refrigeración (intercambiador gas/gas). Sin embargo, para alimentaciones

moderadamente ricas (>3GPM), debe considerarse la refrigeración mecánica para

obtener alta recuperación de etano de forma más económica.

Nótese que en esta aplicación, se requiere una deshidratación aguas arriba del

gas para prevenir la formación de hidratos. La técnica generalmente utilizada es la

deshidratación sobre lecho sólido. Algunas veces, se agregan pequeñas

cantidades de metanol o glicol antes del turbo expander.

7 - 14

2.3 DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA EXTRACTORA CRIOGÉNICA

SEGÚN EL PROCESO DE TURBOEXPANSIÓN

La planta separadora de gases, ubicada en Gral. Cerri, localidad cercana a la

Ciudad de Bahía Blanca, tiene por objetivo separar los gases de etano, propano y

butano, que serán utilizados (en especial el primero) por PBB Polisur, para obtener

etileno, que es la materia prima básica para la obtención de polietileno.

La planta extractora se ha diseñado según el proceso de turboexpansión de la

empresa FIRST INTERNATIONAL ENGINEERS (Houston, Texas, E.E.U.U.). La

planta pro-cesa normalmente 18.000.000 m3/día de gas natural, en dos trenes en

paralelo.

2.3.1 Proceso general. Descripción.

El gas natural que se recibe en esta instalación está compuesto por:

_ 85% de metano,

_ 5,5% de etano,

_ 2,5% de propano.

_ 1,0% de butano y pentano e hidrocarburos de mayor nº de átomos de C,

_ El resto lo completan N2, CO, CO2 y H2O.

Este gas, ingresa a la planta con las siguientes especificaciones de estado:

_ A una temperatura de 20 ºC.

_ Y a una presión de 35 kg/cm2.

La primera operación que sufre el flujo de gas consiste en un filtrado a los efectos

de eliminar cualquier partícula sólida que pueda ser arrastrada, luego se calienta

hasta 39ºC por intercambio de calor con gas residual.

El contenido de CO2 no debe superar el 1,5%, ya que éste solidifica a la presión y

temperatura a la que opera la planta, este proceso se realiza mediante absorción

gas líquido (con aceites que solubilizan el CO2), aunque actualmente no opera

7 - 15

debido a que el contenido de dióxido de carbono en el gas natural es mucho

menor que el permitido.

Por idénticas razones el agua debe ser reducida a porcentajes muy bajos. Para

ello, el gas se comprime hasta unos 60 kg/cm2, y luego se enfría mediante

enfriadores de aire forzado hasta los 49 ºC, luego es deshidratado mediante

tamices moleculares. El sistema de deshidratación por absorción emplea 6 torres,

de las cuales, sólo 4 se encuentran activas. El gas que las atraviesa sale de ellas,

con un punto de rocío de – 100 ºC. Las otras dos torres, se encuentran en el

período de regeneración. El proceso es el siguiente: una parte del gas

deshidratado es comprimido y circula por la torre recién regenerada, enfriándola.

Luego el gas se calienta hasta unos 300 ºC y atraviesa el segundo lecho. Este

gas, que contiene el agua que había en el lecho es enfriado con aire en circulación

forzada, esto hace condensar y separar el agua, luego este gas se reúne con el

gas que ingresa a las cuatro torres activas para la deshidratación. El gas

deshidratado se divide a la salida de las torres de secado en dos derivaciones,

que alimentan a dos trenes idénticos, por cada tren circula la mitad del caudal

total.

Parte del caudal correspondiente a cada tren (aproximadamente las 2/3 partes)

intercambia calor con el gas residual proveniente de la cabeza de la torre

desmetanizadora, la cual provoca el enfriamiento de la corriente principal desde 49

a –59 ºC. El 1/3 restante del caudal intercambia calor con el producto del fondo de

la torre desmetanizadora y luego en los hervidores de fondo y laterales hasta

alcanzar también –59 ºC. Al retornar este gas a la torre provee el calor necesario a

los hervidores para la operación de la columna.

Ambas corrientes, a – 59 ºC y 58 kg/cm2, se reúnen e ingresan a un tanque

separador. El enfriamiento hasta la temperatura de –59 ºC ha producido la

condensación de aproximadamente un 30% (en peso) del gas original.

Del tanque separador se extraen dos corrientes:

7 - 16

Una Corriente Gaseosa: la cual fluye a un turbo expansor, en donde se produce

una disminución de presión hasta 20 kg/cm2 por la tanto una disminución de

temperatura, de –59ºC, a – 94ºC. Esta disminución de temperatura, produce una

condensación adicional, enviando este flujo (de dos fases) al tope de la sección de

fraccionamiento de la torre desmetanizadora.

Una corriente Líquida: la cual fluye a través de una válvula reductora de presión, la

que produce vapor el que ingresa en un punto inferior de la torre de

fraccionamiento de la columna desmetanizadora, a una temperatura de – 91ºC.

La columna desmetanizadora es la encargada de separar componentes como

metano y etano. El producto de cabeza es metano, con la totalidad del N2, parte

del CO2, una cantidad aproximada (25% del total) de etano, una porción menor de

propano y algo de butano.

El producto de fondo comprende la mayor parte de etano, la casi totalidad de

hidrocarburos superiores, algo de metano y de CO2.

La alimentación de esta columna está constituida por una corriente bifásica (vapor

y líquida) proveniente del proceso que se lleva a cabo en el turboexpansión. La

mezcla bifásica se separa en la cabeza de la torre, y el vapor así producido

constituye una fracción importante del gas residual. El calor necesario para

vaporizar parcialmente el líquido que circula hacia abajo es provisto por parte del

gas natural calentado en los intercambia-dores antes de su ingreso al separador.

El gas residual que sale de la torre a – 94 ºC, intercambia calor con una parte del

gas natural calentándose hasta 43 ºC, para luego circular por un compresor

accionado por el turboexpansor, en donde se aumenta su presión hasta 22,5

kg/cm2, se lo enfría mediante aire forzado (enfriador) y luego se comprime en

compresoras accionados por turbinas de gas hasta una presión de 42,5 kg/cm2 y

es enfriado posteriormente en un enfriador con aire forzado, por intercambio de

gas que ingresa a la planta y en un refrigerante final con propano hasta una

temperatura de 20ºC, condición en la que sale de planta.

Previamente se controla el poder calorífico del gas residual, reinyectándose en la

cañería gasolina si dicho valor es menor que el establecido como mínimo.

7 - 17

El producto de fondo de la desmetanizadora después de intercambiar calor con el

gas natural, es enviado a la planta de fraccionamiento, que constituye un tren

único, y que se compone de tres columnas de destilación.

La primera columna recibe como alimentación el producto de fondo de la torre

desmetanizadora, y tiene como función separar componentes del etano al

propano.

La columna desetanizadora opera a 32 kg/cm2, empleando como fluido calefactor

vapor a 2,8 kg/cm2, y propano como fluido refrigerante para producir el reflujo.

Por cabeza se extrae etano (un 99% respecto de la alimentación) con algo de

propano (3% respecto del etano) y la totalidad del CO2 y CH4.

Antes de ser enviado a depósito el etano se trata con una solución al 10% de

monoetanolamina (MEA), que absorbe la totalidad del CO2, y luego con

trietilenglicol que absorbe el agua que pasa al etano en la eliminación del CO2.

El producto de fondo de la desetanizadora contiene una pequeña cantidad de

etano y la casi totalidad de los hidrocarburos superiores a éste separados en la

desmetanizadora.

Esta mezcla es la alimentación a la despropanizadora, columna a plato de válvulas

que opera a 20kg/cm2, que separa componentes del propano al butano.

El fluido calefactor es vapor a 2,8 kg/cm2 y el enfriamiento necesario para el

reflujo se realiza en refrigerantes a aire forzado. El producto destilado se envía a

un tanque depósito.

El producto de fondo de la columna se envía la desbutanizadora, que separa

componentes de C4 y C5. La columna es a platos de válvula, opera a 6 kg/cm2,

emplea el mismo vapor a 2,8 kg/cm2 y refrigerantes de aire para el reflujo. Por

cabeza, sale butano, que luego de ser comprimido y enfriado se envía a

almacenaje.

Por el fondo, se obtiene gasolina que se enfría, se comprime y se almacena.

7 - 18

2.4 APLICACIONES DE LOS TURBOEXPANSORES

7 - 19

Aunque los turbo-expansores se utilizan muy comúnmente en los procesos de

baja temperatura, que se utilizan en muchas otras aplicaciones también. En esta

sección se discute, así como uno de los procesos de baja temperatura algunas de

las otras aplicaciones.

 La extracción de hidrocarburos líquidos a partir de gas natural.

 Generación de energía.

 El sistema de refrigeración.

La recuperación de energía en craqueo catalítico fluido.

2.4.1 La extracción de hidrocarburos líquidos a partir de gas natural

El gas natural consiste principalmente en metano (CH 4), la más corta y más

ligera de hidrocarburos, así como diversas cantidades de gases de hidrocarburos

más pesados tales como etano  (C 2 H 6), propano  (C 3 H 8),  butano

normal (nC 4 H 10),isobutano (iC 4 H 10), pentanos y aún más altos de peso

molecular hidrocarburos. El gas crudo también contiene diversas cantidades

de gases ácidos como el dióxido de carbono (CO 2), el sulfuro de

hidrógeno (H 2 S) y mercaptanos como metanotiol(CH 3 SH) y etanotiol 

(C 2 H 5 SH).

En caso de transformación en acabado subproductos, estos hidrocarburos más

pesados se conocen colectivamente como LGN (líquidos de gas natural). La

extracción de LGN a menudo implica un turbo-expansor  y una baja

temperatura de destilación en columna (llamado demetanizador) como se muestra

en la Figura 2. El gas de entrada al demetanizador se enfría primero a

aproximadamente -51 ° C en un intercambiador de calor ( referido como una caja

fría) que parcialmente se condensa el gas de entrada. La mezcla de gas-líquido

resultante se separa en una corriente de gas y una corriente de líquido.

La corriente de líquido desde el separador de gas-líquido fluye a través de una

válvula y se somete a una expansión de estrangulamiento de una presión absoluta

de 62 bar a 21 bar (6.2 a 2.1 MPa), que es un isoentálpica proceso (es decir, un

7 - 20

proceso de entalpía constante) que los resultados en la reducción de la

temperatura de la corriente de aproximadamente -51 º C a aproximadamente -81 º

C como la corriente entra en el demetanizador.

La corriente de gas desde el separador de gas-líquido entra en el turbo-expansor

donde se somete a un isentrópico de ampliación de una presión absoluta de 62

bar a 21 bar (6.2 a 2.1 MPa) que baja la temperatura de la corriente de gas de

alrededor de -51 ° C a aproximadamente -91 ° C cuando entra en el

demetanizador para servir como destilación de reflujo.

Líquido desde la parte superior de la bandeja de la demetanizadora (a

aproximadamente -90 ° C) se enruta a través de la caja fría donde se calienta a

aproximadamente 0 º C medida que se enfría el gas de entrada, y se devuelve a

continuación a la sección inferior de la demetanizadora. Otra corriente de líquido

desde la sección inferior de la demetanizadora (a aproximadamente 2 ° C) se

enruta a través de la caja fría y volvió a la demetanizadora a aproximadamente 12

° C. En efecto, el gas de entrada proporciona el calor necesario para "recalentar"

la parte inferior de la demetanizadora y el turbo-expansor elimina el calor

necesario para proporcionar reflujo en la parte superior del demetanizador.

El producto gas de cabeza del demetanizador aproximadamente a -90 ° C se

procesa gas natural que es de calidad adecuada para su distribución a los

consumidores de uso final de la tubería . Se encamina a través de la caja fría

donde se calienta mientras se enfría el gas de entrada. Luego se comprime en el

compresor de gas que es accionado por el expansor turbo y aún más comprimido

en un compresor de gas de segunda etapa accionado por un motor eléctrico antes

de entrar en la tubería de distribución.

El producto de fondo de la demetanizadora también se calienta en la caja fría,

mientras se enfría el gas de entrada, antes de que abandone el sistema como

NGL.

7 - 21

Figura 2: Un diagrama esquemático de un demetanizador la extracción de líquidos de hidrocarburos a partir de gas natural.

2.4.2 La generación de energía

La figura 3 muestra un sistema de generación de energía eléctrica que utiliza una

fuente de calor, un medio de enfriamiento (aire, agua o cualquier otro), un fluido de

trabajo que circula y un turbo-expansor. El sistema puede adaptarse a una amplia

variedad de fuentes de calor tales como:

Agua caliente geotérmica

Los gases de escape de los motores de combustión interna que utilicen una

variedad de combustibles ( gas natural , gas de vertedero , gas oil ofueloil )

Una variedad de fuentes de calor de residuos (en forma de gas o líquido)

7 - 22

Haciendo referencia a la Figura 3, el fluido de trabajo que circula (generalmente

un compuesto orgánico tal como R-134a) se bombea a una alta presión y luego

vaporizado en el evaporador por intercambio de calor con la fuente de calor

disponible. El vapor de alta presión resultante fluye a la turbo-expansor donde se

somete a una expansión isentrópico y sale como una mezcla de vapor-líquido que

se condensa a continuación en un líquido por intercambio de calor con el medio de

enfriamiento disponible. El líquido condensado se bombea de vuelta al evaporador

para completar el ciclo.

El sistema en la Figura 3 es un ciclo de Rankine como se utiliza en centrales

eléctricas de combustibles fósiles donde el agua es el fluido de trabajo y la fuente

de calor se deriva de la combustión del gas natural, aceite

combustible o carbón utilizado para generar vapor de alta presión. El vapor a alta

presión a continuación, se somete a una expansión isentrópico en un

convencional de turbina de vapor . El vapor de escape de la turbina de vapor se

condensa siguiente en agua líquida que luego se bombea de nuevo al generador

de vapor para completar el ciclo.

Cuando se utiliza un fluido de trabajo orgánico, tal como R-134a en el ciclo de

Rankine, el ciclo se refiere a veces como un ciclo orgánico de Rankine (ORC).

7 - 23

Figura 3: Diagrama esquemático del sistema de generación de energía usando un turbo-expansor.

2.4.3 El sistema de refrigeración

La figura (4), representa un sistema de refrigeración con una capacidad de

alrededor de 100 a 1000 toneladas de refrigeración (es decir, 350 a 3500 kW). El

sistema utiliza un compresor, un turbo-expansor y un motor eléctrico.

Dependiendo de las condiciones de funcionamiento, el turbo-expansor reduce la

carga sobre el motor eléctrico alrededor de un 6 a un 15% en comparación con

una convencional de refrigeración por compresión de vapor que utiliza un sistema

de expansión de estrangulación de la válvula en lugar de un turbo-

expansor.  Básicamente, esto puede ser visto como una forma de composición

turbo .

El sistema emplea un refrigerante a alta presión (es decir, uno con un bajo punto

de ebullición normal ) tales como: 

7 - 24

Clorodifluorometano (CHClF 2) conocido como R-22, con un punto de ebullición

normal de -47 ° C

1,1,1,2-tetrafluoroetano (C 2 H 2 F 4) conocido como R-134a, con un punto de

ebullición normal de -26 ° C.

Como se muestra en la Figura (4), el vapor de refrigerante es comprimido a una

presión más alta que resulta en una temperatura más alta también. El vapor

comprimido caliente es entonces condensado en un líquido. El condensador es

donde el calor es expulsado del refrigerante que circula y se deja llevar por lo

medio a enfriar se utiliza en el condensador (aire, agua, etc.).

El líquido refrigerante fluye a través del turbo-expansor donde se vaporiza y el

vapor se somete a una expansión isentrópico lo que resulta en una mezcla de baja

temperatura de vapor y líquido. La mezcla de vapor-líquido se encamina entonces

a través del evaporador donde se vaporiza por el calor absorbido desde el espacio

que está siendo enfriado. El refrigerante vaporizado fluye a la entrada del

compresor para completar el ciclo.

Figura 4: Diagrama esquemático de un sistema de refrigeración que utiliza un turbo-expansor, compresor y un motor.

7 - 25

2.4.4 La recuperación de energía en el craqueo catalítico fluido 

La combustión del gas de combustión del regenerador de catalizador de

un craqueado catalítico fluido está a una temperatura de aproximadamente 715 °

C y a una presión de aproximadamente 2,4 barg (240 kPa). Sus componentes

gaseosos son en su mayoría de monóxido de carbono (CO), el dióxido de

carbono (CO 2) y nitrógeno (N 2). Aunque el gas de combustión ha pasado por dos

etapas de ciclones (ubicadas dentro del regenerador) para eliminar los finos de

catalizador arrastradas, todavía contiene algunos finos de catalizador residuales.

La Figura (5), muestra cómo se recupera la energía y utilizado por el

encaminamiento del gas de combustión del regenerador a través de un turbo-

expansor. Después de que el gas de combustión sale del regenerador, que se

enruta a través de un separador de catalizador secundario que contiene tubos de

remolino diseñados para eliminar 70 a 90 por ciento de los finos de catalizador

residuales. Esto es necesario para evitar daños a la erosión turbo-expansor.

Como se muestra en la figura 5, la expansión de los gases de combustión a través

de un turbo-expansor proporciona suficiente potencia para accionar el compresor

de aire de combustión del regenerador. La eléctrica del motor-generador en el

sistema de recuperación de energía puede consumir o producir energía

eléctrica. Si la expansión de los gases de combustión no proporciona suficiente

potencia para accionar el compresor de aire, el motor-generador eléctrico

proporciona la energía adicional necesaria. Si la expansión del gas de combustión

proporciona más energía que la necesaria para accionar el compresor de aire, que

el motor-generador eléctrico convierte el exceso de energía en energía eléctrica y

la exporta al sistema eléctrico de la refinería. La turbina de vapor se utiliza se

muestra en la Figura (5), para conducir el compresor de aire de combustión del

regenerador durante la creación de empresas de la planta de craqueo catalítico

fluido hasta que haya suficiente gas de escape de combustión para hacerse cargo

de esa tarea.

7 - 26

El gas de combustión expandido se encamina entonces a través de un vapor de

generación de la caldera (que se refiere como una caldera de CO ) donde el

monóxido de carbono en el gas de combustión se quema como combustible para

proporcionar vapor para uso en la refinería. 

El gas de combustión de la caldera de CO se procesa a través de un precipitado

electrostático (ESP) para eliminar residual de materia particulada . El ESP elimina

las partículas en el intervalo de tamaño de 2 a 20 micrómetros de los gases de

combustión. 

Figura 5: Un diagrama esquemático del sistema de recuperación de energía en una unidad de craqueo catalítico fluido.

7 - 27

2.5 TIPOS DE TURBO EXPANSORES

Los turboexpansores se pueden clasificar según el dispositivo de carga o

cojinetes.

Tres dispositivos de carga principales utilizados en turboexpansores son:

Compresores centrífugos 

Generadores eléctricos

Frenos hidráulicos. 

Con los compresores centrífugos y los generadores eléctricos de la potencia en el

eje de la turbo-expansor se recupera ya sea para volver a comprimir el gas de

proceso o para generar energía eléctrica la reducción de facturas de servicios

públicos.

Frenos hidráulicos se utilizan cuando el turbo-expansor es muy pequeño y la

cosecha de la potencia en el eje no es económicamente justificable.

Los rodamientos utilizados son o bien los rodamientos de aceite o cojinetes

magnéticos .

2.6 EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN

2.6.1 Compresores de Refrigeración

Existen tres tipos principales de compresores que se utilizan para ciclos básicos

de refrigeración por vapor, empleando los refrigerantes comunes, que incluyen:

El compresor centrífugo,

El compresor reciprocante

El compresor húmedo tipo tornillo rotatorio.

7 - 28

El tipo de refrigerante utilizado, así como la carga de refrigeración influye en la

selección del tipo de compresor. Los sistemas de gran capacidad se manejan de

una manera más económica por medio de máquinas centrífugas.

Los compresores reciprocante se aplican de un modo más adecuado en sistemas

de 150 toneladas de refrigeración o menos, con requisitos de acondicionamiento

de aire y para trabajos especializados a bajas temperaturas, cuando los

volúmenes del gas de entrada no son muy grandes.

Los compresores de refrigeración se pueden encontrar de etapa sencilla o multi-

etapa. El número de etapas de compresión se determina de acuerdo a la relación

de compresión. La relación de compresión por etapas varía en el orden de 1.5 a

3.0 por etapa dependiendo de la carga de refrigeración y la velocidad del motor.

2.6.1.1. Compresores Centrífugos

Los compresores centrífugos están constituidos por una cubierta con uno o más

elementos rotatorios (álabes) que desplazan un volumen fijo al rotar. A las

temperaturas normales encontradas en la industria de procesamiento de gas, se

requieren compresores centrífugos de tres o cuatro etapas para servicios de

refrigeración.

Este tipo de compresores ofrece la posibilidad de utilizar economizadores flash

interetapas y permite múltiples niveles de temperatura de enfriamiento; lo cual

reduce la potencia de compresión. Los compresores centrífugos usualmente no

son económicos por debajo de 373 kW (500 hp) con motores eléctricos, y

alrededor de 597 kW (800 hp) con motores de turbina de gas, en cambio, por

encima de 746 Kw(1000 hp) el uso de éstos compresores se vuelve más

económico.

La capacidad de un compresor centrífugo se controla variando la velocidad del

motor o reduciendo la presión de succión o descarga. La reducción de la presión

de descarga puede causar oleaje, por lo cual también es posible recircular los

7 - 29

vapores de la descarga del compresor hacia la succión cuando este se encuentre

operando a baja carga; esto con el fin de evitar paro del equipo o también

problemas de oleaje. Sin embargo, esta recirculación resulta en potencia

desperdiciada y también es una de las principales desventajas de utilizar

compresores centrífugos.

2.6.1.2. Compresores Reciprocantes.

Los compresores reciprocante consisten de uno o más cilindros con un pistón que

se mueve desplazando un volumen positivo en su movimiento. Las temperaturas

de proceso generalmente indican dos etapas de compresión para equipos

reciprocante. Esto da la oportunidad de utilizar un economizador interetapa y

también un nivel adicional de enfriamiento. El ajuste de la capacidad se realiza

mediante variación de la velocidad, espacio libre variable en los separadores,

desmontadores de válvulas y recirculación del refrigerante hacia la succión.

Al igual que con los compresores centrífugos, la recirculación resulta en potencia

desperdiciada. También es posible restringir la presión de succión del refrigerante

entre el enfriador y el compresor para reducir la capacidad del cilindro.

Sin embargo, el control de la presión de succión puede ocasionar desperdicio de

potencia y la posibilidad de presiones de succión inferiores a la atmosférica, lo

cual debe evitarse.

2.6.1.3. Compresores Rotatorios.

Existe una aplicación limitada para los compresores rotatorios; ésta es el campo

de baja temperatura en el cual el compresor rotatorio sirve con el propósito de un

alto volumen en la etapa inferior o de baja presión (compresor booster).

Estos equipos son aplicables a condiciones de saturación en la succión que van

desde –87 °C hasta –20.6 °C con R-12, R-22, amoníaco y propano.

7 - 30

2.6.2. Tipos de Enfriadores

2.6.2.1. Enfriador Tipo Caldera (Kettle Type Chiller)

El tipo más común de enfriador empleado en la industria de procesamiento de gas

es el de tipo caldera. El refrigerante se expande dentro de la carcasa donde el

nivel de líquido se mantiene para sumergir completamente el haz de tubos de

proceso. Un control de nivel mantiene la cantidad apropiada de refrigerante líquido

en la carcasa.

Cuando se utiliza un enfriador tipo caldera, debe tomarse la precaución de proveer

un espacio adecuado para la expansión del vapor por encima del nivel de

refrigerante líquido. Este tipo de chiller diseñado u operado inadecuadamente es

probablemente la mayor causa de falla del compresor debido a arrastre de líquido.

La siguiente ecuación permite la determinación de la carga permisible de

refrigeración en lb/hr por pie cúbico de espacio de vapor:

Donde:

S.F.: factor de seguridad = ½

γ : tensión superficial (dinas/cm)

ρV: densidad del vapor (lb/pie3)

ρL: densidad del líquido (lb/pie3)

7 - 31

2.6.2.2. Enfriador de Placa (Plate-Fin Chiller)

Las plantas criogénicas modernas frecuentemente emplean intercambiadores de

placa para condensación y enfriamiento de gas. Cuando el diseño requiere de un

intercambiador gas-gas, un enfriador de gas y un intercambiador gas frío-gas

instalados en secuencia, es conveniente poner estas operaciones en un

intercambiador simple de placas.

Estos equipos también ofrecen ahorros significativos para aplicaciones a bajas

temperaturas donde se requiere acero inoxidable para unidades de tubo y

carcasa. También se pueden obtener ahorros importantes en la caída de presión

utilizando unidades simples o múltiples para servicios de refrigeración.

2.7 ANÁLISIS DE FALLAS Y POSIBLES SOLUCIONES

2.7.1 Fallos en cojinetes:

Los cojinetes son unos de los elementos esenciales, ya que es ahí donde va

apoyado el rotor y por tanto todo el sistema, también nos evitan el desplazamiento

hacia delante o detrás del sistema ya que la turbina provoca un empuje. Se utilizan

cojinetes antifricción ya que los rodamientos no aguantarían el paso de semejante

sistema, los cojinetes tienen una capa de un metal llamado Babit, que permite

girar al rotor con un rozamiento muy pequeño, pero es un metal muy delicado, que

hay q cuidar para evitar su degradación y por tanto el comienzo de posibles

problemas. Los posibles fallos que se pueden dar en esta pieza son los siguientes:

Desplazamiento axial excesivo

Fallos en la lubricación

Desgaste del material antifricción

Golpe y daño en material antifricción

Problemas en lubricación

7 - 32

2.7.2 Fallos en alabes:

El fallo de los alabes es muye delicado, estos están sometidos a esfuerzos y

cargas térmicas muy grandes todo ellos girando a altas velocidades, lo que puede

provocar que pequeños defectos en su superficie se hagan importantes al poco

tiempo, pudiendo llegar a romper el alabe y provocando un gran desastre en el

interior de la turbina, a continuación algunos de los más importantes:

Impactos

Fisuras

Rotura por velocidad critica

Perdida de recubrimiento cerámico

Obstrucción de orificio de refrigeración

Corrosión

Erosión

Roces

Deformación por fluencia térmica

Sobre temperatura

2.7.3 Fallos de control y de la instrumentación

La probabilidad de fallo es estable en toda la vida del equipo, pero hay veces que

todo el sistema tiene que estar funcionando bien, pero que sean los sensores que

nos tendrían que indicar los fallos los que estén funcionando mal, y nos estén

dando fallos falsos que nos podrían hacer parar la central y a la hora de ir a la ver

la avería ver que todo está correcto y que ha sido un fallo del sensor que como

todo se puede estropear, por lo que para evitar estas falsas alarmas se utiliza el

sistema 2 de 3, esto es, tenemos 3 sensores para controlar la misma cosa de que

2 de esos 3 sensores nos adviertan los fallos debemos hacerles caso, ya que

puede ser que si solo fuese uno podría estar averiado.

Existen determinados factores que aumentan la probabilidad de fallo como son:

7 - 33

Temperatura

Humedad

Polvo y suciedad

Tensión de alimentación

Los fallos más habituales que se dan en el sistema de control son los siguientes:

Sensores de temperatura

Sensores ópticos

El fallo más habitual de control es el fallo PLC, un autómata encargado de control,

por lo que mitigarlo en la medida de lo que sea posible se debe hacer:

El PLC debe ser redundante

Toda la instrumentación (incluidos sensores, transmisores, y tarjetas de bus de

datos) debe tenerse en stock en la planta.

2.7.4 Revisión anual

Si se realizan todas las actividades enunciadas en la lista, en realidad se están

eliminando todas las causas que provocan las anteriores más frecuentes, se

puede comprobar que eta revisión está orientada a evitar todos los problemas

habituales de las turbinas. La razón de alta disponibilidad de estos equipos cuando

se realizan el mantenimiento de forma rigurosa es que realmente se está actuando

sobre las causas que provoca las principales averías.

2.7.5 Analizador de vibraciones

Análisis de los espectros de vibración de turbina, reductor, y alternador a distintas

velocidades y en aceleración. Se verifica así la posible ausencia de problemas en

cojinetes, el estado de la alineación y el equilibrado de los tres equipos. Es

importante tener en cuenta que es mucho más adecuado realizar el análisis con

7 - 34

los detectores de posición del eje con los que van equipados las turbinas, en vez

de hacerlo con sensores tipo ‘acelerómetro’ que se interna en la carcasa.

2.7.6 Inspección boroscopica de alabes

Con esta tarea se comprueba el estado de los alabes, las posibles incrustaciones

que pueden haber aparecido en la superficie de estos y defectos en algunos de

ellos, por roces o impactos.

2.7.7 Apertura de cojinetes y comprobación de estado

Cambio de cojinetes si procede. La mayor parte de los cojinetes pueden

cambiarse o revisarse sin necesidad de abrir turbo-expansor. Esto garantiza un

funcionamiento ausente de vibración causadas por el mal estado de los cojinetes

de apoyo.

2.7.8 Cojinete de aceite, si procede (según análisis)

Si es necesario se sustituye el aceite pero no es habitual cambiar el aceite de

forma sistemática sin haber detectado síntomas de que esta en mal estado.

Esta acción evita trabajar con un aceite en mal estado y garantiza la ausencia de

problemas de lubricación.

2.7.9 Cambio de filtros de aceite

Esto garantiza el buen estado y la filtración de partículas extrañas.

7 - 35

2.7.10 Comprobación de pares de aprietos de tornillos

El apriete de tornillos de sujeción a la bancada y los tornillos de la carcasa, entre

otros, deben ser revisado. Esto evitara, entre otros, problemas de vibración

debidos a un deficiente anclaje.

2.7.11. Calibración de la instrumentación

Muchas de las señales incorrectas y medidas falsas provocan un mal

funcionamiento del turbo-expansor pueden ser evitados con una calibración

sistemática de toda la instrumentación.

2.7.12. Comprobación de la presión de vapor de sellos

La presión de sellos debe estar regulada a una presión determinada, ni más ni

menos, una menor presión hará que el vapor escape al exterior, se pierda

energía, y se quedan provocar algunos daños ( en algunos casos la contaminación

del aceite, al entra ese vapor en el cojinete, que suele estar muy cerca; en otros,

puede afectar a algún sensor de medida no preparado para recibir el vapor

caliente).

2.7.13. Mala calidad del aceite

El aceite lubricante, con el tiempo, pierde algunas de sus propiedades por

degradación de sus aditivos y se contamina con partículas metálicas y con agua.

La presencia de agua. De espumas, la variabilidad de la viscosidad con la

temperatura, EL cambio de viscosidad en un aceite degradado suelen ser las

causas de que están detrás de una vibración provocada por la mala calidad de

aceite. De ellas es la presencia de agua la más habitual, por lo que el análisis

7 - 36

periódico del aceite, el purgado del agua y la reparación de la causa que hace que

el agua entre en el circuito de lubricación con las mejores medidas preventivas.

2.7.14. Mal estado de cojinetes

Loa cojinetes están recubiertos de una capa de material antifricción, que es la que

se pierde. Por esta razón es necesario medir periódicamente las holguras entre el

eje y el cojinete, y el desplazamiento del eje para comprobar que los cojinetes aún

están en condiciones de permitir un funcionamiento correcto del turbo-expansor.

Estas tolerancias están indicadas siempre en el libro de operación y

mantenimiento que el fabricante entrega y es necesario respetar los intervalos de

medida de estas holguras y el cambio si esta comprobación revela la existencia de

un problema. El adecuado mantenimiento del sistema de lubricación constituye de

una manera innegable al alargar la vida de estos cojinetes, y de la misma forma,

un mantenimiento incorrecto del aceite, sus presiones y sus caudales provocan

una degradación acelerada de estos.

7 - 37

CAPÍTULO 3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7 - 38

3.1 CONCLUSIONES

El funcionamiento eficaz de los turbo expansores es importante para las industrias

del mundo, pero como toda maquinaria, es necesario examinar y mantener

constante este equipo para producir los mejores resultados.

Es importante prestar importancia al mantenimiento de lso equipos principales

como los turboexpansores y no preocuparse en la misma medida de todos lso

equipos adicionales o auxilaires, esto es un grave error, pues una simple bomba

de refrigeración o un simple transmisor de presión pueden parar el proceso y

ocasionar un problema tan grave como un fallo en la turbina o en el generador.

Conviene, pues, prestar atención a todos aquellos equipos capaces de provocar

fallos críticos.

El uso del turbo expansor, no elimina la necesidad de la válvula de expansión

Joule Thompson que se usa en los sistemas convencionales de refrigeración En

un sistema turboexpansor la válvula normalmente se refiere a la válvula de bypass

del expansor permite una más eficiente arranqe y parada del turboexpansor.La

válvula también permite continuar el proceso si el turboexpansor queda offline o si

el caudal aumenta más alla de la capacidad de la velocidad del turboexpansor.

La diferencia principal entre el diseño J-T y turboexpansión es que la expansión

del gas es adiabática a través de la válvula. En un turboexpansor la expansión

sigue una ruta más cercana a la isentrópica. De modo que el diseño de la J-T

tiende ser menos eficiente por unidad de energía consumida que el turboexpansor.

7 - 39

3.2 RECOMENDACIONES

Durante el proceso de turbo expansión es necesario tomar ciertos cuidados en sus

turbinas, es necesario realizar ciertos mantenimientos para que de esta manera se

eviten problemas de contaminación del gas.

Los cojinetes son unos de los elementos esenciales, ya que es ahí donde va

apoyado el rotor y por tanto todo el sistema, también nos evitan el desplazamiento

hacia delante o detrás del sistema ya que la turbina provoca un empuje. Es por

ello que se deben prevenir de muchos aspectos como la humedad, corrosión, ya

que estos dañan el equipo y nos proporcionan resultados erróneos.

La calibración del instrumento de igual manera es un factor importante muchas de

las señales incorrectas y medidas falsas provocan un mal funcionamiento del

turbo-expansor pueden ser evitados con una calibración sistemática de toda la

instrumentación.

7 - 40

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