Abordar las emisiones fugitivas

Una inspección minuciosa de los componentes del compresor, incluidos los sistemas de sellado, es esencial para detectar fugas. (Compresión Burckhardt)

Introducción

Los compresores de gas alternativos se utilizan en numerosas aplicaciones y sus operadores exigen una fiabilidad excelente . Las paradas no programadas que interrumpen un proceso pueden acarrear costes financieros muy significativos para la empresa. Por ello, la mayoría de los operadores implementan un programa de mantenimiento preventivo para garantizar que sus compresores presten un servicio fiable entre revisiones generales.

Al mismo tiempo, la sostenibilidad es un tema cada vez más apremiante y todos los activos importantes tienen un papel que desempeñar en la reducción de su huella de carbono y los recursos que consumen. En un mundo que utiliza numerosos gases en aplicaciones industriales, los compresores desempeñan un papel vital y deben contribuir a la fiabilidad y la sostenibilidad de los procesos.

En este sentido, las emisiones fugitivas de los compresores de gas representan un problema importante para los operadores, tanto en términos de sostenibilidad como de eficiencia operativa. Si bien las fugas no ocasionarán problemas inmediatos ni tiempos de inactividad no planificados, deben abordarse lo antes posible.

Práctica actual

Los compresores de gas industriales se utilizan en todo el mundo en numerosas aplicaciones de exploración y producción, transporte y refinación para mejorar la eficiencia de muchos procesos . Las fugas de gas son inevitables en cierta medida; el objetivo de los operadores modernos es minimizarlas y optimizar la sostenibilidad del proceso.

En muchos casos, el gas que se escapa se recoge y se envía a una antorcha, donde se quema sin intentar aprovechar su energía. Esto no solo supone un desperdicio, sino que también tiene un impacto en las emisiones de carbono que podrían reducirse mejorando las prácticas operativas. De hecho, muchos países están prohibiendo la quema de gas en antorcha como parte de su iniciativa para lograr una mayor sostenibilidad. Algunas refinerías incluso cuentan con cámaras infrarrojas para detectar casos de quema de gas, lo que conllevaría multas considerables por incumplimiento de la legislación ambiental.

Identificación de problemas de sellado

Si bien una fuga de gas no detendrá el proceso de inmediato, empeorará con el tiempo y puede causar otros problemas, como un aumento en las temperaturas de operación. Esto puede reducir la eficiencia y afectar la confiabilidad, por lo que es fundamental abordar el problema cuanto antes. La clave para la solución más eficaz reside en analizar el sistema de sellado completo de forma integral.

Burckhardt Compression ofrece asistencia técnica in situ, así como equipos de inspección avanzados. (Imagen: Burckhardt Compression)

Durante el proceso de compresión, la mayor parte de las fugas se producen en el empaque del vástago del pistón , y este debe ser el principal punto de preocupación para el operador. Abordar este problema e implementar un programa de mantenimiento preventivo no solo garantizará el cumplimiento de la legislación ambiental local, sino que también proporcionará un compresor más fiable y con menores costes operativos.

La integridad de estos sellos depende de varios factores, como el diseño del anillo, el material y el acabado superficial del vástago del pistón. En los compresores alternativos, el aumento del desgaste y, por consiguiente, las fugas en los sellos, se pueden detectar midiendo el caudal de fuga de gas o observando un cambio en la temperatura del gas que se fuga.

Establecer escala

Durante las inspecciones, los técnicos pueden usar detectores de fugas de gas para identificar cualquier fuga en áreas como las tapas de los cilindros, las tapas de las válvulas y otros sellos estáticos del compresor. Determinar la magnitud del problema en una instalación no es tarea sencilla; solo se pueden obtener cifras precisas mediante mediciones directas de fugas.

Se puede obtener una representación más precisa de las emisiones fugitivas mediante la recolección de gas a través de líneas de fuga, lo que permite obtener cifras exactas sobre la magnitud del problema. Los caudalímetros en la tubería que dirige el gas a la antorcha pueden proporcionar datos bastante precisos sobre las fugas de gas.

La magnitud de un problema de fuga depende del sistema de sellado, que consta de numerosos elementos. El diseño de estos sistemas viene determinado por el propio gas; por lo tanto, los sellos para gases con moléculas grandes, como el metano, son más fáciles de fabricar que los sistemas para hidrógeno, la molécula más pequeña y ligera de la Tierra. Burckhardt Compression cuenta con una amplia experiencia y un historial de éxito en el trabajo con gases industriales y en la creación de sistemas de sellado duraderos para estos compresores.

Los compresores sin lubricación presentan algunos desafíos considerables en términos de sellado, pero Burckhardt Compression cuenta con una gama de soluciones que se pueden implementar, dependiendo de la aplicación.

En un ejemplo, un cliente había medido una fuga de 7 Nm³/h en un compresor monoetapa sin lubricación. Tras evaluar el diseño actual, la mejor solución fue sustituir las juntas de pistón de tres anillos por un diseño de cuatro anillos que añadía un anillo de soporte, pero sin modificar los materiales. El resultado fue una reducción muy significativa de la fuga, hasta un promedio de 1,2 Nm³/h, incluso después de 7600 horas de funcionamiento.

Modelado de las soluciones

Actualmente, resulta muy difícil obtener datos precisos sobre fugas de gas y predecir con exactitud las mejoras que se pueden lograr mediante la sustitución de piezas basándose únicamente en modelos. Esto se debe, en parte, a la gran cantidad de factores que influyen en las fugas del empaque. Sin embargo, es posible demostrar la reducción de fugas y la mejora de la fiabilidad mediante ejemplos reales, y es en este ámbito donde Burckhardt Compression es líder.

En un caso concreto, un compresor que funcionaba en seco con un 90 % de hidrógeno y un 10 % de metano presentaba una tasa de fugas muy elevada, y el empaque no alcanzaba las 4000 horas mínimas requeridas por el programa de mantenimiento. Burckhardt Compression propuso una solución propia que incluía un conjunto de anillos multipieza fabricados con Persisto 850, desarrollado por el equipo interno de expertos del fabricante. Esto permitió que el empaque redujera significativamente las fugas de gas y alcanzara una vida útil mínima de 8000 horas.

La clave de cualquier solución exitosa reside en años de experiencia y conocimientos especializados que pueden canalizarse hacia el desarrollo de nuevos componentes y diseños mejorados . Esto se ve ahora reforzado por herramientas de análisis que optimizan el rendimiento de cualquier compresor gracias a un programa de evaluación adaptable a cada aplicación.

desafíos de la industria

Los objetivos mundiales para la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y la disminución de la huella de carbono de la industria en general han impulsado una mayor legislación, tanto a nivel local como internacional. La Alianza Mundial para la Reducción de la Quema de Gas está integrada por compañías petroleras internacionales, gobiernos nacionales y regionales, así como por instituciones internacionales. En 2015, el Banco Mundial y las Naciones Unidas lanzaron una iniciativa para lograr la eliminación total de la quema rutinaria de gas para 2030, la cual ha recibido el respaldo de importantes compañías energéticas y gobiernos nacionales.

En la práctica, esto significa que las nuevas instalaciones deben evitar la quema de gas no esencial, mientras que las plantas existentes deben eliminarla para 2030. En cuanto a los compresores, la implementación de medidas para minimizar las emisiones fugitivas optimizará el rendimiento y mejorará la fiabilidad y la sostenibilidad . Sin embargo, existen muchos diseños diferentes de compresores según la aplicación y la escala del proceso de gas, y pueden ser suministrados por numerosos fabricantes de equipos originales (OEM).

Por lo general, al buscar asistencia técnica, el primer contacto suele ser con el fabricante del equipo original (OEM), y las respuestas pueden variar según la antigüedad del compresor y su capacidad para brindar soporte local. Burckhardt Compression no solo cuenta con décadas de experiencia en compresores de numerosos fabricantes , sino que también ofrece asistencia presencial y soporte personalizado en tiempo real mediante equipos de última generación.

Los datos son el rey

Como ocurre con cualquier equipo clave, los datos de proceso son esenciales para establecer características operativas importantes . La cantidad de información disponible de los compresores de gas fluctúa enormemente, dependiendo del operador.

Sin embargo, en situaciones donde se dispone de una cantidad mínima de datos, se pueden instalar temporalmente sensores adicionales y equipos de registro de datos como parte del análisis de rendimiento para establecer las condiciones operativas actuales. En adelante, los nuevos datos permitirán la investigación y respaldarán la continuidad de las operaciones de manera eficiente.

Los datos de proceso son esenciales para identificar cualquier problema en las operaciones existentes. El análisis puede revelar problemas que han pasado desapercibidos y se han agravado con el paso del tiempo. Estos mismos datos también pueden utilizarse para comparar los periodos anteriores y posteriores a la implementación de cualquier modificación de ingeniería, con el fin de determinar el grado de mejora.

Gestión del cambio

Establecer los datos de referencia de un compresor es el primer paso para identificar cualquier problema. Esto permite determinar los objetivos del proyecto de renovación y la mejor manera de alcanzarlos. Esto es especialmente importante para los compresores industriales, diseñados para ofrecer décadas de servicio. Sin embargo, durante este tiempo, las aplicaciones pueden cambiar, los parámetros del proceso ajustarse y la infraestructura circundante reemplazarse.

Además, tras años de servicio, la eficiencia del compresor se verá reducida sin medidas correctivas importantes. Esto repercutirá directamente en la eficiencia energética y los costes operativos, pero sin un análisis minucioso de los datos de funcionamiento, esta información puede pasar desapercibida.

Un estudio exhaustivo debe identificar los elementos problemáticos, el potencial de ahorro energético y la posibilidad de reducir las emisiones de gases, además de generar una revisión del proceso para detectar cualquier cambio en el sellado y la lubricación. Debe considerar los objetivos del operador y presentar una propuesta integral para abordar los problemas. En el caso de Burckhardt Compression, todo esto se logra mediante el programa BC ACTIVATE .

Soluciones a medida

Cada aplicación es diferente, por lo que no existe una solución única que se pueda aplicar a todos los equipos. Al evaluar cada compresor individualmente y crear un conjunto único de mejoras, es posible obtener el rendimiento óptimo de esa máquina.

El programa BC ACTIVATE ofrece una evaluación estructurada para cualquier compresor alternativo, utilizando técnicas de medición avanzadas y análisis de datos para identificar posibles problemas, mejorando así la eficiencia, la fiabilidad y la sostenibilidad. La experiencia de los fabricantes de equipos originales (OEM) y décadas de trayectoria se han combinado para ofrecer un proceso de evaluación integral que detecta fallos, fugas de gas, vibraciones excesivas y consumo energético elevado.

Analizar detenidamente los datos existentes, realizar una inspección exhaustiva y recopilar datos de proceso adicionales permite obtener una visión completa de la instalación. El programa BC ACTIVATE identifica problemas y presenta una solución estructurada adaptada a la aplicación. Las soluciones pueden abarcar desde mejoras en los materiales de sellado hasta ajustes en la alineación y la geometría, así como importantes mejoras en el compresor, incluyendo el accionamiento primario y nuevos cilindros.

Los logros inmediatos se observan en la disminución de las fugas de gas , lo que repercute directamente en la sostenibilidad y la eficiencia operativa. A largo plazo, se evidenciará una mayor fiabilidad y eficiencia energética, lo que permitirá reducir la huella de carbono y los costes operativos.

Consideraciones futuras

A medida que los gobiernos nacionales prestan mayor atención a la sostenibilidad, es muy probable que llegue un momento en que se exija a los operadores que demuestren las medidas que están implementando para reducir las emisiones. Como ya se ha mencionado, los datos son esenciales, y la capacidad de destacar las mejoras y demostrar una mayor eficiencia, así como un rendimiento optimizado, será fundamental.

La llegada del metaverso industrial , el uso de tecnologías de comunicación de vanguardia y procesos de ingeniería avanzados ofrecen una gran oportunidad para optimizar el rendimiento de los equipos. La transición de un modelo de mantenimiento preventivo a uno predictivo también contribuirá a una mayor sostenibilidad y vida útil.

Para equipos fabricados hace 20 o 30 años, el uso de materiales modernos y la incorporación de dispositivos de recopilación de datos ofrecen numerosas ventajas. Un mayor nivel de información permite identificar y resolver rápidamente cualquier problema, lo que se traduce en una mayor fiabilidad y un mejor rendimiento general.

Conclusiones

El creciente enfoque en la sostenibilidad corporativa exige que las empresas analicen cada aspecto de sus operaciones y determinen las mejoras que pueden implementar. Reducir las emisiones y los residuos, disminuir el consumo de energía y optimizar el rendimiento de la maquinaria contribuyen al objetivo de minimizar la huella de carbono global.

Para abordar los problemas actuales y avanzar hacia nueva legislación, dedicar tiempo a planificar e implementar adecuadamente una serie de acciones resultará mucho más rentable que apresurar el proceso para cumplir con un plazo inminente. Con un enfoque integral para mejorar la fiabilidad y el rendimiento, es posible reducir los costes operativos y, al mismo tiempo, apoyar los objetivos de sostenibilidad.

La introducción de nuevos materiales o diseños de componentes mejorados puede llevar tiempo, pero con una planificación adecuada y una visión integral del proyecto, se pueden lograr importantes ahorros y aprovechar las paradas programadas para completar el trabajo. El primer paso es seleccionar un socio de mantenimiento con experiencia en fabricantes de equipos originales (OEM) y en todas las demás marcas de compresores. El uso de tecnología de vanguardia y técnicas de análisis avanzadas permite ofrecer propuestas detalladas para un compresor optimizado que contribuya de la mejor manera posible a una mayor sostenibilidad.