Combater as emissões fugitivas

A inspeção cuidadosa dos componentes do compressor, incluindo os sistemas de vedação, é essencial para identificar vazamentos. (Burckhardt Compressor)

Introdução

Os compressores de gás alternativos são utilizados em diversas aplicações e seus operadores exigem excelente confiabilidade . Paradas não programadas que interrompem um processo podem acarretar custos financeiros muito significativos para a empresa. Portanto, a maioria dos operadores adota um regime de manutenção proativa para garantir que seus compressores ofereçam um serviço confiável entre as revisões gerais.

Ao mesmo tempo, a sustentabilidade é uma questão cada vez mais premente e todos os principais ativos têm um papel a desempenhar na redução da sua pegada de carbono e dos recursos que consomem. Num mundo que utiliza inúmeros gases em aplicações industriais, os compressores desempenham um papel vital e precisam de contribuir para a fiabilidade e sustentabilidade dos processos.

Nesse sentido, as emissões fugitivas de compressores de gás representam um problema significativo para os operadores, tanto em termos de sustentabilidade quanto de eficiência operacional. Embora os vazamentos não resultem em problemas imediatos ou em tempo de inatividade não planejado, eles devem ser resolvidos o mais cedo possível.

Prática atual

Os compressores de gás industriais são utilizados em todo o mundo em diversas aplicações a montante, no meio e a jusante, para melhorar a eficiência de muitos processos . O vazamento de gás é inevitável em certa medida; o objetivo dos operadores modernos é minimizá-lo e otimizar a sustentabilidade do processo.

Em muitos casos, qualquer vazamento de gás é coletado e enviado para uma torre de queima, onde é queimado sem qualquer tentativa de aproveitar sua energia. Isso não é apenas um desperdício; tem um impacto associado nas emissões de carbono, que poderiam ser reduzidas por meio de melhores práticas de trabalho. De fato, muitos países estão proibindo a queima de gás como parte de seus esforços para aumentar a sustentabilidade. Algumas refinarias são até mesmo monitoradas por câmeras infravermelhas para detectar eventos de queima, o que resultaria em multas consideráveis por violação da legislação ambiental.

Identificação de problemas de vedação

Embora o vazamento de gás não interrompa o processo imediatamente, ele só tende a piorar com o tempo e pode causar outros problemas, como o aumento da temperatura de operação. Isso pode levar à redução da eficiência e a problemas de confiabilidade, portanto, é essencial solucionar o problema o mais cedo possível. A chave para a solução mais eficaz é analisar todo o sistema de vedação de forma holística.

A Burckhardt Compression oferece suporte no local, além de equipamentos avançados de inspeção. (Imagem: Burckhardt Compression)

Durante o processo de compressão, a maior parte do vazamento ocorre na gaxeta da haste do pistão , e essa deve ser a principal preocupação do operador. Abordar esse problema e implementar um programa de manutenção proativa não só garantirá a conformidade com a legislação ambiental local, como também proporcionará um compressor mais confiável e com menor custo operacional.

A integridade dessas vedações é determinada por diversos fatores, incluindo o projeto do anel, o material e o acabamento superficial da haste do pistão. Em compressores alternativos, o aumento das taxas de desgaste e, consequentemente, o vazamento da vedação podem ser identificados por meio da medição da vazão de vazamento de gás ou pela detecção de uma alteração na temperatura do gás que vaza.

Estabelecendo a escala

Durante as inspeções, os técnicos podem usar detectores de vazamento de gás, ou "sniffers", para identificar vazamentos em áreas como tampas de cilindros, tampas de válvulas e outras vedações estáticas do compressor. Determinar a dimensão do problema em uma instalação não é uma tarefa simples; valores precisos só podem ser obtidos por meio de medições diretas de vazamento.

Uma representação mais precisa das emissões fugitivas pode ser obtida através da coleta de gás em linhas de vazamento, permitindo a obtenção de dados precisos sobre a extensão do problema. Medidores de vazão na tubulação que direciona o gás para a torre de queima podem fornecer dados bastante precisos sobre vazamentos de gás.

A extensão de um problema de vazamento depende do sistema de vedação, que consiste em muitos elementos. O projeto desses sistemas é ditado pelo próprio gás; portanto, vedações para gases com moléculas maiores, como o metano, são mais fáceis de desenvolver do que um sistema para hidrogênio, a molécula menor e mais leve da Terra. A Burckhardt Compression possui vasta experiência e sucesso no trabalho com gases industriais e na criação de sistemas de vedação duráveis para esses compressores.

Os compressores não lubrificados apresentam alguns desafios consideráveis em termos de vedação, mas a Burckhardt Compression possui uma gama de soluções que podem ser implementadas, dependendo da aplicação.

Em um exemplo, um cliente havia medido uma taxa de vazamento de 7 Nm³/h em um compressor de estágio único sem lubrificação. Após avaliar o projeto atual, a melhor solução foi substituir as vedações de pistão de três anéis por um projeto de quatro anéis, que adicionou um anel de suporte, sem alterar os materiais utilizados. O resultado foi uma queda significativa no vazamento, para uma média de 1,2 Nm³/h, mesmo após 7.600 horas de operação.

Modelando as soluções

Atualmente, é muito difícil obter dados precisos sobre vazamento de gás e prever com exatidão as melhorias que podem ser alcançadas com a substituição de peças, baseando-se apenas em modelos. Isso se deve, em parte, ao grande número de fatores que impactam o vazamento de gaxetas. No entanto, é possível demonstrar a redução do vazamento e o aumento da confiabilidade usando exemplos práticos, e é nesse ponto que a Burckhardt Compression está na vanguarda.

Em uma situação, um compressor a seco, operando com 90% de hidrogênio e 10% de metano, apresentou uma taxa de vazamento muito alta, e a gaxeta não atingiu o mínimo de 4.000 horas exigido pelo cronograma de manutenção. A Burckhardt Compression sugeriu uma solução proprietária que incluía um conjunto de anéis de múltiplas peças feitos de Persisto 850, desenvolvido pela equipe interna de especialistas do fabricante. Isso permitiu que a gaxeta reduzisse significativamente o vazamento de gás e atingisse uma vida útil mínima de 8.000 horas.

No cerne de qualquer solução bem-sucedida estão anos de experiência e conhecimento especializado que podem ser canalizados para o desenvolvimento de novos componentes e projetos aprimorados . Isso agora está sendo potencializado por ferramentas de análise que podem otimizar o desempenho de qualquer compressor, graças a um programa de avaliação que pode ser adaptado a cada aplicação.

Desafios da indústria

As metas globais para emissões de gases de efeito estufa (GEE) e a redução da pegada de carbono da indústria em geral levaram ao aumento da legislação, tanto local quanto internacional. A Parceria Global para a Redução da Queima de Gás (Glade Flaring Reduction Partnership) é composta por empresas petrolíferas internacionais (IOCs), governos nacionais e regionais, bem como instituições internacionais. Uma iniciativa para alcançar a eliminação total da queima rotineira de gás até 2030 foi lançada pelo Banco Mundial e pelas Nações Unidas em 2015 e recebeu o apoio de diversas grandes empresas de energia e governos nacionais.

Na prática, isso significa que quaisquer novas instalações devem evitar a queima de gás não emergencial, enquanto as usinas existentes precisam eliminá-la até 2030. Em relação aos compressores, a implementação de ações para minimizar as emissões fugitivas otimizará o desempenho, além de aumentar a confiabilidade e a sustentabilidade . No entanto, existem muitos projetos diferentes de compressores, dependendo da aplicação e da escala do processo de gás, e eles podem ser fornecidos por diversos fabricantes de equipamentos originais (OEMs).

Normalmente, ao procurar suporte técnico, o primeiro passo é entrar em contato com o fabricante original (OEM), e as respostas podem variar dependendo da idade do compressor e da capacidade do fabricante de fornecer suporte local. A Burckhardt Compression não só possui décadas de experiência com compressores de diversos fabricantes , como também oferece assistência presencial e suporte individualizado em tempo real, utilizando equipamentos avançados.

Os dados são fundamentais.

Assim como em qualquer equipamento essencial, os dados de processo são fundamentais para estabelecer características operacionais importantes . A quantidade de informações disponíveis em compressores de gás varia bastante, dependendo do operador.

Contudo, em situações onde a quantidade de dados disponíveis é mínima, sensores adicionais e equipamentos de registro de dados podem ser instalados temporariamente como parte da análise de desempenho para permitir o estabelecimento das condições operacionais atuais. A partir daí, os novos dados possibilitarão a investigação e darão suporte à continuidade e à eficiência das operações.

Os dados de processo são essenciais para identificar quaisquer problemas nas operações existentes. A análise pode destacar problemas que passaram despercebidos e foram agravados com o tempo. Os mesmos dados também podem ser usados para comparar os períodos antes e depois da implementação de quaisquer modificações de engenharia, a fim de estabelecer o grau de melhoria.

Gerenciando mudanças

Estabelecer dados de referência para um compressor é o primeiro passo para identificar quaisquer problemas. Isso permite determinar os objetivos do projeto de modernização e a melhor forma de alcançá-los. Isso é especialmente importante para compressores industriais, projetados para décadas de serviço. No entanto, ao longo desse tempo, as aplicações podem mudar, os parâmetros do processo podem ser ajustados e a infraestrutura ao redor pode ser substituída.

Além disso, após anos de serviço, a eficiência do compressor diminuirá sem grandes ações corretivas. Isso impactará diretamente a eficiência energética e os custos operacionais, mas sem uma análise cuidadosa dos dados operacionais, essas informações podem ser perdidas.

Uma avaliação completa deve destacar quaisquer problemas, o potencial de economia de energia e a possibilidade de redução das emissões de gases, além de gerar uma revisão do processo para identificar quaisquer alterações na vedação e lubrificação. Deve considerar os objetivos do operador e apresentar uma proposta abrangente para solucionar os problemas. Para a Burckhardt Compression, tudo isso é alcançado por meio do programa BC ACTIVATE .

Soluções personalizadas

Cada aplicação é diferente, portanto não existe uma solução única que possa ser aplicada a todos os equipamentos. Ao avaliar cada compressor individualmente e criar um conjunto exclusivo de melhorias, é possível obter o desempenho ideal daquela máquina.

O programa BC ACTIVATE oferece uma avaliação estruturada para qualquer compressor alternativo, utilizando técnicas avançadas de medição e análise de dados para identificar problemas potenciais, aumentando a eficiência, a confiabilidade e a sustentabilidade. A experiência do fabricante original e décadas de conhecimento técnico foram combinadas para oferecer um processo de avaliação abrangente que revela falhas, vazamentos de gás, vibração excessiva e consumo de energia.

Ao dedicar tempo para examinar os dados existentes, realizar uma inspeção completa e coletar dados adicionais do processo, é possível obter uma visão completa da instalação. O programa BC ACTIVATE identifica problemas e apresenta uma solução estruturada e personalizada para a aplicação. As soluções podem variar desde a atualização dos materiais de vedação até ajustes de alinhamento e geometria, bem como grandes atualizações do compressor, incluindo o acionamento primário e novos cilindros.

Os resultados imediatos podem ser observados na redução do vazamento de gás , o que tem um impacto direto na sustentabilidade e na eficiência operacional. A longo prazo, ficará evidente a melhoria na confiabilidade e na eficiência energética, possibilitando uma redução da pegada de carbono e dos custos operacionais.

Considerações futuras

À medida que os governos nacionais aumentam a sua atenção à sustentabilidade, poderá chegar o momento em que os operadores terão de apresentar provas das medidas que estão a implementar para reduzir as emissões. Como já foi referido, os dados são essenciais e a capacidade de destacar as melhorias e demonstrar o aumento da eficiência, bem como a otimização do desempenho, será crucial.

O advento do metaverso industrial , o uso de tecnologias de comunicação de ponta e processos de engenharia inovadores oferecem uma grande oportunidade para otimizar o desempenho dos equipamentos. A transição de um modelo de manutenção preventiva para um modelo preditivo também contribuirá para maior sustentabilidade e longevidade.

Para equipamentos fabricados há 20 ou 30 anos, os materiais modernos e a adição de dispositivos de coleta de dados oferecem muitas vantagens. Um maior nível de informação permite a rápida identificação e resolução de problemas, resultando em maior confiabilidade e melhor desempenho geral.

Conclusões

O crescente foco na sustentabilidade corporativa exige que as empresas analisem todos os aspectos de suas operações e identifiquem as melhorias que podem ser implementadas. Reduzir emissões e desperdícios, diminuir o consumo de energia e otimizar o desempenho das máquinas são ações que contribuem para o objetivo de minimizar a pegada de carbono global.

Para solucionar problemas atuais e trabalhar em prol de novas legislações, dedicar tempo ao planejamento e à implementação adequados de uma série de ações será muito mais eficaz em termos de custos do que apressar o processo para cumprir um prazo iminente. Com uma abordagem combinada para melhorar a confiabilidade e o desempenho, é possível reduzir os custos operacionais e, ao mesmo tempo, apoiar as metas de sustentabilidade.

A introdução de novos materiais ou projetos de componentes aprimorados pode levar tempo, mas, com um planejamento adequado e uma visão holística do projeto, é possível obter muitas economias e concluir o trabalho durante paradas programadas. Selecionar um parceiro de manutenção com conhecimento especializado em fabricantes de equipamentos originais (OEMs) e experiência em todas as outras marcas de compressores é o primeiro passo. Aproveitar a tecnologia de ponta e as técnicas avançadas de análise pode gerar propostas detalhadas para um compressor otimizado , que contribua da melhor forma possível para a sustentabilidade.