Pruebas de Eficiencia en Turbocompresores de gas como herramienta del Mantenimiento Predictivo y la Gestión Energética

Dictado por:
Enrique J. González H.

Duración: 40 horas (5 días)
Fecha: 20 de mayo en Villahermosa, MX.
Costo: 1250 USD / participante + IVA

Descripción del Curso:

Curso  orientado a la formación del personal de ingeniería encargado de realizar las pruebas de comportamiento y eficiencia a las turbinas y compresores centrífugos, de las plantas de compresión de gas natural en la industria petrolera,  como parte de las técnicas del mantenimiento predictivo requeridas para hacer una gestión óptima de la energía y sus costos asociados

Objetivos Generales

Enseñar las bases teóricas, métodos de cálculo, los requerimientos y los procedimientos aplicables para la ejecución exitosa de las pruebas de eficiencia en los compresores centrífugos y las turbinas a gas, como parte integral del mantenimiento predictivo de estas unidades.

Objetivos Específicos

  • Conocer la importancia que tienen los costos energéticos dentro de la estructura general de costos en el ciclo de vida de las unidades turbocompresoras, con particular énfasis en aplicaciones de compresión del gas natural para la industria petrolera.
  • Conocer el diseño y principios básicos de operación para la transformación energética en estas unidades.
  • Interpretar de manera adecuada los mapas de operación teóricos “mejor condición” de los compresores y las turbinas a gas suministrados por los fabricantes. Entender el impacto que tienen las variaciones en las condiciones de proceso y ambientales sobre los mapas de comportamiento.
  • Comprender los mecanismos de deterioro principales por los cuales las turbinas y los compresores pierden eficiencia, así como el impacto del deterioro sobre los mapas de operación de los equipos.
  • Conocer y manejar de manera detallada la secuencia de cálculos involucrada en la ejecución de una prueba de eficiencia, a través de ejercicios prácticos.
  • Conocer los requerimientos (equipos, personal, herramientas, etc.) y procedimientos adecuados para lograr ejecutar una prueba de eficiencia en campo de manera exitosa.
  • Poder regenerar un mapa de Operación Real de los compresores y turbinas, basados en las condiciones actuales (proceso, ambiente y deterioro) de los equipos. Comparación con mapas y curvas de referencia “mejor condición” del equipo.
  • Estimar los costos energéticos asociados a la ineficiencia.
  • Decidir por análisis económico costo-riesgo-beneficio la conveniencia de seguir operando los equipos tal como están, o repararlos para restaurarles su eficiencia.
  • Definición de un programa de Gestión Energética óptima para turbinas usando ciclos de lavados (en línea, fuera de línea).

Dirigido A:

El curso está dirigido al personal de ingeniería de mantenimiento encargado de realizar las pruebas de eficiencia de los equipos rotativos (compresores y turbinas), como parte del programa de mantenimiento predictivo de estas unidades. Igualmente el contenido está dirigido al personal técnico y supervisorio encargado de efectuar las pruebas de aceptación de campo (o en fábrica) para la nueva Turbomaquinaria, o aquella maquinaria que proviene de una acción de refacción mayor tipo “overhaul”, para verificar las condiciones de garantía contractuales (cuando apliquen) relacionadas con el consumo de potencia y eficiencia.

Requerimientos:

Para el mejor aprovechamiento del curso, es deseable que el personal que participe ya tenga conocimientos académicos generales en el área de termodinámica, con particular énfasis en propiedades termodinámicas de gases.

Equipamiento:

Dada la orientación teórico-práctica del curso, se requiere que cada participante lleve su laptop, con la aplicación Excel para Office, a fin de poder efectuar los cálculos respectivos durante los ejercicios de clase. Ejecución de Tareas individuales y en dinámica de grupos.

Contenido Programático:

1.- Energía.

  • Proyección y matriz de consumo energético mundial. Gas Natural como combustible fósil y sus costos para el caso particular México. Razones por las que es importante conocer la eficiencia de las turbinas y compresores.

2.- Compresores Centrífugos.

Parte I – Compresores

  • Definiciones, Tipos, Aplicaciones y Componentes.
  • Principios de operación. Triangulo de velocidades y transformación energética. Curvas características de impulsores.
  • Curvas de desempeño de compresores y sus parámetros adimensionales. Parámetros dimensionales y mapas de compresores. Límites de operación segura. Definiciones del API-617.
  • Interacción del compresor con su sistema de tuberías. Punto de operación del compresor. Comportamiento a velocidad constante. Comportamiento a velocidad variable.
  • Porque pierden eficiencia los compresores.
  • Ecuaciones y parámetros característicos del compresor para el modelo de compresión politrópica. Código ASME PTC-10.

Parte II – Principios Termodinámicos.

  • Ecuaciones de Estado de los Gases. Gas puro ideal. Mezcla de gases. Desviación del comportamiento ideal y los gases reales. Factor de compresibilidad del gas. Ecuaciones de gases reales. Comparación entre ecuaciones más usadas. Ejercicios prácticos.
  • Propiedades termodinámicas: energía interna, entalpía y entropía. Ejercicios prácticos.

Parte III – Modelo de Compresión Politrópica, Prueba de Eficiencia para un Punto de Operación.

  • Proceso de compresión politrópico e isentrópico. Cálculo de los parámetros fundamentales: coeficiente de cabezal politrópico, eficiencia politrópica, potencia, presión y temperatura de descarga. Comparación de datos de campo contra las curvas de referencia “mejor condición”. Ejercicios Prácticos.

Parte IV – Generación de Curvas Adimensionales y Mapas Reales de Operación.

  • Obtención de curvas de referencia adimensionales “mejor condición” a partir de los mapas de operación teóricos o de pruebas FAT del fabricante.
  • Generación de Mapas Reales de Operación a partir de los resultados de las pruebas de eficiencia en campo.

Parte V – Procedimiento para la Ejecución Exitosa de Pruebas de Eficiencia.

  • Pruebas de fábrica de aceptación (FAT) vs. pruebas de campo (SAT).
  • Requerimientos de equipos, herramientas y personal. Procedimientos operativos.
  • Criterios de estabilidad térmica.
  • Pruebas de surge.
  • Incertidumbre

Parte VI – Casos de Aplicación Reales.

  1. Revisión de casos de aplicación reales.

Parte VII – Análisis económico “Reparar vs. Seguir Operando”

  • Estimación de los costos energéticos asociados a la ineficiencia.
  • Estructura típica de costos de un mantenimiento para restaurar la ineficiencia.
  • Impacto por indisponibilidad (gas venteado/quemado, producción de aceite)
  • Flujo de caja proyectado y valor presente.
  • Indicadores económicos para decisión: Tasa Interna de Retorno (TIR), Valor Presente Neto (VPN), Menor Costo en Ciclo de Vida (LCC), Costo Anual Equivalente.
  • Estudios de Obsolescencia.
  • Ejercicios.

3.- Turbinas a Gas.

  • Definiciones, Tipos, Aplicaciones y Componentes.
  • Principios de operación. Proceso de transformación energética. Curvas y mapas característicos. Condiciones ISO publicadas por los fabricantes. Influencia de factores ambientales y de la instalación.
  • Interacción de la turbina y los compresores.
  • Porque pierden eficiencia las turbinas.
  • Estimación de la eficiencia de una turbina. Limitaciones en campo. Estimaciones por métodos aproximados usando correlaciones. Ejercicios prácticos.
  • Estimar los costos energéticos asociados a la ineficiencia. Estructura típica de costos de un mantenimiento para restaurar la ineficiencia. Impacto por indisponibilidad (gas venteado/quemado, producción de aceite). Ejercicios prácticos.
  • Procedimientos adecuados para lograr ejecutar una prueba de eficiencia en campo de manera exitosa.
  • Revisión de casos reales.
  • Programas de lavados en línea y fuera de línea para turbinas.

4.- Programa de monitoreo e insprección predictiva

  • Definición de un programa de monitoreo e inspección predictiva alineado con la gestión óptima de energía para turbinas y compresores.

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