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I
II
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS
TEMA:
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA OPTIMIZAR LA GENERACIÓN
ELÉCTRICA EN LA ESTACIÓN DE SARAYACU DE AGIP OIL ECUADOR.
TESIS DE GRADO
Previo la obtención del título de
INGENIERO DE PETRÓLEOS
AUTOR: Edison Tapia Albarracín
DIRECTOR: Ing. Víctor Carrión
NOVIEMBRE - 2009
III
DECLARACIÓN
Yo, Edison David Tapia Albarracín declaro que el presente trabajo es de mi autoría, que
no ha sido presentado previamente para ningún grado o calificación profesional, por lo
tanto me hago responsable del contenido del mismo.
A través de la presente declaración, cedo mis derechos de propiedad intelectual
correspondientes a esta tesis a la Universidad Tecnológica Equinoccial, según lo
establecido por la ley, su reglamento y su normativa institucional vigente.
Edison David Tapia Albarracín
CI # 1706382494
IV
CERTIFICACIÓN
En calidad de director de tesis certifico que la presente investigación ha sido realizada
por el Señor Edison David Tapia Albarracín
Atentamente,
Ing. Víctor Carrión
Director
V
CARTA DE LA EMPRESA
VI
AGRADECIMIENTO
A Dios por permitirme mantenerme con vida y así luchar constantemente por cumplir
mis objetivos.
Un agradecimiento especial a la Universidad Tecnológica Equinoccial, a la Facultad de
Ciencias de la Ingeniería, por todo su apoyo en mi formación académica, especialmente
a sus docentes que han colaborado en la realización de esta tesis.
A la Compañía Agip Oil Ecuador por brindarme todas las facilidades, a todos mis
compañeros de trabajo, profesionales de mucha valía y respeto y por último a mi
director de tesis por su tiempo, paciencia y esmero por hacer de este el mejor trabajo.
VII
DEDICATORIA
Por su apoyo incondicional, inmenso amor y comprensión dedico este trabajo a mis
Padres: Edison Tapia y Mercedes Albarracín, quienes con su ejemplo inculcaron en mí
y mi hermana el deseo de superación para conseguir objetivos concretos bajo valores de
honradez, disciplina y respeto.
También dedico este trabajo a Raquel, mi esposa, por todo su cariño y apoyo en todos
los momentos de mi vida.
Edison David.
VIII
ÍNDICE GENERAL
DECLARACIÓN ............................................................................................................III
CERTIFICACIÓN ..........................................................................................................IV
CARTA DE LA EMPRESA ............................................................................................V
AGRADECIMIENTO ....................................................................................................VI
DEDICATORIA ........................................................................................................... VII
ÍNDICE GENERAL ....................................................................................................VIII
ÍNDICE DE GRÁFICOS .............................................................................................XIII
ÍNDICE DE TABLAS .................................................................................................XIV
ÍNDICE DE ANEXOS.................................................................................................. XV
SIMBOLOGÍA.............................................................................................................XVI
CAPÍTULO I.....................................................................................................................2
1. Introducción ..................................................................................................................2
1.1 Planteamiento del Problema....................................................................................2
1.2 Objetivo General .....................................................................................................3
1.3 Objetivos específicos ..............................................................................................3
1.4 Justificación.............................................................................................................4
1.5 Idea a defender ........................................................................................................5
1.6 Identificación de variables e indicadores ................................................................5
1.7 Métodos de investigación........................................................................................5
IX
CAPÍTULO II ...................................................................................................................8
2. Estación de Bombeo Sarayacu......................................................................................8
2.1 Generalidades..........................................................................................................8
2.2 Oleoducto Secundario .............................................................................................9
2.3 Antecedentes ........................................................................................................10
CAPÍTULO III ................................................................................................................12
3. Sistemas de Combustible ............................................................................................12
3.1 Tratamiento térmico ..............................................................................................15
3.2 Factores y agentes contaminantes que influyen en el Sistema..............................17
3.2.1 Densidad.........................................................................................................17
3.2.2 Agua ...............................................................................................................17
3.2.3 Azufre.............................................................................................................18
3.2.4 Vanadio ..........................................................................................................18
3.2.5 Sodio ..............................................................................................................18
CAPÍTULO IV................................................................................................................21
4. Aceite Lubricante ........................................................................................................21
4.1 Características de la formación de espuma ...........................................................22
4.2 La calidad de los aceites lubricantes .....................................................................23
4.3 Mantenimiento y control del aceite lubricante......................................................24
CAPÍTULO V .................................................................................................................30
5. Separadoras de crudo principio y funcionamiento......................................................30
X
5.2 Centrifugación.......................................................................................................31
5.3 Componentes principales de la centrífuga. .......................................................34
5. 4 Principios de funcionamiento de la centrífuga.....................................................35
5.5 Principio de funcionamiento del tambor ...............................................................35
5.6 Principio de funcionamiento del pistón deslizante de accionamiento hidráulico.37
5.6.1 Cierre del tambor ...........................................................................................38
5.6.2 Apertura del tambor (descarga)..................................................................38
5.6.3 Principio de funcionamiento del rodete .........................................................39
5.6.4 Principio de funcionamiento del rodete de líquido sonda..............................40
5.6.5 Principio de funcionamiento del engranaje....................................................41
5.6.6 Principio de funcionamiento del embrague centrífugo ......................................41
5.7 Pruebas de laboratorio en el campo ......................................................................41
5.7.1 Bombas de Alimentación ...............................................................................47
5.7.2 Booster Pumps ...............................................................................................48
5.7.3 Bombas de alimentación de combustible ......................................................48
5.8 Sistema de Combustible del motor .......................................................................49
5.8.1 Motor..................................................................................................................52
5.8.2 El estator ........................................................................................................59
5.8.3 El rotor. ..........................................................................................................61
5.6.4 Devanado y Aislamiento ................................................................................62
5.8.5 Terminales......................................................................................................62
5.8.6 Enfriamiento...................................................................................................63
5.8.7 Chumaceras y lubricación..............................................................................64
XI
CAPÍTULO VI................................................................................................................78
6. Sistema de gestión integrado.......................................................................................78
6.1 Objetivo.................................................................................................................79
6.2 Plan de monitoreo .................................................................................................79
6.3 Plan de monitoreo de descargas ............................................................................80
6.4 Plan de monitoreo de recursos hídricos ................................................................81
6.5 Plan de monitoreo de desechos sólidos.................................................................82
6.6 Plan de monitoreo de biorremediación de suelos..................................................82
6.7 Plan de monitoreo de calidad de aire ....................................................................83
6.8 Plan de monitoreo de ruido ...................................................................................84
6.9 Plan de monitoreo de fauna...................................................................................85
6.10 Plan de monitoreo del éxito de la revegetación ..................................................85
6.11 Plan de inspección y mantenimiento de tanques y simulacros ...........................86
6.12 Seguimiento ........................................................................................................88
6.13 Análisis de resultados..........................................................................................88
6.14 Presentación de resultados ..................................................................................89
6.15 Personal y Equipo Requerido..............................................................................90
CAPÍTULO VII ..............................................................................................................92
7. Realización de pruebas para reducir la carga en los motores en la estación Sarayacu92
7.1 Procedimiento detallado........................................................................................93
7.2 Análisis Costo-Beneficio ......................................................................................96
XII
CAPÍTULO VIII ...........................................................................................................102
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................................102
8.1 Conclusiones .......................................................................................................102
8.2 Recomendaciones:...............................................................................................107
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................111
GLOSARIO DE TÉRMINOS...................................................................................113
XIII
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1 Sistema de Combustible..................................................................................13
Gráfico 2 Centrifuga instalada ........................................................................................30
Gráfico 3 Corte esquemático de una centrifuga..............................................................32
Gráfico 4 Componentes Principales de una centrifuga. ..................................................34
Gráfico 5 Funcionamiento del tambor ............................................................................35
Gráfico 6 Funcionamiento del pistón de accionamiento hidráulico...............................37
Gráfico 7 Funcionamiento del rodete..............................................................................39
Gráfico 8 Unidad Booster ...............................................................................................44
Gráfico 9 Unidad de combustible ..................................................................................46
Gráfico 10 Ajustes del Sistema de Combustible.............................................................47
Gráfico 11 Combustible del motor..................................................................................49
Gráfico 12 Generador de energía ....................................................................................51
Gráfico 13 Corte transversal del motor...........................................................................52
Gráfico 14 Ciclo de cuatro tiempos de un motor ............................................................56
Gráfico 15 Generador......................................................................................................58
Gráfico 16 Componentes del estator ...............................................................................59
Gráfico 17 Núcleo del estator ........................................................................................60
Gráfico 18 las cubiertas y el medio del núcleo ...............................................................60
Gráfico 19 Rotor .............................................................................................................62
Gráfico 20 Terminales ...................................................................................................63
Gráfico 21 Generador de enfriamiento ...........................................................................64
Gráfico 22 Chumacera ....................................................................................................65
Gráfico 23 Banco de resistencias (Load Bank)...............................................................65
XIV
Gráfico 24 Ventiladores del Load Bank .........................................................................68
Gráfico 25 kw/h generados vs galones consumidos ....................................................105
Gráfico 26 Consumo de combustible vs precio ...........................................................106
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Normas de combustible y requisitos del aceite lubricante.................................21
Tabla 2 Pruebas de laboratorio de BSW en la estación Sarayacu durante el proceso de
centrifugado. ...................................................................................................................42
Tabla 3 Intervalo: cada dos días independientemente de que el motor este o no
funcionando.....................................................................................................................70
Tabla 4 Intervalo: Cada cincuenta horas de mantenimiento ...........................................70
Tabla 5 Intervalo: Cada 250 horas de mantenimiento ...................................................71
Tabla 6 Intervalo: Cada 500 horas de mantenimiento ...................................................71
Tabla 7 Intervalo: Cada 1000 horas de mantenimiento .................................................72
Tabla 8 Intervalo: Cada 2000 horas de mantenimiento .................................................73
Tabla 9 Intervalo: Cada 10 000 horas de mantenimiento ..............................................74
Tabla 10 Intervalo: Cada 10000 horas de mantenimiento .............................................75
Tabla 11 Intervalo: Cada 24000 horas de Funcionamiento ...........................................76
Tabla 12 Pruebas de generación......................................................................................94
Tabla 13. Valores obtenidos del monitoreo de la Calidad de Aire ................................95
Tabla 14 Precio Promedio de Exportación de Crudo Oriente.........................................97
Tabla 15 Análisis de costos y estudio económico...........................................................98
Tabla 16: Kw generados vs galones por hora y precio del galón..................................104
XV
ÍNDICE DE ANEXOS Anexo 1 Reporte semanal .............................................................................................119
Anexo 1 Reporte semanal .............................................................................................120
Anexo 2 Registro Diario ...............................................................................................121
Anexo 3 Equipo Auxiliar ..............................................................................................122
Anexo 4 Sarayacu Power plant .....................................................................................123
Anexo 5 Tabla para la determinacion del indice de calidad del aire (ICAIRE) ..........124
XVI
SIMBOLOGÍA A Amperio
API American Petroleum Institute (Instituto Americano Del Petróleo)
ASTM American Standard Testing of Material
Bls Barriles
Bph Barriles por hora
BOPD Barriles de petróleo por día.
BSW Basic, Sediment and Water
AOE Agip Oil Ecuador
BV Bloque Villano
Buffer Tank Tanque de recepción
CRO Aceite Crudo
CHEM Grupo consultor Chemeng Cia Ltda.
CONELEC Consejo Nacional de Electrificación
CDV Campo de Desarrollo Villano
DINAPA Dirección Nacional de Protección Ambiental
Gpm Galones por minuto
CPF Facilidades de procesamiento Central
HT Hight Temperature
LT Low Temperature
RPM Revoluciones por minuto
SAE Sociedad de Ingenieros Automotrices.
HFO Heavy Fuel Oil (Combustible Pesado) Petróleo
LFO Light Fuel Oil ( Combustible Liviano) Diesel
XVII
TBN Total Basic Number
µg/m miligramos por metro cúbico
ctp centipoise
cts centistokes
ml mililitros
kw/ mw kilovatios, Megavatios
kw/h kilovatios por hora
mm milímetros
IVA Impuesto Al Valor Agregado
Psi Poundal Scuare inches
Km Kilómetros
Msnm Metros sobre el nível del mar
NPSH Net Positive Suction Head
SOTE Sistema de Oleoducto Transecuatoriano
OCP Oleoducto de Crudos Pesados
PLC Program Logic Control
SGI Sistema de Gestión Integrado
Woise Interfase hombre-Máquina.
VAC Voltaje Corriente Alterna
PMA Planes de Manejo Ambiental
POMD Plan de Manejo de Desechos Sólidos y Líquidos Fase Operaciones
UAM Minera Ambiental Unida
WTI Precio del crudo de referencia
1
CAPÍTULO I
2
CAPÍTULO I
1. Introducción
El exceso de energía generada y no aprovechada en la estación de Sarayacu, debido a
las condiciones actuales de operación, obliga a mal utilizar parte de ésta energía
generada calentando un banco de resistencias, para evitar que los generadores trabajen a
baja carga, sin embargo este gasto innecesario de energía se podría reducir apagando el
banco de carga, lo que obligaría a trabajar a los generadores a menor carga, lo que se
reflejaría en un consumo menor de combustible, pero también posibles daños en los
componentes del motor.
El problema radica en que los fabricantes de estos motores recomiendan no trabajar con
cargas inferiores al 80% de su capacidad nominal. Ya que esto traería como
consecuencia la acumulación de carbón en las cámaras de combustión y por
consiguiente la reducción de la vida útil del motor, así como también gastos recurrentes
en tareas de mantenimiento preventivo y correctivo.
1.1 Planteamiento del Problema
El valor del combustible, es el costo de operación más alto de una planta de generación
eléctrica, sea diesel, bunker, crudo, gas u otro. Este representa aproximadamente el
60% del costo de producir un kw/h, reducciones en el consumo de combustible tienen
un gran efecto en el costo final de la energía generada.
3
Las repercusiones del calentamiento global, tratados internacionales, normas
ambientales cada vez más estrictas, crean la necesidad de realizar un estudio que
permita determinar la factibilidad de aprovechar toda la energía generada y optimizar el
rendimiento del motor.
De no ser así, determinar una solución al problema que permita a corto plazo reducir
los gastos de operación, aprovechando al máximo la energía generada con el uso de
equipos existentes o con otros que contribuyan al mejor desempeño de la estación, sin
afectar la vida útil del motor ni del generador.
1.2 Objetivo General
Definir una alternativa aplicable, que disminuya el exceso de energía producida y no
aprovechada en la estación de bombeo, sin afectar la vida útil de los equipos, cuidando
el medio ambiente para minimizar los costos de producción.
1.3 Objetivos específicos
Determinar, previo análisis, si el costo- beneficio del kw/h generado está acorde
a las condiciones de bombeo actuales y como afecta la eficiencia de los equipos
de generación.
Realizar pruebas en los generadores a baja carga, por un período no menor 6
meses, para comprobar el consumo de combustible.
4
Realizar pruebas semanales a los generadores a máxima carga, para reducir la
acumulación de hollín en las cámaras de combustión y llevar un registro de
estas tareas.
Evaluar los resultados de las pruebas, de resultar positivas implementarlas, caso
contrario determinar otra alternativa aplicable y sustentable al problema.
Hacer un seguimiento minucioso de las variables operativas del motor y alertar a
los supervisores sobre cualquier cambio sustancial que pueda afectar al motor.
1.4 Justificación
En la actualidad la estación trabaja a un 35% de su capacidad por pedido de una de las
empresas socias y usuarias del oleoducto secundario Villano-Baeza, con la finalidad de
reducir los costos de combustible, ya que son ellos los que pagan este rubro. Para
optimizar la operación de la planta se necesita aprovechar al máximo la energía
producida, evitando pérdidas económicas y mantenimientos correctivos no
programados.
5
1.5 Idea a defender
Si las recomendaciones al estudio de factibilidad son comprobadas; se lograría
disminuir las pérdidas de energía generada, reducir los costos de operación, precautelar
la vida útil de los equipos y minimizar el impacto ambiental.
1.6 Identificación de variables e indicadores
Geografía y facilidades logísticas de la planta de generación donde se
desarrollan las operaciones.
Datos de los procesos, reportes operacionales generados en la estación.
Flujo actual en barriles por hora (bls/h)
Potencia activa, reactiva (kw/h)
Corriente eléctrica (A).
Factor de potencia
Presión (psi, bares)
Temperatura (º C, ºF).
1.7 Métodos de investigación
Se va a utilizar la combinación de algunos métodos, ya que el estudio de factibilidad es
amplio, y se necesita de la observación, experimentación, análisis de laboratorio,
pruebas de campo, entrevistas con técnicos entre otras.
6
Se utilizará el método inductivo, ya que se ajusta a la solución del problema, también el
método estadístico para colectar, organizar y cuantificar los resultados de pruebas y
mediciones.
Se tomará en cuenta manuales suministrados por los fabricantes de los equipos, así
como también de catálogos, bibliografía disponible en la estación, análisis y charlas con
el personal de mantenimiento, operaciones, y más que todo, los datos reales obtenidos
durante las pruebas de los estudios a realizarse.
7
CAPÍTULO II
8
CAPÍTULO II
2. Estación de Bombeo Sarayacu
La estación de bombeo Sarayacu está ubicada en el kilómetro 29 de la vía Baeza- Tena,
a 1318 msnm, y entre las válvulas Nº9 y Nº10 del oleoducto Villano-Baeza.
2.1 Generalidades
Su función principal es la de bombear el crudo ya separado proveniente de la Facilidad
Central de Procesamiento (CPF), hasta el Terminal de Baeza. Para ello cuenta con dos
motores Wartsila 12V32, acoplados a dos generadores ABB, de 4 mega vatios de
capacidad cada uno. Este grupo electrógeno es el encargado de suministrar energía a los
motores eléctricos que equipan las 4 bombas de tornillo de 775gpm de capacidad y
1400 hp de potencia, diseñadas para transportar un caudal total de 100,000 barriles por
día, en la actualidad la estación bombea un promedio de 39,000 barriles diarios,
incluido el crudo de la compañía Perenco. Además consta de: recibidor y lanzador del
chancho, tubería de ingreso, sistema de filtros, calentadores, sistema de enfriamiento,
sistema de tratamiento de combustible, compresores de aire, tanque de 5000 barriles
para crudo, dos tanques de 500 barriles, sistema de drenaje, sistema contra incendios,
planta de tratamiento de aguas servidas, planta de tratamiento de agua potable,
campamento con capacidad para 18 personas, cerramiento de malla metálica, garita de
guardia y helipuerto.
9
2.2 Oleoducto Secundario
El Oleoducto secundario de 16 pulgadas de diámetro conecta a la CPF con el SOTE
cerca de Baeza, con una longitud de 134.6 km. Este tubo tiene una capacidad de
transportar 40,000 barriles diarios de crudo procesado, listo para su comercialización.
Paralelo al tubo, existe un cable de fibra óptica que permite el monitoreo de las
operaciones desde CPF.
La línea se inicia en las bombas de embarque de crudo y por 25 km recorre hacia el
noroeste, a la población de Santa Clara, luego al norte de Tena y continúa hasta Baeza,
siguiendo un trazado casi paralelo a la principal carretera longitudinal de la región
amazónica. En su trazado cuenta con 15 válvulas de bloqueo, 11 válvulas de cierre, y
atraviesa 7 ríos importantes (5 enterrados y 2 colgantes) y la Reserva Antisana en una
distancia de 5 km. Está empaquetado con 96,000 barriles de crudo, atraviesa una
topografía muy irregular con cotas que van desde 438 msnm hasta 2440 msnm, es
enterrado casi en su totalidad exceptuando el sector de la Cordillera de los Guacamayos,
en donde fue instalado sobre marcos H a lo largo de 4.7 kilómetros, esto debido a la
presencia de un parque nacional de ecología muy sensible.
Desde su terminación, en mayo de 1999, una variante significativa ha sido construida en
el trayecto, para evitar una zona de alto riesgo de deslizamientos, a la altura de la
población de Cosanga.
Este es uno de los oleoductos secundarios de mayor extensión en el Ecuador y se
encuentra conectado con el Terminal de Baeza tanto al SOTE como al OCP, opera con
presiones que oscilan desde 100 hasta 3200 psig y temperaturas que van desde 72oF
10
hasta 220oF. Su diseño en un principio preveía bombear el crudo producido en el campo
Villano con una calidad de 20 grados API y 450 centistokes de viscosidad, pero en el
año 2002 la compañía Perenco inició operaciones y su oleoducto se empató al de Agip,
la calidad de este crudo es de 17.4 grados API y 1370 centistokes de viscosidad, la
mezcla actual resulta un crudo de 19 grados API y 740 centistokes, con una producción
actual de 23,000 BOPD pertenecientes a AOE y 11,000 a Perenco.
2.3 Antecedentes
En el año de 1999 Agip Oil Ecuador inició sus operaciones de explotación petrolera en
el Ecuador luego de algunos años de estudio en sísmica, geofísica, exploración,
perforación de 7 pozos productores, 3 pozos de reinyección de agua, la construcción de
las facilidades de producción y la línea de flujo Villano-CPF.
En el CPF (Facilidades de Procesamiento Central), el proceso se realiza con un sistema
cerrado, cuya única emisión es el gas que se utiliza como combustible y en mínima
parte se quema en la tea. Todo el crudo ya procesado se lo almacena en tanques para
luego transportarlo por el oleoducto hasta el Terminal de Baeza.
En la estación de Sarayacu, el crudo ingresa hacia las bombas de oleoducto con 80 psi y
una temperatura promedio de 90oF, parte de este crudo es tratado para convertirse en
combustible de los generadores Wartsila, la presión de descarga es de 1760 psi,
suficientes para llegar a Baeza y llenar los tanques de almacenamiento con un flujo
promedio de 23,000 barriles diarios.
11
CAPÍTULO III
12
CAPÍTULO III
3. Sistemas de Combustible
La planta generadora posee dos sistemas de combustible: Uno para aceite crudo (CRO)
y otro para combustible liviano diesel (LFO). La planta opera principalmente con el
sistema de crudo. El sistema de diesel se utiliza sólo para fines de mantenimiento o
como sistema de respaldo. En caso de paradas largas se utiliza para lavar el CRO del
sistema de alimentación de combustible del motor. Los motores se pueden arrancar,
parar y mantener parados con CRO por un periodo no mayor de dos días siempre que el
sistema de control de temperatura del combustible mantenga el combustible a
temperaturas de operación.
El propósito del sistema de combustible es:
- Mantener la Viscosidad del Combustible
- Proveer el volumen adecuado de combustible
- Remover partículas mayores de 7 micrones
- Remover agua del combustible
Las limitaciones del sistema dependen de aspectos contractuales:
- Densidad del Combustible
- Viscosidad
El precalentamiento de los tanques de combustible y el aislamiento de las tuberías son
requisitos básicos del sistema.
13
Diferentes modos de operación y unidades en reserva son características estándar del
sistema.
A continuación se presenta un esquema gráfico del sistema de combustible:
Gráfico 1 Sistema de Combustible
Fuente: Manual Wartsila Realizado por: Edison Tapia
El sistema para aceite crudo CRO se inicia desde la toma del oleoducto de 16” por
medio de una línea de 2” con una presión de 80 psi a 100 psi (pounds square inches) y a
una temperatura de 28º C, con un caudal de ingreso de 4 a 12 gpm (galones por minuto).
Este flujo pasa por la fase de pre-calentamiento para lo cual se utiliza un calentador
eléctrico (pre-heater) donde el crudo alcanza una temperatura de 50º C, con esta
temperatura pasa al tanque de almacenamiento Buffer Tank que está equipado con
14
calentadores eléctricos y aislamiento térmico. El CRO se mantiene y permanece a una
temperatura de 63° C. Con esta temperatura y un nivel óptimo en el tanque suministra a
presión y flujo constantes, a la bomba de la separadora de CRO, la cual es regulada de
acuerdo al caudal requerido por la separadora, en este caso, 2100 lt/h con una presión de
salida de 1.8 bar. a 2.0 bar. El CRO que entra al proceso de separación tiene un BSW de
0.4 % y sale con 0.0 %; adicionalmente, se eliminan los sólidos. Este crudo tratado pasa
al otro tanque de almacenamiento denominado DAY TANK (tanque diario). El cual está
equipado con calentadores eléctricos y aislamiento térmico donde se incrementa la
temperatura hasta 72º C.
El producto del tanque diario pasa a la Unidad Booster, cuya función es proporcionar al
motor combustible limpio, un flujo constante y a una presión adecuada.
Del tanque diario sale el crudo a la presión atmosférica, ingresa a las bombas
alimentadoras (feed pumps), las mismas que incrementan la presión a 5.5 bares, para
luego pasar a las bombas booster, donde incrementan el flujo requerido a una presión de
11 bares.
El calentador de crudo mantiene la temperatura de combustible de forma tal que la
viscosidad de éste se mantenga en un rango entre 16 y 24 cst, previa a su inyección.
La unidad de bombeo y de filtrado que se encuentra ubicada entre la unidad booster y la
máquina, incrementa la presión a 15 bares antes de ingresar al motor.
15
El sistema de diesel HFO del tanque de almacenamiento se distribuye hacia la unidad
booster y la otra directamente a la unidad de bombeo y de filtrado y luego directamente
al motor.
Dentro de los principios de separación para facilitar la separación agua-crudo se utiliza
el principio de tratamiento térmico.
3.1 Tratamiento térmico
La forma ideal para tratar estos tipos de crudos pesados emulsionados es con calor, se
requiere éste tipo de energía para acelerar la velocidad de separación.
El calor por sí solo no romperá la emulsión, pero éste adiciona varias ayudas al
tratamiento tales como:
- El calor hace que las gotas de agua incrementen su energía cinética, se muevan
más rápidamente y choquen unas con otras con mayor fuerza y frecuencia.
Cuando las gotas se colisionan la película del agente emulsionante se rompe y el
tamaño de las gotas aumenta, lógicamente por su densidad decanta fácilmente y
va al fondo del recipiente.
- El calor reduce la viscosidad del crudo y permite que las gotas de agua se asienten
más rápidamente al aumentar la diferencia de densidad entre el crudo y las gotas
de agua.
16
- El calor acelera la acción de los químicos demulsificantes. Los químicos hacen
que la película del agente emulsificante que está alrededor de las gotas de agua
sea más rígido, de tal manera que al aplicar calor estas gotas se expandan
provocando la rotura de la película, las gotas de agua entonces podrán desplazarse
mas fácilmente y juntarse unas con otras para luego precipitar al fondo del
recipiente.
- El calor debe ser aplicado solamente en la cantidad requerida, ya que un exceso
sería un desperdicio de energía, lo cual aumenta el costo de combustible y causa
mayor uso de los equipos. Además, el excesivo calor puede evaporar los
compuestos livianos presentes en el crudo, lo cual disminuiría la calidad del
mismo, incluso, ocasionando implosiones en las cañerías de combustible del
generador provocando ruptura y perforaciones en las cañerías.
Los motores de marca “Wartsila” pueden operar con combustibles de viscosidad más
alta que los límites permisibles, pero, el equipo de precalentamiento no está diseñado
para temperaturas arriba de 150°C. Esto causa un límite máximo práctico para la
viscosidad del combustible de 730 cst a 50°C. Temperaturas altas de precalentamiento
también pueden causar el colapso térmico del combustible, especialmente si el
combustible contiene grandes cantidades de componentes livianos presentes en el crudo.
Esto puede causar obstrucciones y formaciones de depósitos en el sistema de
tratamiento de combustible.
17
3.2 Factores y agentes contaminantes que influyen en el Sistema
A continuación se detalla los diferentes factores y agentes contaminantes que influyen
en el sistema:
3.2.1 Densidad
Combustibles residuales con densidades muy altas se producen a través del proceso de
fraccionamiento. La diferencia de densidades de los componentes del crudo permite la
separación de fracciones de varios tipos de combustibles. Los separadores pueden
remover agua y hasta cierto punto partículas sólidas de los combustibles que tienen
densidades de hasta 991 kg/m3 (medido a 15°C). También hay en el mercado,
separadores que pueden limpiar combustibles con densidades de hasta 1010 kg/m3. La
capacidad del separador debe ser inspeccionada antes de comprar un combustible con
densidad muy alta, ya que una mala separación causará desgaste anormal debido a
partículas y agua, que debieron haber sido removidas durante el proceso de separación.
3.2.2 Agua
Si el combustible se contamina con agua, la función del separador de combustible se
vuelve muy importante. Si el separador no es capaz de remover el contaminante, los
problemas que surgirán dependen de cómo el agua está mezclada en el combustible, y
de la naturaleza de la misma. Si el agua es dulce y muy bien mezclada en el
combustible, el único problema del combustible será su bajo poder calorífico. Esto
causará un incremento en el consumo de combustible y una reducción de la potencia
máxima del motor. Si el motor se opera a cargas relativamente bajas y el combustible
tiene grandes cantidades de azufre se incrementa el riesgo de corrosión en frío debido a
la formación de ácido sulfúrico en el sistema de escape.
18
Si el combustible está contaminado con agua de mar, las sales causarán corrosión del
sistema de manejo de combustible, incluyendo el equipo de inyección. El sodio en el
agua de mar también contribuye a la corrosión por alta temperatura y a formaciones de
depósitos de compuestos de vanadio y azufre, lo cual se describe con más detalle más
adelante.
3.2.3 Azufre
La alcalinidad del aceite lubricante (TBN) Total Basic Number
El azufre en el combustible es convertido en óxidos de azufre durante la combustión, la
combinación de trióxido de azufre y agua produce ácido sulfúrico. Si la temperatura
baja del punto de condensación del ácido sulfúrico en cualquier lugar en la cámara de
combustión o en el sistema de gas de escape, el ácido se condensará y causará corrosión
fría y desgaste por corrosión. El azufre también contribuye a formaciones de depósitos
en el sistema de escape, ya sea sólo la formación de sulfatos, o junto con vanadio y
sodio. Esta última combinación también puede causar corrosión en temperaturas altas.
3.2.4 Vanadio
El vanadio produce corrosión caliente en las válvulas de escape particularmente en
combinación con alto contenido de sodio. 78% V y 21% Na.
3.2.5 Sodio
El sodio contribuye a la corrosión caliente en válvulas de escape en combinación con
Vanadio.
Residuo de Carbón Conradson (CCR)
Depósitos en el anillo de la boquilla y rotor.
19
3.2.6 Residuos de Carbón Conradson
Los valores de Residuo de Carbón Conradson que exceden los límites establecidos,
pueden causar formación de depósitos en la cámara de combustión y en el sistema de
escape, especialmente en cargas bajas. La formación de depósitos en la punta de
boquillas de inyección perturbará la atomización del combustible y deformará los
patrones de rociado del combustible.
Esta perturbación en el proceso de combustión, lo hace menos eficiente, y hasta puede
causar cargas térmicas mayores, por lo menos localmente. Depósitos en la parte de
arriba del pistón causarán desgaste de la camisa del pistón, y depósitos en las ranuras
del anillo del pistón y en los anillos, impedirán el movimiento de los anillos causando
mayor golpe por los gases de combustión hasta el cigüeñal. Esto a su vez aumentará la
contaminación del aceite lubricante.
Depósitos en el sistema de gas de escape y en el turbocargador causarán disturbios en el
intercambio de gas y aumentará la carga térmica, de la manera descrita con anterioridad.
Un alto contenido de asfaltenos indica que un combustible puede ser difícil de encender
y que se quema lentamente. Los asfaltenos pueden causar depósitos en la cámara de
combustión y en el sistema de gas de escape, especialmente en cargas bajas. Si el
combustible es inestable, los asfaltenos pueden precipitarse como se describirá más
adelante.
20
CAPÍTULO IV
21
CAPÍTULO IV
4. Aceite Lubricante
Las características del aceite del sistema son:
Viscosidad. Viscosidad clase SAE 30 o SAE 40 (preferentemente SAE 40).
Alcalinidad. La alcalinidad del aceite lubricante está vinculada al combustible
especificado para el motor, como se indica en la siguiente tabla.
Tabla 1 Normas de combustible y requisitos del aceite lubricante
CATEGORÍA
NORMA DE COMBUSTIBLE
ACEITE
LUBRICANTE TBN
A ASTM D 975-81, BS 6843: 1987 BS 2869-1983, ISO 8217: 1987(E) GRADO 10, 2D, PROPUESTO 3D ISO-F-DMX. DMA CLASE A1, A2 ISO-F-DMX, DMA
10-40
B
ASTM D 975-81, BS 6843: 1987 ISO8217: 1987(E) GRADO 4D ISO-F-DMB ISO-F-DMB
15-40
C
ASTM D 396, BS 6843: 1987 CIMAC 1990, ISO 8217: 1987(E) GRADO NO 4-6 ISO-F-DMC, RMA10-RML55 CIMAC A10-K55 ISO-F-DMC, RMA10-RML55
25 - 55
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
22
Se recomienda utilizar lubricantes TBN 40 con combustibles de categoría C. Sin
embargo, si el uso de lubricantes TBN 40 también provoca intervalos de cambio de
aceite cortos, se recomienda utilizar lubricantes de TBN (50 - 55) alto en instalaciones
de combustibles pesados. Si se utiliza un gasóleo residual de azufre muy bajo, pueden
utilizarse lubricantes TBN 30. Los lubricantes TBN 30 también pueden utilizarse si la
experiencia demuestra que el equilibrio del aceite lubricante TBN se mantiene a un
nivel aceptable.
Aditivos. Los aceites deben contener aditivos que proporcionen una buena oxidación,
protección contra la corrosión, capacidad de carga, neutralización de ácidos de
combustión, oxidación de residuos y prevención de formación de depósitos en las partes
internas del motor (sobre todo, zona del segmento del pistón y superficies de cojinetes).
4.1 Características de la formación de espuma
El aceite lubricante nuevo debe poseer los siguientes límites de tendencia y estabilidad
de formación de espuma (según el método de prueba ASTM D 892-92):
• Secuencia I: 100/0 ml
• Secuencia II: 100/0 ml
• Secuencia III: 100/0 ml
En esta prueba se sopla cierta cantidad de aire a través de la muestra de aceite
lubricante. El primer número en los resultados de esta prueba es el volumen de espuma
después de un periodo de soplado de aire de 5 minutos y deberá ser menor o igual a 100
23
ml. El segundo número es el volumen después de un periodo de asentamiento de 10
minutos y deberá ser siempre 0 ml.
Las secuencias I y III se llevan a cabo a una temperatura de 24°C y la secuencia II a una
temperatura de 93,5°C.
4.2 La calidad de los aceites lubricantes
El aceite lubricante es un componente integrado del motor y por tanto su calidad es
sumamente importante. Todos los aceites lubricantes que han sido aprobados para ser
usados en los motores VASA 32, han superado pruebas de acuerdo con el
procedimiento del fabricante del motor.
El uso de aceites lubricantes de calidad durante el periodo de garantía es obligatorio y
también se recomienda encarecidamente después del periodo de garantía.
Al final del presente capítulo se ofrece una lista de aceites lubricantes aprobados.
No se debe mezclar nunca diferentes marcas de aceite salvo que sea con la aprobación
del proveedor de aceite, y durante el periodo de garantía, del fabricante del motor.
Los aceites lubricantes no aprobados deben ser sometidos a prueba siguiendo los
procedimientos exigidos por el fabricante del motor.
24
4.3 Mantenimiento y control del aceite lubricante
a) Se recomienda centrifugar el aceite del sistema a fin de separar el agua y las
partículas insolubles del aceite. No hay que añadir agua cuando se centrifuga ("limpia").
El aceite debe precalentarse a 80 - 95°C. Muchos fabricantes de aceite recomiendan
una temperatura de separación de 85 - 95°C para lograr una separación eficaz. Pregunte
al proveedor de su aceite lubricante cuál es la temperatura óptima. Utilice la máxima
temperatura recomendada. Para un centrifugado eficiente, utilice tan sólo cerca del 20%
de la capacidad de caudal indicada de la centrifugadora. Para unas condiciones óptimas,
la centrifugadora debe poder pasar toda la cantidad de aceite en circulación 4 o 5 veces
cada 24 horas a un caudal nominal del 20%. El disco de gravedad se elige de acuerdo
con la densidad del aceite a temperatura de separación.
La centrifugadora debe funcionar siempre cuando está en marcha el motor.
Durante el primer año de funcionamiento, se recomienda tomar muestras de aceite cada
500 horas de trabajo. La muestra deberá ser enviada al fabricante para ser analizada. En
base a los resultados de los análisis se podrá determinar los intervalos más convenientes
para el cambio de aceite. Se recomienda continuar con frecuentes análisis de aceite cada
500 – 1000 horas de funcionamiento también después del primer año de funcionamiento
para asegurar un correcto funcionamiento del motor.
Para que sea representativa del aceite en circulación, la muestra deberá ser tomada con
el motor en funcionamiento en el grifo de muestra situado inmediatamente después del
25
filtro de aceite en el motor, en un recipiente limpio con capacidad de 0.75 - 1 litro. Es
preferible tomar muestras antes, no después de añadir aceite nuevo para compensar el
consumo. Antes de llenar el recipiente, enjuáguelo con el aceite del que se realiza la
muestra.
Para realizar una evaluación completa de la condición del aceite en servicio, con la
muestra deberán proporcionarse los siguientes detalles: instalación, número del motor,
marca del aceite, horas de funcionamiento del motor, número de horas de utilización del
aceite, dónde se tomó la muestra en el sistema, tipo de combustible y cualquier
observación especial.
Las probetas de aceite sin información, salvo el número de la instalación y del motor, no
sirven.
Al evaluar la condición del aceite usado, deben observarse las siguientes propiedades:
Los valores obtenidos se deben comparar con los valores orientativos (análisis tipo)
para el aceite nuevo de la marca utilizada.
Viscosidad. No deberá sobrepasar en más del 25% del valor orientativo a 100º.
La viscosidad máxima admisible para un aceite de grado SAE 30 es de 140
cst a 40°C y 15 cst a 100°C
La viscosidad máxima admisible para un aceite de grado SAE 40 es de 212 cst a 40°C y
19 cst, a 100°C.
26
La viscosidad mínima admisible para un aceite de grado SAE 30 es de 70 cst a 40°C y 9
cst, a 100°C.
La viscosidad mínima admisible para un aceite de grado SAE 40 es de 110 cst. a 40 °C.
y 11 cst, a 100°C.
Punto de inflamación. No deberá ser inferior en más de 50°C respecto al valor
orientativo. El punto de inflamación mínimo admisible (en copa abierta) 170°C. A
150°C existe riesgo de explosión en el cárter.
Contenido de agua. No deberá ser superior al 0,3%. Al 0,5% deberán tomarse medidas;
ya sea centrifugado o cambio del aceite.
TBN (Total Base Number).
• Categoría de combustible A:
El valor TBN mínimo de un aceite usado es el 50% del valor nominal de un aceite
nuevo.
• Categorías de combustible B y C
Para los aceites lubricantes con valores TBN nominales por encima de 40, el valor
mínimo admisible de un aceite usado es TBN 20.
Para aceites lubricantes con valores TBN nominales por encima de 30 y 40, el valor
mínimo admisible de un aceite usado el 50% del valor nominal de un aceite nuevo.
27
Para aceites lubricantes con valores TBN nominales entre 24 y 30, el valor mínimo
admisible de un aceite usado es TBN 15.
Insolubles. La cantidad permitida depende de varios factores. Deberán seguirse las
recomendaciones del proveedor del aceite. Sin embargo, hay que prestar atención a los
valores de insoluble en n-Pentano superiores a 1,5%. Los valores superiores al 2% no
pueden ser aceptados para periodos más largos.
En general, se puede decir que los cambios en los análisis ofrecen una mejor base de
estimación que los valores absolutos.
Los cambios rápidos y grandes pueden indicar un funcionamiento anormal del motor o
de un sistema.
c) Compensar el aceite consumido añadiendo un máximo del 10% de aceite nuevo a la
vez. La adición de mayores cantidades puede alterar el equilibrio del aceite utilizado
ocasionando por ejemplo, precipitación de insolubles. Medir y anotar la cantidad
añadida. Conviene controlar el consumo de aceite lubricante, pues ello puede
proporcionar información valiosa acerca del estado del motor. Un aumento continuo
puede indicar que los segmentos de pistón, pistones y camisas de los cilindros se están
desgastando, un aumento repentino es motivo para la extracción de los pistones, si no se
encuentra otra razón.
28
d) Los valores orientativos para los intervalos de cambios de aceite se encontrarán en el
capítulo 04. Los intervalos entre los cambios dependen de las condiciones del
funcionamiento, la eficacia del centrifugado y el consumo total de aceite. El
centrifugado eficaz y los sistemas grandes (funcionamiento con cárter seco) permiten en
general intervalos largos entre los cambios. Se recomienda controlar que el valor BN del
aceite lubricante se mantenga dentro de los límites Wartsila Diesel durante todo el
intervalo de cambio de aceite.
En el cambio de aceite se recomienda el siguiente procedimiento:
1. Vaciar el sistema de aceite mientras todavía está caliente.
Asegurarse de que se vacían también los filtros y enfriadores.
2. Limpiar los espacios de lubricación, incluyendo los filtros y el compartimento del
árbol de levas. Insertar nuevos cartuchos de filtros.
3. Cargar una pequeña cantidad de aceite nuevo en el colector de aceite y hacerlo
circular con la bomba de prelubricación. Vaciarlo a continuación.
Llenar el sistema con la cantidad de aceite requerida
4. Las muestras de aceite tomadas a intervalos regulares, analizadas por el proveedor del
aceite y los gráficos de los resultados de los análisis trazados en función de las horas de
funcionamiento, son un modo eficaz de predecir los intervalos de los cambios de aceite.
Enviar o pedir al proveedor de aceite que envíe copias de los análisis de aceite al
fabricante del motor, que ayudará entonces en la evaluación.
29
CAPÍTULO V
30
CAPÍTULO V
5. Separadoras de crudo principio y funcionamiento
En la industria petrolera, el proceso de separación de fases, es muy utilizado tanto desde
las etapas iniciales de extracción hasta las posteriores de refinación. Esta característica y
considerando las estrictas normas actuales de protección al medioambiente, favorecen el
desarrollo actual y futuro de sistemas de separación centrífuga.
Las centrífugas son instaladas para remover agua y sólidos presentes en crudo
combustible antes de ingresar al motor. A continuación se muestra la fotografía de una
centrifuga ya instalada.
Gráfico 2 Centrifuga instalada
Fuente: Manual Wartsila Realizado por: Edison Tapia
31
5.1 Principio de separación por fuerza centrífuga.
Toda materia en movimiento circular ofrece resistencia al cambio de estado y
trayectoria por lo que tiende a desplazarse en línea recta. La intensidad de ésta
resistencia llamada Fuerza Centrífuga, depende entre otros aspectos, de la concentración
de materia o densidad de masa.
Cuando una corriente de aceite y agua cambia de dirección, las gotas de agua que viajan
con el petróleo tienen una densidad de masa mayor, ofreciendo más resistencia al
cambio de dirección y tienden a continuar en línea recta, ocasionando el choque de las
partículas más grandes contra la pared separándose el petróleo del agua.
La fuerza centrifuga que resulta del cambio de dirección de una corriente a velocidades
altas tiene el mismo efecto que el aumento de la densidad.
La velocidad que adquieren los fluidos dentro del separador centrífugo hace que se
forme un vórtice en el cual su parte central tendrá menor presión que la parte del cuerpo
del vórtice, haciendo que el líquido menos denso fluya por el centro del vórtice,
separándose del líquido más denso.
5.2 Centrifugación
La purificación consiste en aislar mezclas de líquidos integradas por dos componentes,
eliminando al mismo tiempo los sólidos en suspensión en los líquidos.
La clarificación consiste en la eliminación de los sólidos en suspensión en un líquido.
Para poder efectuar el tratamiento por centrifugación (centrifugado) se requiere que los
componentes del producto:
- Puedan ser separados por medios mecánicos,
- Tengan diferente densidad y,
32
- No estén emulsionados.
La centrífuga, dotada de un tambor de platos tipo autodeslodante, que se emplea para la
clarificación y purificación en instalaciones de tratamiento de crudo combustible y de
aceite lubricante, opera con diafragmas o discos reguladores.
La pieza principal de la centrífuga es el tambor. El tambor podrá prepararse
indistintamente: para la purificación o para la clarificación según la finalidad.
En el gráfico 3 se presenta:
Gráfico 3 Corte esquemático de una centrifuga
Fuente: www.wesfalia.com Realizado por: Edison Tapia
1. Alimentación de combustible sucio
2. Salida de combustible limpio
3. Agua de desplazamiento
4. Presostato (aceite limpio)
5. Diafragma
6. Programador de tiempos
7. Rodete de maniobra (agua sucia)
8. Rodete (aceite limpio)
9. Plato separador
10. Recinto de sólidos
11. Salida de agua de sucia.
12. Salida de agua de maniobra
13. Salida de lodos
14. Entrada de agua de maniobra
33
15. Bloque de electroválvulas.
16. Salida de lodos.
17. Salida de agua de maniobra
18. Entrada de agua de maniobra
19. Bloque de electroválvulas
20. Orificios de control (cerrados)
21. Válvula reguladora.
- El sistema de tratamiento de combustible para la clarificación en el tratamiento de
crudo combustible se utiliza en dos etapas.
- El rodete de descarga de la centrífuga purificadora de la etapa procedente envía el
aceite combustible a la centrifuga clarificadora.
- El aceite limpio clarificado se descarga a presión con el rodete (12) a través de la
salida (2).
- La apertura y cierre del tambor durante las descargas se efectúan de forma
automática y a pleno régimen de revoluciones, mediante una electroválvula
teledirigida (19), incorporada en la tubería de agua de maniobra. El tiempo
máximo de apertura de la electroválvula es de tres segundos.
- Una pequeña cantidad de líquido se desvía en un flujo secundario (9) por encima
del plato separador (13). Este flujo secundario es enviado por el rodete de líquido
sonda (11) hacia el presostato (6), regresando luego a la alimentación (1) a través
de la válvula reguladora (21).
- Al obstruirse la entrada de este líquido sonda a causa de la acumulación de agua o
lodos en el recinto de sólidos (15), el presostato (6) envía un impulso al
programador de tiempos (10), iniciándose el programa automático de descarga.
Con este sistema de maniobra se controla la instalación de tratamiento completa.
34
5.3 Componentes principales de la centrífuga.
Los componentes principales de la centrifuga están representados en el gráfico 4,
mostrado a continuación:
Gráfico 4 Componentes Principales de una centrifuga.
Fuente: Manual Westfalia
Realizado por: Edison Tapia
1. Bastidor
2. Engranaje
3. Tambor (bola)
4. Rodete centrípeto
5. Capó (cubierta o tapa)
6. Motor.
35
5.4 Principios de funcionamiento de la centrífuga
Las mezclas de líquido o de las muestras liquido/sólidos se pueden separar:
- Por gravedad en un recipiente de sedimentación estático, o bien,
- Por fuerza centrífuga en una separadora centrífuga. (Siempre y cuando los
componentes del producto presenten densidades diferentes).
Dado que la fuerza centrífuga de la separadora es mucho más alta que el campo
gravitacional en un recipiente estático, la centrifugación será mucho más rápida que la
separación estática.
5.5 Principio de funcionamiento del tambor
En el gráfico 5 se muestra el principio de funcionamiento del tambor y consta de:
Gráfico 5 Funcionamiento del tambor
Fuente: Manual Westfalia
Realizado por: Edison Tapia
36
1. Salida líquido clarificado
2. Sedimentos
3. Entrada líquida a clarificar.
La separación de los componentes de una mezcla de líquidos formada por una fase
ligera y otra pesada, como por ejemplo: aceite y agua, se realiza en el tambor, en el
interior de un juego de platos.
El juego consta de gran cantidad de platos troncocónicos superpuestos. Cada plato
dispone de nervios distanciadores que forman entre los platos contiguos, intersticios
estrechos exactamente definidos.
Por tanto, el recinto de centrifugación está formado por un conjunto de numerosos
espacios paralelos de escasa altura. De este diseño resulta que el producto tenga una
trayectoria de sedimentación radial muy corta.
Los sólidos:
- Se acumulan en la pared superior de cada uno de los intersticios y se deslizan
fácilmente hacia el acumulador de sólidos.
La superficie lisa de los platos facilita el deslizamiento de los sólidos, favoreciendo la
autolimpieza de dichos platos. En el proceso de centrifugación se separan los
componentes de la mezcla de líquidos (fases ligera y pesada).
37
5.6 Principio de funcionamiento del pistón deslizante de accionamiento hidráulico.
Consta de lo siguiente como muestra el gráfico 6. Gráfico 6 Funcionamiento del pistón de accionamiento hidráulico
Fuente: Manual Westfalia
Realizado por: Edison Tapia
1. Salida componente ligero (rodete centrípeto)
2. Entrada de agua de cierre hidráulico
3. Entrada de producto
4. Recinto de sólidos
5. Expulsión de sólidos (tambor)
6. Pistón deslizante
7. Pistón anular
8. Salida líquido de cierre
9. Salida líquido de apertura
10. Salida componente pesado
11. Salida de sólidos
38
12. Entrada líquido de maniobra
13. Cámara de inyección
14. Salida líquido de maniobra
El líquido de maniobra (generalmente agua) alimentado al tambor en rotación, gira con
él y produce en su interior una elevada fuerza centrífuga. Dicha fuerza se aprovecha
para accionar el pistón anular y el pistón deslizante, que cierra y abre el tambor.
El pistón deslizante y el pistón anular:
Se encuentran, tal como se aprecia en la figura 6, dentro de la parte inferior del tambor
giran con la misma velocidad angular que las demás piezas del tambor y pueden
desplazarse axialmente.
5.6.1 Cierre del tambor
Una vez arrancada la centrífuga se acciona el dispositivo de cierre de agua de maniobra
con ayuda del programador.
El líquido de maniobra agua entra en la cámara de inyección de la parte inferior del
tambor y pasa de aquella por unos conductos a la cámara de cierre, de esta forma se
inicia el cierre del tambor.
El pistón anular pasa a la posición de cierre, la presión del líquido en la cámara de cierre
hace subir el pistón deslizante, lo presiona contra la junta de la parte inferior del tambor
y cierra así el tambor.
5.6.2 Apertura del tambor (descarga)
Mediante el programador se abre el dispositivo de cierre del líquido de maniobra.
39
El líquido de maniobra entra primero en la cámara de inyección y pasa de allí a la
cámara de apertura, luego el pistón anular sube y vacía la cámara de cierre.
El pistón deslizante desciende y deja libre los orificios previstos en la parte inferior del
tambor para la descarga de los sólidos eliminados.
5.6.3 Principio de funcionamiento del rodete
El rodete centrípeto descarga a presión el líquido purificado.
Su principio de funcionamiento es comparable al de una bomba centrífuga
En el gráfico 7 podemos observar un rodete típico:
Gráfico 7 Funcionamiento del rodete
Fuente: Manual Westfalia
Realizado por: Edison Tapia
En la bomba centrífuga:
- La rueda motriz (Impulsor), provista de paletas curvas, gira en el interior de una
carcasa fija;
- El líquido a transportar fluye desde el interior hacia la periferia, pasando por los
conductos de las paletas de la rueda motriz.
40
En el rodete sucede lo contrario:
- El rodete va unido solidariamente al capó de la centrífuga;
- El disco del rodete, provisto de canales, se sumerge en el líquido que gira con el
tambor.
El líquido es recogido por el rodete en finas capas, recorriendo los canales de este
último, en forma de espiral, desde la periferia hacia el centro. De esta forma, la energía
adquirida por el líquido al girar se convierte en energía de presión que permite descargar
el líquido a presión.
La profundidad de inmersión del rodete en el líquido es poca cuando la contrapresión es
baja, pero se puede aumentar estrangulando la válvula ubicada en la línea de descarga.
De esta forma se consigue:
- Un buen cierre hidráulico,
- Una ausencia de aire y espuma satisfactoria y
- Un aumento de la contrapresión.
5.6.4 Principio de funcionamiento del rodete de líquido sonda
El principio de funcionamiento del rodete de líquido sonda es similar al del rodete de
aceite. La capacidad y la contrapresión pueden evaluarse dependiendo de si se emplea
con presión creciente o decreciente. Ejemplo:
El presostato se ajusta 0.5 bares por debajo de la presión del circuito de maniobra.
Presión en el manómetro: 2.0 bar
Ajuste en el presostato: 2.0 bar – 0.5 bar = 1.5 bar.
41
5.6.5 Principio de funcionamiento del engranaje
La centrífuga es accionada por un motor normalizado.
La potencia se transmite por medio de un embrague centrífugo al eje horizontal, y de
este último al eje del tambor mediante un engranaje helicoidal, cuya rueda dentada
acciona al eje vertical. El eje horizontal impulsa al mismo tiempo la bomba de
engranajes adosada, a través de un acoplamiento de seguridad.
5.6.6 Principio de funcionamiento del embrague centrífugo
El embrague centrífugo:
- Lleva al tambor progresivamente a la velocidad de régimen prescrita,
- Protege al máximo el engranaje y el motor.
La corriente y el tiempo de arranque se regulan según el número de zapatas del
embrague.
5.7 Pruebas de laboratorio en el campo
En campo se realiza dos tipos de análisis de laboratorio, el BSW (Basic Sediment
&Water) y API (American Petroleum Institute), mediante los cuales se determina la
eficiencia del sistema de separación, el primer análisis es tomado de la fuente en este
caso del oleoducto antes de iniciarse el tratamiento, a continuación se analiza otra
muestra antes de la entrada de las separadoras de crudo. Finalmente otra muestra del
producto final a la salida de las separadoras. Como se aprecia el primer tratamiento
térmico permite una ligera separación por el incremento de temperatura, para luego
eliminar el agua y sedimentos por completo mecánicamente por centrifugación.
A continuación se muestra una tabla con pruebas realizadas en el campo:
42
Tabla 2 Pruebas de laboratorio de BSW en la estación Sarayacu durante el
proceso de centrifugado.
BSW % BSW % ENTRADA SALIDALINEA
OLEODUCTOBUFFER TANK.
SEPARADORA CRO
SEPARADPRA CRO
07h00 18.8 0.4 0.4 0.3 009h00 18.8 0.4 0.4 0.3 011h00 18.8 0.4 0.4 0.3 013h00 18.8 0.4 0.4 0.3 015h00 18.8 0.4 0.4 0.3 017h00 18.8 0.4 0.4 0.3 0
BSW % BSW % ENTRADA SALIDALINEA
OLEODUCTOBUFFER TANK.
SEPARADORA CRO
SEPARADPRA CRO
07h00 18.9 0.4 0.4 0.3 009h00 18.9 0.4 0.4 0.3 011h00 18.9 0.4 0.4 0.3 013h00 18.8 0.3 0.3 0.2 015h00 18.8 0.3 0.3 0.2 017h00 18.8 0.3 0.3 0.2 0
BSW % BSW % ENTRADA SALIDALINEA
OLEODUCTOBUFFER TANK.
SEPARADORA CRO
SEPARADPRA CRO
07h00 18.8 0.4 0.4 0.3 009h00 18.8 0.4 0.4 0.3 011h00 18.8 0.4 0.4 0.3 013h00 18.8 0.4 0.4 0.3 015h00 18.8 0.4 0.4 0.3 017h00 18.8 0.4 0.4 0.3 0
BSW % BSW % ENTRADA SALIDALINEA
OLEODUCTOBUFFER TANK.
SEPARADORA CRO
SEPARADPRA CRO
07h00 18.8 0.5 0.5 0.4 009h00 18.8 0.5 0.5 0.4 011h00 18.8 0.5 0.5 0.4 013h00 18.6 0.5 0.5 0.4 015h00 18.6 0.5 0.5 0.4 017h00 18.6 0.5 0.5 0.4 0
FECHA: 02/08/08TIME API
FECHA: 03/08/09
FECHA: 05/08/08TIME API
TIME API
FECHA: 04/08/08TIME API
Fuente: Estación Sarayacu
Realizado por: Edison Tapia
43
En las pruebas de laboratorio realizadas entre el 2 y el 5 de agosto del 2008 se puede
observar lo siguiente:
- En el análisis de API existe variación de un día a otro, por la mezcla del crudo.
- De igual manera el porcentaje de agua y sedimento mantiene una variación en la
entrada del oleoducto antes de ingresar al sistema.
- En el “Buffer Tank” se mantiene el porcentaje de agua y sedimento a pesar que se
ha incrementado la temperatura a 63° C.
- Antes de ingresar a las separadoras de crudo apreciamos una ligera disminución en
el BSW, debido al incremento de temperatura en el tanque diario a 72° C que inicia
una primera separación, esto se basa en el principio de separación térmica. El agua
y los sedimentos son drenados constantemente al sistema cerrado de drenajes.
- Después de la primera separación y previo al ingreso a las separadoras de crudo
con una temperatura adecuada, que facilitará al proceso de separación, ingresa a las
separadoras de crudo, donde después del proceso y con un caudal requerido se
procedió a realizar otro análisis donde el resultado es el 0% de BSW del crudo.
- Con este resultado se demuestra que el sistema de separación de crudo funciona
eficientemente, dotando de un combustible limpio al motor y de una temperatura
adecuada al proceso.
A continuación en el gráfico 8 se muestra una unidad booster:
44
Gráfico 8 Unidad Booster
Fuente: Manual Westfalia
Realizado por: Edison Tapia
La función de sistema de alimentación de combustible es proporcionar al motor:
combustible limpio y el flujo requerido a una presión y viscosidad adecuadas.
Los principales componentes son: bombas de alimentación (feeder pumps), bombas
auxiliares (booster pumps) y calentadores de crudo.
Bombas de Alimentación (A) el objetivo de estas bombas, desde el tanque diario, es
abastecer a las bombas booster, un adecuado flujo de combustible y presurizar el
sistema a fin de que el NPSH requerido (Net Possitive Suction Head) de las bombas
45
booster sea superior a la presión de vapor del fluido (combustible), lo cual evita el
fenómeno de cavitación y la consecuente pérdida de eficiencia de la bomba.
Booster Pumps (B) su propósito es: abastecer de combustible a las bombas de
alimentación, antes de ingresar al motor, a la presión de succión adecuada, viscosidad
de diseño (temperatura de diseño) y recirculando el combustible en el sistema principal.
Unidad de fuel oil (C) La unidad de combustible está diseñada para la presurización y
filtrado final del combustible antes de su ingreso al motor. La unidad mantendrá
constante la presión del combustible aún cuando el motor esté detenido.
El combustible no utilizado por el motor es devuelto a la unidad de sobrealimentación
para ser reutilizado. También se reutiliza el combustible limpio, tanto de fugas del
motor como de los filtros finos que se envía al depósito de recolección de la unidad de
combustible.
Por alto nivel en el tanque de recolección, el combustible es bombeado
automáticamente hacia la unidad de sobrealimentación.
La unidad consta de los siguientes componentes principales:
• Filtro fino Triplex
• Depósito de recolección
• Bomba de alimentación de combustible.
• Bomba de retorno de combustible
46
La unidad de combustible está compuesta por una bomba de tornillo de accionamiento
eléctrico y un filtro fino en serie. La línea de retorno o de desfogue está equipada con
una válvula de relevo de de presión y protege a la bomba de averías en caso de uso
inadecuado o una sobrepresión la línea de descarga de la bomba.
El indicador de presión diferencial activa una alarma de alta presión diferencial cuando
por ejemplo, los filtros están obstruidos. Como muestra los gráficos 9 y 10
Gráfico 9 Unidad de combustible
Fuente: Manual Westfalia
Realizado por: Edison Tapia.
47
Gráfico 10 Ajustes del Sistema de Combustible
Fuente: Manual Westfalia
Realizado por: Edison Tapia
5.7.1 Bombas de Alimentación (1)
Las bombas de combustible, feed pumps (1) elevan la presión entre 3 – 7 bar. en el
sistema. Esta presión es controlada mediante la válvula (2) reguladora de presión y el
exceso de flujo retorna a la succión de las mismas.
48
Las válvulas de seguridad (3) de las bombas de combustible deben ser seteadas a 8.5
bar. Estas válvulas protegen a las bombas y tubería en caso de una sobre presión, o en
caso de que la válvula (16) o (15) se encuentren cerradas.
5.7.2 Booster Pumps (5)
Las bombas de circulación (5), tienen por objeto mantener la circulación del
combustible y presurizado el sistema entre 8 y 12 bar, mediante la válvula de
regulación de presión (8).
Las válvulas de seguridad (6) de las bombas de circulación deben ser ajustadas a 15
bares.
5.7.3 Bombas de alimentación de combustible (9)
Las bombas de alimentación de combustible deben permanecer encendidas y
recirculando aún cuando el motor se encontrase en reserva. La presión del combustible
debe ser seteada de 12 a 15 bares, con la válvula de regulación de presión (11).
Las válvulas de seguridad (10) de las bombas de combustible deben ser ajustadas a 17
bares.
49
5.8 Sistema de Combustible del motor
El motor está diseñado para servicio continuo con combustible pesado. El motor puede
ser arrancado y parado con combustible pesado siempre que el sistema de control de
temperatura de combustible se encuentre seteado de 88 a 90 ° C.
A continuación se muestra un gráfico del sistema de combustible del motor Wartsila:
Gráfico 11 Combustible del motor
1
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
1 Tomado de www.wartsila.com
50
En las instalaciones de motores múltiples, un motor determinado está equipado con una
bomba de alimentación de combustible accionada eléctricamente y un filtro dúplex para
proporcionar un caudal de combustible filtrado, a la presión adecuada, con
independencia del número de motores conectados a un sistema de tratamiento externo
común.
La bomba de alimentación de combustible (9) suministra el caudal correcto al motor
luego de pasar a través del filtro dúplex (8). La válvula de control de presión (11)
mantiene la presión de combustible requerida por en el sistema y el motor.
Para evitar daños al equipo de inyección, por efecto de un elemento filtrante roto, una
línea y válvula de control de presión (12) en el lado primario del filtro, actúan como by-
pass del filtro; esto, cuando la caída de presión en el filtro es excesivamente alta. En una
situación de emergencia, y para posibilitar la operación con un filtro en by-pass, el
conducto del by-pass ha sido conectado al lado del motor de la válvula de control de
presión (11).
Un manómetro (5) en el panel local de instrumentos indica la presión de admisión de
combustible, un termómetro (6) indica su temperatura. Un presostato (7) para control de
baja presión de combustible, va conectado al sistema de alarma automático, de
producirse una alarma esta se conecta al sistema Woise, que es la interfase hombre-
máquina controlada mediante dos PLC´s (Programmable Logic Control), dando aviso
de la alarma producida al personal de control.
51
El combustible residual de las bombas de inyección y de las válvulas de inyección es
recogido en un circuito cerrado y separado en un recipiente cerrado que se denomina
recipiente de liqueos, por consiguiente, este combustible una vez almacenado puede ser
reutilizado. Un sistema de tubos separado que va desde el nivel superior del bloque del
motor recoge el aceite residual, el combustible o el agua que fluya cuando se realiza,
por ejemplo, la revisión de las culatas.
Gráfico 12 Generador de energía
Fuente: Estación Sarayacu
Realizado por: Edison Tapia
52
Consta de un motor de combustión interna marca Wartsila y un generador de energía
eléctrica marca ABB.
5.8.1 Motor
A continuación presentamos un corte transversal del motor Wartsila 12Vasa LN y la
descripción de sus partes:
Gráfico 13 Corte transversal del motor
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
53
El bloque del motor está formado en una sola pieza. Los cojinetes principales están
suspendidos. Las tapas del cojinete principal están soportadas por dos tornillos
apretados hidráulicamente y dos tornillos laterales. La cámara de aire de admisión está
conformada en el bloque del motor, así como el colector del agua de refrigeración. El
colector de aceite (cárter) está construido con chapa soldada.
Las tapas del cárter, de metal ligero, cierran herméticamente contra el bloque del motor
por medio de juntas de goma (O-rings).
En un lado del motor, las tapas del cárter están equipadas con válvulas de seguridad que
eliminan la sobrepresión en el caso de una explosión en el cárter. Una tapa incorpora el
agujero de carga de aceite. El cárter está provisto además de un tubo de ventilación que
incluye una válvula de retención. Este tubo se encuentra fuera de la sala de máquinas.
Las camisas de los cilindros de hierro fundido tienen agujeros de refrigeración en la
pestaña superior. En la parte superior, las camisas van selladas contra el bloque
metálicamente y en la parte inferior con dos juntas de tóricas.
Para eliminar el riesgo del pulido o desgaste, la camisa está equipada con un aro
antipulido en la parte superior.
Los cojinetes principales bimetálicos y trimetálicos, son cojinetes totalmente
intercambiables que pueden desmontarse descendiendo la tapa principal del cojinete.
54
Cada cojinete principal va provisto de su gato hidráulico para bajar y elevar la tapa del
cojinete principal.
El cigüeñal está diseñado en una sola pieza y equilibrado por contrapesos, según se
requiera.
Los pistones equipados con un sistema de lubricación de faldilla patentado por Wartsila
Diesel. Las ranuras para los aros superiores están templadas. El aceite refrigerante se
introduce en la cámara de refrigeración a través de la biela. El juego de aros, consiste de
tres aros de compresión cromo-plateados y un aro rascador también cromado y cargado
por resorte.
La culata, de acero fundido especial, se fija por medio de cuatro tornillos apretados
hidráulicamente. El diseño de la culata es de doble pared y el agua de refrigeración es
forzada desde la periferia hacia el centro, proporcionando una eficiente refrigeración en
áreas importantes.
Los aros de asiento de las válvulas son también recambiables y están fabricados de una
aleación de hierro fundido especial, totalmente resistente a la corrosión y picaduras.
Las válvulas de escape, también con asientos recubiertos de estellite y vástagos
cromados, cierran contra los anillos de asiento directamente refrigerados.
55
El árbol de levas, formado por piezas que integran las levas para cada cilindro. Los
apoyos son piezas separadas y; por consiguiente, es posible extraer una leva del árbol
fácilmente por el costado.
Las bombas de inyección incorporan el rodillo de accionamiento y normalmente pueden
ser cambiadas sin ajuste alguno. Las bombas y tuberías están situadas en un espacio
cerrado, aislado térmicamente para el funcionamiento con combustible pesado.
Los turbocompresores están situados normalmente en el extremo libre del motor. En un
motor en V hay dos turbocompresores, uno para cada línea de cilindros.
Los enfriadores de aire de carga, están fabricados con elementos insertables y
desmontables, habiendo en los motores en V dos idénticos, uno para cada línea de
cilindros.
El sistema de aceite lubricante incluye una bomba de engranes (recomendada para alta
viscosidad del fluido y presión moderada), filtro de aceite, enfriador con válvula
termostática, filtro centrífugo en by-pass y una electrobomba de prelubricación. El
colector de aceite (cárter) está dimensionado para el volumen total de aceite necesario, e
independientemente del número de cilindros, todos los motores pueden funcionar con
colector (cárter) húmedo, o bien seco.
El aceite lubricante debe realizar una serie de funciones en el motor y al mismo tiempo
mantener ciertos limites de calidad. El aceite realiza las siguientes funciones en el
56
motor: lubrica, enfría componentes, sella, neutraliza, transporta impurezas, previene la
corrosión. La utilización de combustibles pesados requiere de una selección adecuada
de los aceites lubricantes. Debido a esto, es de primordial importancia el tipo de aceite
utilizado en el motor, dado que, después del combustible el costo del aceite es el más
alto de los costos de operación del motor.
En el sistema de arranque, la alimentación de aire a los cilindros, es controlada por un
distribuidor de aire de arranque accionado por el árbol de levas.
El funcionamiento del motor es de 4 tiempos, sobrealimentado, refrigerado, y de
inyección directa.
Se denomina ciclo (o motor) de cuatro tiempos el que precisa cuatro carreras del pistón
o émbolo (dos vueltas completas del cigüeñal) para completar el ciclo termodinámico.
Estos cuatro tiempos son:
Gráfico 14 Ciclo de cuatro tiempos de un motor
Fuente: Manual Westfalia
Realizado por: Edison Tapia
57
Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla aire
combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido
por compresión. La válvula de admisión permanece abierta, mientras que la de escape
está cerrada.
Segundo tiempo o compresión: Al llegar al final de carrera inferior, la válvula de
admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del
pistón.
Tercer tiempo o explosión: Al llegar al final de carrera superior el gas ha alcanzado la
presión máxima. En los motores diesel, se inyecta el combustible que se autoinflama
por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una
vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura en
el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única
fase en la que se obtiene trabajo.
Cuarto tiempo o escape: En esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente,
los gases de la combustión a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al
llegar al final de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión,
reiniciándose el ciclo.
A continuación en el gráfico 15 podemos observar un generador Wartsila:
58
Gráfico 15 Generador
Fuente: Estación Sarayacu
Realizado por: Edison Tapia
Para realizar la conversión de energía mecánica en eléctrica, se emplean generadores o
alternadores, que constan de los siguientes componentes fundamentales mostrados en el
gráfico 16:
59
Gráfico 16 Componentes del estator
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
5.8.2 El estator
Armadura metálica, que permanece estático, cubierta en su interior por hilos de cobre,
que forman diversos circuitos.
El núcleo del estator está formado por láminas de acero al silicio de alta calidad y bajas
pérdidas. Estas son moldeadas y juntadas para formar el núcleo. El espesor es de 0,5
mm, aislado en ambos lados. En el gráfico 17 podemos observar el núcleo del estator.
60
Gráfico 17 Núcleo del estator
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
El marco y las cubiertas son de acero forjado, las cubiertas y el medio del núcleo están
soldadas. Los Armazones de los cojinetes están atornillados a las cubiertas. Como se
muestra en el gráfico 18.
Gráfico 18 las cubiertas y el medio del núcleo
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
61
5.8.3 El rotor.
Está en el interior del estator y gira accionado por la turbina. Está formada en su parte
interior por un eje y en su parte más externa por circuitos, que se transforman en
electroimanes cuando se les aplica una pequeña cantidad de corriente.
El Rotor esta diseñado para soportar las vibraciones y esfuerzos causados por el motor
a velocidades de hasta 120% la velocidad nominal. Cuando el rotor gira a gran
velocidad, debido a la energía mecánica aplicada en las turbinas, se genera corrientes en
los hilos de cobre del interior del estator. Estas corrientes proporcionan al generador la
denominada fuerza electromotriz, capaz de producir energía eléctrica a cualquier
sistema conectado a él.
La velocidad crítica de rotación es de 1.5 veces la velocidad nominal de
rotación.
El eje está fabricado en acero forjado.
Los polos están hechos de láminas de acero moldeadas y juntadas; además están
provistos de un devanado amortiguador.
Las salientes de los polos están atornilladas al rotor.
El puente de diodos se encuentra en la campana de la excitatriz la cual esta
montada en el eje.
En el gráfico 19 observamos el rotor:
62
Gráfico 19 Rotor
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
5.6.4 Devanado y Aislamiento:
Los devanados son están constituidos por bobinas de cobre.
La bobina completa y las estructuras que la soportan son impregnadas con resina
epóxica para asegurar la integridad estructural de los devanados. Al mismo tiempo
incrementa la resistencia a la humedad.
Los anillos de soporte en los extremos de los devanados son impregnados con la bobina.
Excelente Resistencia Mecánica del devanado.
Los devanados del rotor son fabricados usando láminas aisladas rectangulares de cobre,
se utilizan capas múltiples.
5.8.5 Terminales
Los terminales del estator y del punto neutral están localizados en la parte superior del
generador.
Los terminales para la excitación y el equipo de control están localizados en la caja de
terminales auxiliares.
63
Los transformadores para la excitación están instalados en la caja de terminales.
A continuación se muestra un gráfico de las terminales:
Gráfico 20 Terminales
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
5.8.6 Enfriamiento:
El generador es enfriado por un ventilador instalado en el eje del generador. El aire
fresco es admitido a través de filtros y soplado sobre los devanados. El aire de salida es
enviado de vuelta hacia fuera del generador. Como se muestra en la figura:
64
Gráfico 21 Generador de enfriamiento
Fuente: Manual Westfalia
Realizado por: Edison Tapia
5.8.7 Chumaceras y lubricación:
El generador está provisto de chumaceras de camisa partida. La chumacera del lado
libre es aislada eléctricamente, la chumacera están asentadas esféricamente para facilitar
su mantenimiento.
La chumacera del lado acoplado está diseñada para soportar las cargas producidas por
mal alineamiento y el peso del rotor.
65
Gráfico 22 Chumacera
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
Gráfico 23 Banco de resistencias (Load Bank)
Fuente: Estación Sarayacu
Realizado por: Edison Tapia
66
Es un banco o grupo de resistencias con distintos valores en sus fases, se encarga de
disipar la energía eléctrica remanente, y así permitir que el generador trabaje con una
carga adecuada.
La marca es AVTRON modelo K875A, este modelo está diseñado para pruebas
industriales y para ser utilizado en exteriores.
La energía eléctrica es transformada en calor por las resistencias, este calor puede ser
removido desde el load bank a través de los ventiladores de enfriamiento. Si hay alguna
restricción o parada de los ventiladores, el load bank puede sobrecalentarse e incluso
incendiarse.
El load bank está diseñado para desfogar el aire en forma vertical y mantener un balance
resistivo de carga por factor de potencia. La capacidad total de carga consta de varias
etapas. Es trifásico y está formado por dos módulos, cada modulo contiene un
ventilador con motor trifásico de 480 VAC, 60 Hz, 10hp a 1750 rpm.
El motor del ventilador es controlado por un arrancador y tiene una protección de sobre
corriente formada por tres fusibles y un relé de sobrecarga.
El relé de sobrecarga no tiene un seteado automático, por esta razón se lo debe operar
manualmente.
67
El switch de presión diferencial tiene un relé de enclavamiento de seguridad que trabaja
con los controles de suministro de carga para evitar aumentar la carga, si las resistencias
del módulo sobrepasan los 375 o F de temperatura.
El load bank está formado con láminas de hierro y aleación de aluminio que lo hace
muy robusto. Los elementos de las resistencias están montados sobre esta estructura,
también los contactores de carga e enfriadores.
Los elementos resistivos son de tipo puerco espín, totalmente suspendidos a lo largo de
su longitud, aislados del panel, el motor, el relé de sobrecarga, los fusibles y de la
bornera de conexión. El panel incluye un calentador y controlador de temperatura, el
cual puede ser usado para prevenir la condensación en el tablero de control.
En el gráfico 24 se muestra un banco de cargas sus ventiladores.
68
Gráfico 24 Ventiladores del Load Bank
Fuente: Estación Sarayacu
Realizado por: Edison Tapia
69
5.9 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO
El mantenimiento necesario para los motores depende principalmente de las condiciones
de funcionamiento. Los periodos indicados en este programa son tan sólo valores
orientativos, pero no deben sobrepasarse durante el periodo de garantía. Cuando se
utilice gasóleo o combustibles intermedios de calidad relativamente buena, los
intervalos de mantenimiento se pueden alargar considerablemente según la carga del
motor.
1 En todos los trabajos de mantenimiento, observar la máxima limpieza y orden.
2 Antes del desmontaje, verifiquen que todos los sistemas afectados estén purgados o
despresurizados. Después del desmontaje, cubran inmediatamente los conductos de
aceite lubricante, combustible y aire de arranque con cinta adhesiva, tapones,
trapos limpios o similares.
3 Cuando se cambie una pieza desgastada o averiada, provista de una marca de
identificación indicando el número de cilindro o cojinete, marcar la nueva pieza
con el mismo número en el mismo punto. Cada cambio deberá ser anotado en el
diario de motores y se indicará claramente la razón.
4 Siempre renovar toda la guarnición, aros de cierre, tuercas, al hacer el
mantenimiento.
5 Al volver a montar, verificar que todos los tornillos y tuercas estén apretados y
asegurados en los casos que así se requiera.
En las siguientes tablas podemos observar los intervalos recomendados por el fabricante
y los pasos principales para poder ejecutarlos.
70
Tabla 3 Intervalo: cada dos días independientemente de que el motor este o no funcionando
Pre lubricación automática Comprobar el funcionamiento
Cigüeñal Motor diesel: con el motor parado, girar el cigüeñal a una nueva
posición
Proceso de arranque Arranque de prueba (si el motor está preparado)
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
Tabla 4 Intervalo: Cada cincuenta horas de mantenimiento
Enfriadores de aire Comprobar el tubo de purga en los enfriadores de aire Sistema de enfriamiento de agua Comprobar el nivel de agua en el sistema de enfriamiento,
nivel de tanque de expansión y la presión estática en los circuitos de circulación del motor
Biela Comprobar el apriete de los tornillos de sujeción de la biela, comprobar todos los tornillos que hayan sido aflojados. Nota: Bombear a la presión especificada.
Filtros de combustible y lubricante
Comprobar los indicadores de caída de presión. Cambiar los cartuchos de filtro si indica alta presión.
Manómetros de presión y temperatura, indicadores de carga, etc.
Tomar lecturas y anotarlas, utilizando un formato, también anotar la carga del motor.
Regulador Actuador
Comprobar el nivel de aceite en el regulador Comprobar el nivel de aceite y si existe alguna fuga.
Sistema de inyección de combustible
Comprobar la pérdida de combustible. Comprobar la pérdida de combustible de las bombas y toberas.
Carter de aceite Comprobar el nivel de aceite, utilizando la varilla sonda y añadir el aceite consumido.
Cojinetes principales Comprobar el apriete de los tornillos de los cojinetes Intervalo: Cada cincuenta horas de mantenimiento
Turbosoplante Limpiar el compresor con agua a presión Turbocompresor Comprobar el nivel de aceite y chequear posibles fugas
Cambiar el aceite en los 2 compartimentos después de las primeras 100 horas de servicio
Mecanismo de válvulas Comprobar la holgura de las válvulas, en motores nuevos y reparados.
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
71
Tabla 5 Intervalo: Cada 250 horas de mantenimiento
Filtro centrifugo Limpiar filtro centrifugo, con más frecuencia si fuera
necesario. Recordar abrir la válvula anterior al filtro
Mecanismo de control Mantenimiento del mecanismo de control
Comprobar su movimiento libre, limpiar, lubricar.
Turbosoplante Limpiar la turbina con agua inyectada, más a menudo de
ser necesario
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
Tabla 6 Intervalo: Cada 500 horas de mantenimiento
Circulación de agua Comprobar la calidad de agua
Comprobar el contenido de aditivos
Presión de cilindro Comprobar la presión del cilindro
Anotar la presión máxima de todos los cilindros
Aceite lubricante Tomar muestras de aceite, en una nueva instalación o
después del cambio a una nueva marca y realizar el
análisis.
Turbosoplante Cambiar el aceite lubricante en el turbosoplante
Tener cuidado de que el aceite de la turbina no se
mezcle con el del motor.
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
72
Tabla 7 Intervalo: Cada 1000 horas de mantenimiento
Filtro de aire (adosado) Limpiar el filtro de aire del turbo
Retirar el filtro y limpiar de acuerdo a las instrucciones
del fabricante.
Automatización Comprobar la función de la alarma y mecanismo de
parada.
Bomba de alimentación de
Combustible eléctrica
Volver a engrasar la bomba de alimentación en
funcionamiento.
Bomba de pre lubricación Volver a engrasar la bomba de pre lubricación en
funcionamiento
Filtro de combustible Sustituir los cartuchos del filtro por otros nuevos
Limpiar la tela metálica y alojamiento del filtro.
Sustituir los cartuchos por otros nuevos.
Filtro de aceite lubricante Sustituir los cartuchos del filtro por otros nuevos
Drenar la carcasa del filtro, limpiar la tela mecánica y el
alojamiento
Sustituir los cartuchos del filtro por otros nuevos.
Válvulas Comprobar la condición de las válvulas.
Comprobar que las válvulas de admisión y escape se
mueven libres en sus guías. Esto se lo debe realizar
cuando el motor ya tenga algunas horas de parado.
Comprobar la holgura de la válvulas
Comprobar la estanqueidad del cilindro, válvulas y
pistones.
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
73
Tabla 8 Intervalo: Cada 2000 horas de mantenimiento
Enfriadores del aire Comprobar el lado del agua en los enfriadores de aire.
Comprobarlos y la primera vez si es preciso, limpiar el
lado del agua.
Válvulas de inyección Comprobar las válvulas de inyección.
Probar la presión de apertura. Desmontar y limpiar
toberas. Comprobar el recorrido de la aguja, muelles.
Aceite lubricante Cambiar el aceite, con el recomendado por el fabricante
Tomar muestras para analizarlas.
Al cambiar el aceite, limpiar todo el cárter.
Instrumentos de medición Comprobar los instrumentos de medición.
Comprobar los manómetros de presión y temperatura
Sustituir los defectuosos.
Regulador Cambiar el aceite en el regulador
Dispositivo de sobrevelocidad
Mecánica
Comprobar el funcionamiento del dispositivo de
velocidad.
Mecanismo de sobrevelocidad
Eléctrico-Neumático
Comprobar el funcionamiento de sobrevelocidad
eléctrico- neumático y la velocidad de disparo.
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
74
Tabla 9 Intervalo: Cada 10 000 horas de mantenimiento
Engrane de los ejes de contrapeso
Inspeccionar el engrane de los ejes de contrapesos Renovar piezas de ser necesario
Engrane eje de levas Inspeccionar el engrane intermedio Biela Inspeccionar el cojinete de cabeza de biela
Cambiarlo de ser necesario. Medir el alojamiento. Culatas Revisión general de la culata
Desmontar y limpiar la cara inferior, los orificios de admisión y escape. Rectificar las válvulas.
Camisa de los cilindros Inspeccionar las camisas de los cilindros Medir el diámetro, reemplazarlas si se han excedido los limites de desgaste.
Camisa de los cilindros Inspeccionar el lado de agua de la camisa Extraer la camisa de un cilindro, inspeccionar el lado del agua. Si los depósitos son de grosor superior a 1 mm. Limpiar todas las camisas y el espacio de agua del bloque del motor.
Engrane de accionamiento regulador
Inspeccionar el engrane de acción – regulador Renovar piezas si fuera necesario.
Bomba de agua HT Inspeccionar la bomba de agua de HT Desmontar y verificar.
Engrane bomba HT Inspeccionar el engrane de acción Válvula termostática de agua HT
Limpiar e inspeccionar la válvula termostática de agua HT. Limpiar y comprobar el elemento termostático, cono de válvula y los cierres
Bomba de agua LT Inspeccionar la bomba de agua de LT Desmontar y verificar.
Engrane acción bomba LT Inspeccionar el engrane de acción Renovar piezas si fuese necesario.
Válvula termostática de agua LT
Limpiar e inspeccionar la válvula termostática, cono de válvula en el cuerpo y los cierres.
Bomba de aceite Inspeccionar la bomba de aceite Renovar piezas si fuese necesario.
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
75
Tabla 10 Intervalo: Cada 10000 horas de mantenimiento
Engrane de acción bomba de
aceite
Inspeccionar el engrane de acción, bomba de aceite
Renovar piezas de ser necesario
Válvula termostática del aceite Limpiar e inspeccionar la válvula termostática de aceite
Limpiar y comprobar el elemento termostático, Chequear la
holgura.
Pistón, bulón del pistón Inspeccionar los pistones y los aros de pistón.
Extraer, inspeccionar y limpiar. Comprobar la altura de la
ranura de los aros.
Comprobar los anillos de cierre de los bulones del pistón.
Renovar el juego completo de aros
Válvula de arranque Comprobar la válvula de arranque en la culata, renovar partes
de ser necesario.
Turbocompresores Cambiar los cojinetes en los turbocompresores.
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
76
Tabla 11 Intervalo: Cada 24000 horas de Funcionamiento
Ejes de contrapesado balancín Inspeccionar los cojinetes de los ejes de contrapesado.
Extraer un casquillo para su inspección. Si esta malo comprobar otros dos. Reemplazarlos de ser necesario.
Bielas Renovar el casquillo de pie de biela Inspeccionar la articulación de la biela del soporte.
Acople flexible Comprobar acople flexible. Desmontarlo y cambiarlo de ser necesario
Pernos de anclaje Comprobar el apriete de los pernos de anclaje Regulador Comprobar el funcionamiento y ajuste del regulador
Renovar partes gastadas Enchufe hidráulico Comprobar función Válvula automática de arranque Revisión general de la válvula
Renovar partes con desgastes Dispositivo sobrevelocidad mecánico
Revisión general Comprobar funcionamiento y velocidad de disparo
Pistones Inspección de los pistones Los componentes del pistón deben desmontarse para la inspección exterior entre la faldilla y la corona Inspeccionar y limpiar los espacios de aceite
Distribuidor aire de arranque Revisión general del distribuidor de aire de arranque Renovar las piezas con desgaste
Eje de levas Inspeccionar los cojinetes Renovar si fuese necesario.
Cigüeñal Inspeccionar el cojinete principal Efectuar la inspección de acuerdo al tipo de cojinete montado
Bombas de inyección Limpiar e inspeccionar las bombas. Renovar las piezas con desgaste. Renovar el tapón de erosión
Dispositivo virador Cambiar el aceite en el dispositivo virador Árbol de arrastre
Mecanismo de válvulas Comprobar los cojinetes del mecanismo de válvulas
Fuente: Manual Wartsila
Realizado por: Edison Tapia
77
CAPÍTULO VI
78
CAPÍTULO VI
6. Sistema de gestión integrado
El desarrollo hidrocarburífero demanda adecuados procedimientos enmarcados sobre
todo en lineamientos de protección ambiental y que para nuestro país se halla
reglamentado a través de las leyes de protección ambiental generales y específicas, tal
es el caso del Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria y particularmente
el Reglamento Sustitutivo del Reglamento Ambiental para las Operaciones
Hidrocarburíferas en el Ecuador.
Mas allá del cumplimiento estricto de la ley es necesaria la aplicación de conceptos
básicos de protección ambiental, demandados por una necesidad global de
aprovechamiento de recursos naturales sin afectación o con la mínima implicación en el
medio ambiente, tal que se garantice un desarrollo social sustentable, que al momento se
ha constituido en un requerimiento universal.
En este sentido para el Proyecto de Desarrollo del Campo Villano (PDCV) se han
planteado y ejecutado estudios de impacto ambiental que han llevado a la formulación
de Planes de Manejo Ambiental (PMA) que es necesario cumplir a cabalidad, para lo
cual Agip Oil Ecuador, desarrolla el Plan General de Monitoreo Ambiental, del que se
desprenden planes específicos (descargas, recursos hídricos, emisiones, aire, ruido,
fauna, etc.) que serán implementados a lo largo de la fase de operaciones en el Campo
79
Villano y sobre los que se realiza más adelante, una breve descripción y
fundamentación.
6.1 Objetivo
El cumplimiento del Plan General de Monitoreo Ambiental pretende alertar
tempranamente para minimizar o eliminar los impactos ambientales negativos que se
pudieran suceder como producto de la ejecución de la fase de operaciones en el Campo
de Desarrollo Villano (CDV). En este sentido el cumplimiento de un Plan General de
Monitoreo asegura que se pueda satisfacer los requerimientos de los Planes de Manejo
Ambiental preparados para esta proyecto.
El cumplimiento del Plan General de Monitoreo permitirá además la identificación
oportuna, documentación y registro de los impactos en los distintos componentes
ambientales en el Campo Villano, que conllevarán consecuentemente a la toma de
medidas oportunas para control y operación del campo de producción petrolera.
6.2 Plan de monitoreo
A continuación se desarrolla el plan de monitoreo, que básicamente define los planes
que se deben desarrollar considerando los distintos componentes ambientales y que se
contienen en los siguientes planes específicos, que se fundamentan a continuación.
80
6.3 Plan de monitoreo de descargas
Este plan es uno de los más importantes desarrollados para la fase de operaciones y
responde a la necesidad de monitorear y controlar las distintas descargas de aguas en las
áreas donde se realizan operaciones en el Campo de Villano, considerando el entorno
del medio en que se desarrolla el proyecto.
En este sentido a fin de evitar la potencialidad de que ocurran afectaciones al medio
hídrico, a través de las descargas que se producen desde el proyecto, se formula un Plan
de Monitoreo de Descargas Líquidas, que permitirá el seguimiento y evaluación de las
mismas, mediante el muestreo y análisis de laboratorio para verificar el cumplimiento
de límites permisibles de parámetros identificados de interés y normados en la
reglamentación ecuatoriana vigente. Este plan se complementa con el Plan de
Monitoreo de Recursos Hídricos, justamente para poder mantener el criterio de la
reglamentación en el aspecto referido al control del cuerpo receptor mediante los
análisis en el punto de inmisión.
En este Plan (SGI-DC-007), que se revisa periódicamente para adaptarlo a las
condiciones operativas, y que se basa en el Plan de Monitoreo aprobado por la DINAPA
se definen los distintos tipos de descargas y sitios apropiados para su seguimiento, así
como el calendario de muestreo en función de los lineamientos y recomendaciones
establecidas en el Plan de Manejo Ambiental (PMA) y de los resultados obtenidos de
los monitoreos anteriores realizados por la empresa.
81
6.4 Plan de monitoreo de recursos hídricos
Complementariamente al Plan de Monitoreo de Descargas Líquidas, de acuerdo a las
recomendaciones del PMA es necesario monitorear la calidad de los recursos hídricos
de los principales cauces naturales receptores de las descargas en las distintas áreas en la
que se producen operaciones y existe la influencia de las descargas.
En este sentido se han planteado cuatro sitios de interés, así: CPF, Villano, Sarayacu y
Baeza, identificando el receptor principal de las descargas sobre el cual se realiza el
seguimiento con muestreos y análisis de laboratorio para distintos parámetros que
permitan una adecuada caracterización y determinación de índices de calidad de
acuerdo a procedimientos adoptados y estandarizados por organizaciones y bibliografía
especializadas.
El Plan elaborado , igualmente actualizado periódicamente (SGI-DC-008), permite
concretar y dar los lineamientos para la implementación del seguimiento, así como las
recomendaciones de procedimientos bibliográficos adecuados para el análisis e
interpretación de resultados, asociados a un calendario recomendado como adecuado
para tener un control eficiente.
Los parámetros establecidos para control, de acuerdo a este Plan, están basados con
otros parámetros adicionales que permiten caracterizar el recurso hídrico y determinar
índices de calidad que reflejen la variación en el tiempo.
82
6.5 Plan de monitoreo de desechos sólidos
Una de las actividades identificadas como potencialmente productora de impactos
negativos, constituye indudablemente la generación de desechos sólidos como producto
de las operaciones de Campo Villano. En función de lineamientos del PMA se ha
elaborado un Plan Operativo de Manejo de Desechos Sólidos y Líquidos para la fase de
operaciones (POMD), en el mismo que se dictan los procedimientos para manejo
transporte y disposición final de los desechos (SGI-DC-018).
Complementariamente a la existencia del POMD, como parte del programa de
monitoreo se plantea un Plan de Monitoreo de Desechos Sólidos (SGI-DC-009)
tendiente a dar seguimiento sistematizado de la gestión de desechos y de esta manera
asegurar un adecuado cumplimiento del Plan Operativo.
En el plan de monitoreo se plantean los procedimientos generales para seguimiento en
sus distintos componentes y las recomendaciones concretas para análisis y evaluación
de resultados, que permitirán tomar decisiones oportunas en la gestión de residuos
sólidos.
En resumen el monitoreo de residuos se basa en el seguimiento a los desechos no
peligrosos y a aquellos caracterizados como peligrosos.
6.6 Plan de monitoreo de biorremediación de suelos
Las actividades operativas y los propios procesos generan desechos, fundamentalmente
materiales contaminados con crudo y combustibles que pueden ser recuperados
mediante técnicas de biorremediación, fundamentalmente en suelos. Es así que en el
83
CPF, durante la etapa constructiva se habilitó un sitio diseñado exclusivamente para
estas actividades y que se utilizará en la fase de operaciones para la recuperación de
suelos contaminados con crudo o combustibles. De manera adicional también los
sistemas de tratamiento de aguas servidas generan como subproducto del tratamiento
lodos de desechos deshidratados previo a su disposición final, por lo que este sitio es
utilizado de manera complementaria para cumplir con este segundo objetivo que se
adapta plenamente a los procesos de biorremediación como fuente de nutrientes
orgánicos necesarios en dichos procesos, cuando estos son requeridos para
biorremediación.
En este sentido se ha desarrollado un Plan de Monitoreo de Biorremediación de Suelos
(SGI-DC-010) tendiente a registrar y sistematizar dicha información como parte de este
seguimiento general de gestión ambiental en el Campo de Desarrollo Villano.
Este plan concretamente persigue la caracterización del desecho, la evaluación del
proceso y el registro de disposición, como parte del Plan Operativo de Manejo de
Desechos.
6.7 Plan de monitoreo de calidad de aire
Indudablemente uno de los componentes de importancia para su seguimiento constituye
el monitoreo de la calidad de aire en las áreas de mayor incidencia de los procesos de
operaciones en esta fase de producción y transporte de crudo. Para ello se han
identificado dos elementos principales en el seguimiento a la calidad de aire como
producto de las emisiones, esto es la determinación de la calidad de aire ambiental y la
evaluación de fuentes fijas de emisión de las distintas locaciones de operación.
84
En función de estos elementos se ha desarrollado un Plan de Monitoreo de Calidad de
Aire (SGI-DC-011) que permite la identificación de áreas y equipos que tienen
incidencia en la calidad del aire y que por consiguiente permitirá la mitigación de
impactos asociados a la calidad de aire.
Este plan permite la generación y registro de información, así como la evaluación de
resultados en concordancia con criterios de calidad adoptados por organizaciones afines,
y con respaldo bibliográfico que permite sustentar los procesos de evaluación para
obtener criterios prácticos en las decisiones que se tengan que asumir para mitigar
afectaciones en caso de que ello suceda.
6.8 Plan de monitoreo de ruido
Como un elemento adicional al Plan General de Monitoreo Ambiental desarrollado con
para los componentes anteriores surge otro elemento asociado a la calidad Ambiental y
tiene que ver concretamente con las emisiones de ruido y que por lo tanto con el mismo
concepto de seguimiento es necesario monitorear las áreas y equipos de emisión de
ruido, que si bien son menos incidentes en etapas previas del proyecto, no son menos
importantes, por lo que en concordancia con el PMA se introduce este elemento para ser
considerado en los planes de monitoreo, tomando en cuenta inclusive que se encuentra
regulado en la legislación ecuatoriana aplicable.
Es así que se ha desarrolla un Plan para Monitoreo de Ruido (SGI-DC-012), que
permite asociar este elemento a la calidad ambiental en los distintos sitios de actividades
para operación del Bloque 10.
El monitoreo se realizará una vez al año en todos los sitios de operación.
85
6.9 Plan de monitoreo de fauna
Manteniendo la concordancia con los lineamientos del PMA, con las directrices
entregadas por la DINAPA y como parte de este plan general es necesario realizar el
monitoreo de biodiversidad en el aspecto concreto de la fauna.
El plan desarrollado tiene características temporales, únicamente con fines de
evaluación, sobre todo para identificar las especies más sensibles al desarrollo de los
procesos de producción.
En general este plan (SGI-DC-013) se fundamenta en la información existente de las
campañas previas de monitoreo y en la necesidad de complementar esta información de
acuerdo a los requerimientos del PMA.
De acuerdo a las directivas del Plan de Manejo Ambiental a partir del año 2005 se
realizará una vez por año en los mismos sitios que durante los 5 años anteriores se ha
venido monitoreando, para mantener una continuidad de la información. Los sitios de
monitoreo se presentan en el resumen del acápite 3.10 de este documento.
6.10 Plan de monitoreo del éxito de la revegetación
Al igual que el plan de monitoreo de fauna, es necesario mantener la continuidad del
seguimiento realizado a las actividades constructivas, que involucraron medidas de
recuperación como parte de aquellas establecidas para mitigación de los impactos
86
ambientales causados por la intervención de áreas de bosque natural. En ese sentido el
seguimiento a los procesos de revegetación es importante para garantizar la
recuperación de zonas intervenidas y minimizar impactos asociados como pérdida de
suelo, modificación de hábitats, etc.
En función de ello se ha establecido un cronograma de monitoreo basado en los
lineamientos del PMA y que consiste en dar seguimiento a los procesos de revegetación
a los 3, 6, 12 y 24 meses luego de realizada las actividades de siembra de especies en las
distintas áreas que se intervienen y que son sujetas de recuperación mediante procesos
de revegetación, de tal manera que se asegura su prendimiento y desarrollo definitivo y
por consiguiente la recuperación paulatina de las áreas intervenidas.
Para el año 2007 todas las intervenciones tienen más de 24 meses de siembra y están en
pleno proceso de recuperación. Sin embargo durante el año 2007 se realizarán
actividades de mantenimiento y mejoramiento de las revegetaciones realizadas en
periodos anteriores.
6.11 Plan de inspección y mantenimiento de tanques y simulacros
Como parte del cumplimiento del RAOHE (DE 1215), en la parte pertinente a tanques
en los artículos 25 y 71 fundamentalmente se establece un plan de inspección y
monitoreo de tanques en base de listas de chequeo (SGI-RG-038), verificadas
mensualmente. Así mismo durante el año 2006 se continuará con el mantenimiento y
limpieza de tanques de almacenamiento de acuerdo a una programación que será
87
definida por el departamento de operaciones en el campo en función de las necesidades
operativas.
Adicionalmente como parte del programa de mantenimiento preventivo, el control del
mantenimiento de los elementos constitutivos e instrumentación de tanques se lo realiza
mediante la utilización de un software especializado denominado “MÁXIMO” que
controla las actividades, materiales y equipos utilizados en el mantenimiento.
Así mismo se continuará con lo que regularmente se ha realizado durante los últimos
años, respecto de los simulacros de control de derrames, esto es, mantener actualizado y
capacitado al personal en el manejo del Plan de contingencias contra derrames de
petróleo mediante la realización de por lo menos un simulacro anual en un sitio
escogido de entre los diferentes puntos de control establecidos en el plan de
contingencias, fundamentalmente encaminados a la Línea de Flujo entre Villano y CPF
y en el Oleoducto Secundario, entre el CPF y la población de Baeza . Evidencia de estos
simulacros se registrará a través del Sistema de Gestión Ambiental dentro del Sistema
Integrado de Gestión.
De acuerdo a la reglamentación, Art. 71 literal d.2 se presentará anualmente, a la
DINAPA, un informe de inspección y mantenimiento de tanques, así como la
evaluación de los simulacros y capacitaciones realizados.
88
6.12 Seguimiento
Importante acción en el cumplimiento de estos planes corresponde el seguimiento que el
Departamento de Medio Ambiente de Agip Oil Ecuador dará a la aplicación de cada una
de las actividades y planes desarrollados, es así que de acuerdo a los calendarios y
cronogramas establecidos para cada uno se ha realizado un cronograma general que
resume los planes específicos y mediante el cual se podrá dar seguimiento particular y
en el tiempo a cada uno de ellos, de acuerdo a la programación para el año 2007
presentada en el capítulo 3.10.
Complementariamente es importante considerar que la documentación generada como
parte del seguimiento a los distintos planes servirá de soporte para el control y
auditorías por parte de entidades de control gubernamental y de medición de desempeño
como parte del Sistema de Gestión.
6.13 Análisis de resultados
El cumplimiento de cada uno de los planes generará información que deberá ser
analizada de acuerdo a las recomendaciones formuladas de manera específica para cada
plan, en función de los lineamientos y objetivos específicos perseguidos por cada uno
de ellos.
En general el análisis e interpretación de resultados deberá servir para recomendar
acciones y medidas apropiadas en cada uno de los ámbitos de control con la finalidad de
asegurarse la eliminación o mitigación de impactos ambientales, paralelamente al
89
cumplimiento de lineamientos y estándares fijados por la reglamentación y leyes del
estado ecuatoriano o adoptados por este proyecto para su cumplimiento en beneficio de
principios de protección ambiental.
6.14 Presentación de resultados
Los resultados de los planes de monitoreo se documentarán en informes que contengan
los análisis de resultados, respaldados por la información de campo, de acuerdo a los
calendarios y períodos establecidos en cada uno de los planes.
La información estará clasificada adecuadamente de tal manera que sea de fácil acceso
y será conocida de manera individual por todas las supervisiones de operación y
desarrollo tal que permitan tener observaciones y decisiones inmediatas en caso de que
en alguno de ellos se recomiende acciones correctivas y necesariamente serán
reportados de acuerdo a la legislación a las entidades de control respectivas,
principalmente la Dirección Nacional de Protección Ambiental (DINAPA) y la Unidad
Ambiental Minera (UAM) del Ministerio de Energía y Minas, el Consejo Nacional de
Electrificación (CONELEC), Petroecuador y Ministerio del Ambiente, según sea el
caso.
En todos los casos la información será accesible de manera permanente a través del
Departamento de Protección Ambiental de Agip Oil Ecuador.
90
6.15 Personal y Equipo Requerido
Dependiendo del tipo de plan implementado se requerirá cierto personal y equipo
especializados, en cuyo caso en la formulación de los planes respectivos se dan las
recomendaciones mínimas en cuanto al requerimiento de personal, equipo y logísticas
necesarios. Por los requerimientos propios de la reglamentación, los monitoreos serán
contratados a través de empresas especializadas previamente calificadas por la DINAPA
y contratadas por Agip Oil Ecuador.
El departamento de Protección Ambiental tomará las previsiones contractuales
correspondientes de tal manera que se puedan ejecutar los distintos planes de acuerdo al
calendario y en los tiempos previstos, así como la sistematización y organización de la
información para su distribución y conocimiento general y complementará con su
propio persona en las actividades de ejecución y seguimiento diarias, que sean
necesarias para el cumplimiento de este Programa General de Monitoreo.
91
CAPÍTULO VII
92
CAPÍTULO VII
7. Realización de pruebas para reducir la carga en los motores en la estación
Sarayacu
Luego de analizar los datos obtenidos durante las pruebas realizadas para dejar fuera de
servicio el banco de cargas utilizado en los generadores de la estación Sarayacu, tanto
los parámetros de funcionamiento de los motores y generadores como las mediciones de
emisiones informe CHEM (GRUPO CONSULTOR CHEMENG CIA LTDA); se
realiza la operación de los motores prescindiendo del banco de cargas, a fin de
determinar un posible ahorro de energía. Se realiza el siguiente procedimiento:
Se operó una hora a la semana con el banco de carga a su máxima potencia, esto es con
la finalidad de descarbonizar al sistema de combustión del motor.
Se evaluó periódicamente la calidad del aceite lubricante de los motores hasta
determinar las horas efectivas para realizar el cambio del mismo.
Se evaluó periódicamente los mantenimientos preventivos de los motores y auxiliares
(separadoras, filtros centrífugos, filtros desechables), para según ellos extender o acortar
las horas efectivas bajo estas condiciones de carga.
93
7.1 Procedimiento detallado
1. Se verificó las siguientes condiciones iniciales de trabajo del motor:
Presión de combustible
Presión de aceite
Presión de aire de carga
Temperatura de cilindros, de cojinetes
Temperatura de ingreso y salida de combustible
Temperatura de HT y LT.
2 Una vez verificadas las condiciones normales de operación, se ingresó de
dos pasos de carga cada 5 minutos, hasta llegar a la carga total del banco de
resistencias (1.5 MW).
3 Una vez que el motor estuvo trabajando a plena carga, durante una hora,
se verificó los parámetros indicados en el literal 1
4 Al cumplir una hora de funcionamiento se retiró de igual manera y
paulatinamente de dos pasos de carga cada 5 minutos, hasta retirar todo el banco
de resistencias.
5 Se verificó las condiciones de trabajo del motor, a fin de compararlas
con las condiciones registradas al inicio de la prueba.
6 Se registraron y tabularon los datos.
Las pruebas se las realizó según lo recomendado con el siguiente formato mostrado en
la tabla 12.
94
Tabla 12 Pruebas de generación
Supervisor : Marcelo Remache Mecánico: Gustavo Crespo Operador lider : Fausto Arroba Operador Jr. : Edison Tapia
Min. Max.
Horas de operación
Potencia (kw)
Factor de Potencia cosφ -0.8 + 0.8Frecuencia (Hz) 59 61
Corriente de Fases (A) n/a 279 63 63 125 125 64 65Voltaje KV 13.5 14.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7Velocidad de la máquina (RPM) 715 725
Indicador de posición de carga n/a 10Posición de la cremallera de combustible A/B (mm) n/a 55
A1/B1 (°C) n/a 500A2/B2 (°C) n/a 500A3/B3 (°C) n/a 500A4/B4 (°C) n/a 500A5/B5 (°C) n/a 500A6/B6 (°C) n/a 500
T/C temp. A/B (°C) n/a 450T/C Velocidad. A/B (RPM) n/a 23500Temp cojinete de empuje lateral (°C) a/d (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 1/2 (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 3/4 (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 5/6 (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 7 (°C) n/a 110
Cojinetes Generador DE/NDE (°C) n/a 90Temp. bobinado U (°C) n/a 120Temp. bobinado V (°C) n/a 120Temp bobinado W (°C) n/a 120
Presión del aire de carga (bar) n/a 3Temperatura del aire de carga (°C) n/a 70Temp de agua LT antes/después motor (°C) n/a n/aPresión de agua LT. (bar) 2 n/aNivel tanque expansión LT/HT (OK)Temp agua HT antes/después motor (°C) 110Presión de agua HT (bar) 2 n/aPresión de aceite lubricante (bar) 3.5 n/aTemp. aceite lubric entrada/salida (°C) n/a 80Nivel del cárter (cm) 20 23Presión de combustible (bar) 4 n/aTemp. entrada combustible al motor (°C) n/a 150Presión de la carcasa (mbar) n/a 3Presión botellas aire de arranque (bar) 18 30Válvula abierta de la caja caliente (OK)Tanques de crudo drenados (OK)
Observaciones : Se realiza las pruebas de acuerdo al procedimiento Pre-establecido por mutuo acuerdo entre el consorcio B7/21 y Agip Oil Ecuador.
REPORTE SEMANAL DE PRUEBA DE GENERACION EN SARAYACU A FULL CARGAGENERADOR "2"
x
27.6x
66
20.514
81Ok
Turbocargadores
72
43
Ok
52
3.1
319324
40 42
314
332
82
82
308 320
21
0.98
398
338 338348
350335
398382
8:04
3.9
2182114300.9360
721
Hora
INICIO SIN EL BANCO DE CARGA
82
13.762
338331
327347
Temperaturas del banco de cilindros
5657570.7
81 82Ok
42
83 84
82 82
16350
372
30516226
87
22475
5.8
405 403
32.0
59.97124
721
395386
32.0
371
398
402383
1.3
8987 88
73
2250681
83 8686
0.9
6264
67
x
Ok83
2.54.9
94
83
76
x
65
x
20.515.291
23.2x
64 75
2.9
631.853
2.65.0
6064
13.7
CON 1500KW EN EL BANCO DE CARGA
9:01218222925
7213.9
21 21
13.7
FIN SIN EL BANCO DE CARGA
9:142182214180.93
311 359320 328
337 333345 355
307 31816311 16420
322 339336 328
83 8482
73 68
8282 8382 88
5138 38
2.8
6161610.7
2.65.0
64 76
Ok Ok81 82
24.5x
x x
20.515.1940.8
FECHA: 31/Agosto/08
21
Fuente: Estación Sarayacu
Realizado por: Edison Tapia
95
De las pruebas realizadas se concluye que:
No existen variaciones significativas en las temperaturas de los cilindros.
El consumo de combustible promedio diario de la planta es de 57 bls, con 1400
kw de carga media, sin embargo, en los días durante las pruebas realizadas el
consumo se incrementó a un promedio de 60 bls, valor prácticamente
despreciable, ya que durante las pruebas el generador trabajó con mayor carga y
por lo tanto mayor eficiencia.
El último monitoreo ambiental realizado por la empresa Ambigest mostró los
siguientes resultados:
La concentración de los contaminantes atmosféricos CO, SO2, NO, oxidantes
fotoquímicos y material particulado en los límites del predio del sujeto de
control cumplieron a cabalidad los límites establecidos por la Norma Nacional
de Calidad de Aire. Mostrada en la tabla 13.
Tabla 13. Valores obtenidos del monitoreo de la Calidad de Aire
Contaminante Periodo Máximo(mg/m3) Rango Cumplimiento
CO 1h 40,000 17-492 Si
NOx 24h 150 11-311 Si
SO2 24h 350 1.9-10.6 Si
MP10 24h 150 0-40 Si
Ozono 8h 120 0.0-14.2 Si
Lo que nos quiere decir que las pruebas realizadas al generador durante los seis meses
no incidieron ni afectaron componentes internos del motor, tipo de combustión,
parámetros permisibles de operación ni cronogramas de mantenimientos programados.
96
7.2 Análisis Costo-Beneficio
Con relación al consumo y costo de los combustibles crudo y diesel se tuvo la siguiente
información:
El precio internacional del petróleo ecuatoriano se encontraba alrededor de los $ 43.31
por barril, aplicado ya el castigo por el diferencial de calidad (Grado API) entre Crudo
Oriente y el Crudo de referencia (WTI) y; el precio del galón de diesel ya en el centro
de facilidades o estación, fue de $ 2.07 ó $ 86.94 por barril. Como podemos observar en
la siguiente tabla:
97
Tabla 14 Precio Promedio de Exportación de Crudo Oriente
Fuente: Petroproducción
Realizado por: Edison Tapia
En cuanto a costos de mantenimiento los valores para un generador de 3.9 Mw. en su
primer año de operación fueron:
98
Tabla 15 Análisis de costos y estudio económico
Capacidad de Operación ( Kw) 1400 2600 3900 1400 2600 3900Combustible Utilizado 75 140 210 48 90 135Kw por Galón 18,7 18,6 18,6 29,2 28,9 28,9Kwh Anual 12.264.000 22.776.000 34.164.000 12.264.000 22.776.000 34.164.000
Costo Crudo Combustible ( US$/Galón) (1) 1,03 676.710 1.263.192 1.894.788Costo Diesel Combustible ( US$/Galón) (2) 2,07 870.394 1.631.988 2.447.982Diesel utilizado durante la operación 20.700 20.700 20.700
COSTOS DE MANTENIMIENTO- Costo (Repuestos y Otros) (250 horas) 288 288 288 288 288 288 288- Costo (Repuestos y Otros) (1000 horas) 3372 3372 3372 3372 3372 3372 3372- Costo (Repuestos y Otros) (2000 horas) 10456 10456 10456 10456 10456 10456 10456- Costo (Repuestos y Otros) (4000 horas) 13310 13310 13310 13310 13310 13310 13310- Costo (Overhaul - Repuestos y Otros) (8000 horas) 77400 77400 77400 77400 77400 77400 77400
Costo total de mant. Preventivo 104826COSTO DE PERSONAL DE MANTENIMIENTO us$ /mes- Mecánico Senior (1) 650 6240 6240 6240 7800 7800 7800- Eléctrico senior (1) 650 6240 6240 6240 7800 7800 7800- Instrumentista senior (1) 650 6240 6240 6240 7800 7800 7800- Mecánico senior (4000 horas) 650 128,2 128,2 128,2 128,2 128,2 128,2- Ayudantes (6) (4000 horas) 3000 591,8 591,8 591,8 591,8 591,8 591,8- Mecánico senior (8000 horas) 650 171,0 171,0 171,0 171,0 171,0 171,0- Ayudantes (6) (8000 horas) 3000 789,0 789,0 789,0 789,0 789,0 789,0Costo total anual (mano de obra) 20400
COSTO TOTAL ANUAL (US$) 822.636 1.409.118 2.040.714 1.000.300 1.761.894 2.577.888
COSTO UNITARIO (US$/Kw) 0,0671 0,0619 0,0597 0,0816 0,0774 0,0755Notas ( 1 ) Precios tomados de: Petrocomercial ( 2 ) Precios tomados de: Banco Central del Ecuador
COMBUSTIBLE (DIESEL)COMBUSTIBLE (CRUDO)
99
Los costos en mantenimiento preventivo ascendieron a $104,826 al año, donde se
incluían insumos como: filtros de combustible, aceite, empaques, inyectores, o'rings,
lubricantes, válvulas, válvulas termostáticas, bombas de inyección etc. Se consideró
que para los próximos años el consumo de estos insumos será similar.
Durante la ejecución de algún tipo de mantenimiento ya sea correctivo o preventivo, el
personal de mantenimiento está disponible las 24 horas del día, generando un costo
anual de $20,400 por mano de obra. Este grupo, incluidos técnicos especialistas de
planta, participa también en los overhaul que periódicamente realiza la administración,
junto con los programas de mantenimiento preventivo.
Del análisis de la información antes indicada se tiene que:
El costo más alto e importante del kilovatio/hora es el de combustible (ver tabla 15),
para crudo con un consumo de 75 bls diarios y a un costo de $ 1.03 por galón de crudo e
incluido la utilización de diesel durante el arranque y las paradas de los generadores,
suman la cantidad de $ 822, 636, que sería el costo total anual, este valor dividido para
el total de kilovatios/ hora anuales 12’264 000 nos da el valor de 0.0671, que sería el
costo unitario del kilovatio /hora
Con el combustible diesel sucede algo similar pero el precio por barril es superior al del
crudo alcanzando la suma de $ 1’761 894, el costo por galón se encuentra $ 2.07, donde
se incluye el costo de transporte 0.17 y el 12% del IVA. De igual forma si dividimos
este valor por 22’776 000 que son los kilovatios/ hora anuales nos da 0.0774 por kw/h
100
El costo por Kw con combustible crudo es $ 0.062 es decir a 6 centavos de dólar por
kilovatio generado.
El costo por Kw con combustible diesel es $ 0.077 es decir a 7 centavos de dólar por
kilovatio generado.
A medida de las necesidades la carga de los generadores podría incrementarse hasta un
100% de la carga donde los costos de generación van disminuyendo por ejemplo al
generar 3900 Kw el costo por kilovatio con crudo es de $ 0.059 y con diesel $ 0.075,
como se observa en la tabla 15
Ya con estos rubros podemos definir un factor determinante en una planta de generación
que influye en el costo del Kw generado, en este caso se desprende que al operar con un
combustible procesado como el diesel resulta más costoso que al utilizar crudo.
101
CAPÍTULO VIII
102
CAPÍTULO VIII
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
8.1 Conclusiones Después de realizadas las pruebas se determino que:
No se puede dejar fuera de servicio el Banco de Cargas (Load Bank), más bien se
determinó que debe trabajar con carga para que el generador produzca 1400
kilovatios de potencia como mínimo, en las actuales condiciones de bombeo. Pero
siempre y cuando se mantenga una hora a la semana con el Banco de cargas a su
máxima potencia.
Las variaciones los parámetros de monitoreo en el motor tales como:
Temperatura de cilindros, presión en el cárter, presión de aire de carga, temperatura
de ingreso y salida de combustible son manejables y no alteran el normal
desenvolvimiento del generador y sus auxiliares.
Se trabajó poco tiempo con los motores a baja carga, por lo tanto, no se produjo
daños en los componentes de los mismos y se mantuvo niveles bajos de
contaminación con parámetros que continúan dentro de las normas.
103
El kilovatio generado con crudo resulta menos costoso que al utilizar diesel 2 como
combustible.
Al utilizar el crudo como combustible en lugares remotos como: campos
marginales, estaciones de bombeo, estaciones de captación o cerca de las centrales
de facilidades se pueda considerar una ventaja por la logística que implica al
compararlo con el diesel.
La infraestructura que requerimos para la utilización de diesel como combustible
implica que deberíamos poseer un almacenamiento en tanques acorde con las
necesidades operativas, ampliar o construir una zona de descargue para los
tanqueros como por ejemplo, esto también incrementa el costo del kilovatio.
Los resultados obtenidos de las pruebas de BSW a la salida de la separadora
(pruebas de campo) antes del ingreso a la máquina, indican que de la eficiencia de
este equipo depende la calidad del crudo a ser quemado en la máquina y su
eficiencia. Como podemos observar en el siguiente gráfico.
104
Tabla 16: Kw generados vs galones por hora y precio del galón
CRUDO DIESEL CRUDO DIESELGLS POR
HORAKW
GENERADOSKW
GENERADOS PRECIO GALONKW
GENERADOSKW
GENERADOS
48 900.00 1,400.00 1.03 2,600.0075 1,400.00 2,177.77 1.05 2,650.49
84.38 1,567.06 2,437.64 1.20 3,029.1390 1,671.43 2,600.00 1.35 3,407.77
100 1,857.14 2,888.89 1.50 3,786.41120 2,228.57 3,466.67 1.75 4,417.48
131.25 2,437.50 3,791.67 2.00 5,048.54135 2,507.14 3,900.00 2.07 5,225.24 2,600.00140 2,600.00 2.25 5,679.61 2,826.09150 2,785.71 2.50 6,310.68 3,140.10160 2,971.43 2.75 6,941.75 3,454.11170 3,157.14 3.00 7,572.82 3,768.12180 3,342.86 3.25 8,203.88 4,082.13190 3,528.57 3.50 8,834.95 4,396.14200 3,714.29 3.75 9,466.02 4,710.14210 3,900.00 4.00 10,097.09 5,024.15
105
Gráfico 25 kw/h generados vs galones consumidos
CONSUMO DE COMBUSTIBLE CRUDO - DIESEL
900.00
1,400.00
1,900.00
2,400.00
2,900.00
3,400.00
3,900.00
4,400.00
48 75 84.4 90 100 120 131 135 140 150 160 170 180 190 200 210
GLS POR HORA
KW
H G
ENER
AD
O
CRUDO DIESEL
106
Gráfico 26 Consumo de combustible vs precio
CONSUMO DE COMBUSTIBLE CRUDO - DIESEL
2,500.003,000.003,500.00
4,000.004,500.005,000.005,500.006,000.006,500.00
7,000.007,500.008,000.008,500.009,000.00
9,500.0010,000.0010,500.00
1.03 1.05 1.20 1.35 1.50 1.75 2.00 2.07 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00
PRECIO GLS
KW
H G
ENER
AD
OS
CRUDO DIESEL
Una falla en el sistema que permita pasar cierto porcentaje de agua en el sistema de
combustible podría ocasionar daños en la máquina como: avería de las válvulas, rotura
del pistón, de bielas etc. Ocasionando pérdidas materiales económicas y poniendo en
riesgo la operatividad de la planta.
Los equipos de respaldo forman parte de la garantía de la operación del sistema, es decir
que cuando falle alguna bomba, calentador o separadora de crudo siempre se mantendrá
un equipo de respaldo.
107
8.2 Recomendaciones: Implementar en forma definitiva el uso del Banco de Cargas (Load Bank),
manteniéndolo a toda su carga por lo menos una vez por semana.
El mantenimiento es esencial para la operación segura y económica del motor. La
calidad del mantenimiento se relaciona directamente con una operación acertada y
rentable de una planta de generación eléctrica.
Se recomienda para un mejor funcionamiento del equipo de combustible: inyectores y
bombas de inyección:
Mantener limpio los filtros del aire de admisión
Mantener los enfriadores de aire y los turbocargadores limpios
Mantener en óptima condición la temperatura de entrada a los turbocargadores
Mantener los turbocargadores en buenas condiciones de trabajo
Un buen funcionamiento del equipo de combustible: inyectores y bombas de
inyección
Con la instalación de anillos de anti-pulido en los cilindros el consumo de aceite puede
ser reducido y aumentar los periodos de mantenimiento.
Los sistemas basados condición del mantenimiento según el rendimiento (CBM)
mueven el esfuerzo del mantenimiento desde un programa de formato preventivo a uno
más flexible y exacto, basado en un formato predictivo, CBM realiza mantenimientos
proactivos más bien que reactivo.
108
Registrando las fuentes de la avería y tendencias operacionales que emergen antes del
mantenimiento. Los puntos principales son balancear el tiempo entre los overhaul,
reducir al mínimo tiempo muerto o de parada y garantía óptima del funcionamiento del
motor bajo todas las condiciones. Así teniendo un mejor funcionamiento, un bajo
consumo de combustible y tiempo de vida más larga de los componentes.
Comparado con un horario de mantenimiento preventivo tradicional, CBM asegura un
sistema eficiente costo-eficiente del mantenimiento, la reducción al mínimo tiempo
muerto imprevisto o de parada, mientras que maximiza seguridad y disponibilidad
operacional.
Con CBM, una ventaja importante es la perspectiva del ahorro así como la ganancia del
dinero. CBM hace esto posible para:
Una operación óptima
Reducción del consumo de combustible
Reducción al mínimo mantenimientos
Reemplazar partes en el tiempo óptimo
La capacidad de programar un mantenimiento a otro factor del negocio
Además se puede incluir Conversión de LowNOx de Wartsila.
Wartsila ha desarrollado un paquete de aumento que convierte el Vasa 32 motor al Vasa
32LN.
Las emisiones de NOx (óxidos de nitrógeno) es un componente principal del proceso de
la combustión y por lo tanto el nivel puede ser afectado alterando los parámetros del
motor.
109
Los paquetes de la conversión ofrecen una reducción de emisiones de NOx y una
reducción de SFOC (consumición específica del fuel-oil).
El concepto de LowNOx se basa en la temperatura más alta del aire de combustión en el
inicio de la inyección. Una temperatura más alta es alcanzada por una compresión más
alta.
Esto significará un proceso más eficiente de la combustión.
Ventajas alcanzadas:
Emisiones reducidas de NOx
Reducción del consumo de combustible.
Reduce la temperatura de los gases de salida después de los
cilindros y de la carga.
La ventaja alcanzada de la conversión del combustible es reducidos los costos del
combustible. El precio es la diferencia que el factor determina si la conversión es
factible o no.
Con el avance tecnológico propuesto anteriormente y con esta propuesta queda una
alternativa interesante para la adquisición de nuevos motores con equipos que permiten
el ahorro de combustible y a la vez reduciendo el impacto en el medio ambiente.
110
BIBLIOGRAFÍA
111
BIBLIOGRAFÍA
CATERPILLAR MANUAL DE MANTENIMIENTO, “Operación de Sistemas
Pruebas y Ajustes”, Motores Diesel 3612 y 3616, Agosto de 1998, Págs. 33-55.
WARTSILA, POWER PLANTS TECHNICAL INFORMATION,
7A 031 OEM MANUALS, “Mechanical and process- Fuel system”, 1999.
COLLAZO, Luís Javier, “DICCIONARIO ENCICLOPÉDICO DE TÉRMINOS
TÉCNICOS”, Segunda Edición. 2002.
IX COLAPER, “Glosario de términos Petroleros”, Caracas-Venezuela, Editorial
Arte, 1996, Tercera Edición, Pág.188.
7A 032 2002 MANUAL WARTSILA , “Operator and Maintenance”, 1999.
WILDI, Theodore, “Máquinas Eléctricas y Sistemas de Potencia”, Sexta
Edición, PEARSON EDUCACIÓN, México 2007.
POWER PLANTS TECHNICAL INFORMATION
7A 032 05 OEM MANUALS Mechanical and process- LO separator unit
Finland October 2003.
112
GLOSARIO
113
GLOSARIO DE TÉRMINOS.
Aftercooler.- Es un componente del sistema de admisión de aire y escape que
disminuye la temperatura del aire comprimido antes de entrar en la cámara de
distribución de aire.
°API: Es una medida de la gravedad del petróleo de acuerdo con el Instituto
Americano del Petróleo.
Bar.- Unidad de medida de presión: 1 bar = 14.5 psi.
Biela- Elemento mecánico que transforma el elemento axial del pistón en
movimiento radial del cigüeñal.
Block.- Es el cuerpo del motor
Booster.- Bombas incrementadoras de presión.
BSW: En las actividades de exploración y explotación de hidrocarburos son los
sedimentos de fondo y agua, no libres, contenidos en los hidrocarburos líquidos
(Basic Sediment and Water).
Cabezote.- Elemento mecánico que sirve como tapa superior del cilindro o camisa.
Camisa.- Elemento mecánico que permite el movimiento axial del pistón y forma
la cámara de presión.
Carcasa.- Es el cuerpo de una bomba en el cual se alojan todos sus elementos.
Cárter: Pieza que cierra la parte inferior del bloque y que recoge el aceite utilizado
en la lubricación del motor.
114
Carbón conradson.- Es una prueba que determina en porcentaje la cantidad de
residuo de carbón en derivados del petróleo después de la evaporación y la pirolisis
de estos materiales y tiene por objeto proporcionar una indicación de la tendencia a
la formación de coque relativa de dichos materiales.
Cigüeñal.- Eje que transforma el elemento alternativo de las bielas de un motor en
movimiento circular
Cojinete.- Elemento mecánico que permite el movimiento de piezas con la ayuda de
un lubricante, siendo este de menor dureza que el eje.
Corriente eléctrica: La corriente es la rapidez con la cual fluye la carga a través de
esta superficie.
Chumacera.- Elemento mecánico, el cual permite el movimiento radial de un eje en
una posición determinada.
Densidad Relativa: Es cociente entre la densidad del hidrocarburo a 15.5 °C (60°F)
y la del agua a la misma temperatura.
Empaquetadura.- Guarnición que se colocan en los órganos de algunas máquinas
para evitar el escape de fluidos.
Energía eléctrica: Resulta de la existencia de una diferencia de potencial eléctrico
entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos
cuando se los pone en comunicación por medio de un material conductor.
Energía mecánica: Es la capacidad que poseen los cuerpos de efectuar un trabajo.
La energía mecánica o total es la suma de la energía cinética y la energía potencial
gravitatoria (o energía potencial elástica).
115
Factor de potencia.- El factor de potencia se define como el cociente de la relación
de la potencia efectiva por la potencia aparente; esto es:
FP = P/S.
El valor ideal del factor de potencia es 1, esto indica que toda la energía consumida
por los aparatos ha sido transformada en trabajo.
Por el contrario un factor de potencia menor a la unidad significa un mayor
consumo de energía necesaria para producir un trabajo útil.
Filtros Centrífugos.- Es un conjunto mecánico que se encarga de separar los
residuos sólidos aprovechando la fuerza centrífuga provocada por la presión de
entrada del aceite.
Generador.- Es un una máquina que transforma la energía mecánica en eléctrica.
Dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos de sus puntos
llamados polos, terminales o bornes.
Gravedad API: Resulta una propiedad de interés para identificar cuán ligero es un
crudo o combustible, para su tratamiento y utilización posteriores. Es una medida
arbitraria inversamente proporcional a la gravedad específica, La densidad API está
dada por:
141.5 O API = ----------- - 131.5
15لا
Donde: 15لا = gravedad específica medida a 15.5°C.
116
Inyector.- Elemento mecánico que permite la pulverización del combustible dentro
del cilindro a una presión determinada.
El kilovatio-hora.- El kilovatio hora, abreviado kWh, es una unidad de energía.
Equivale a la energía desarrollada por una potencia de un kilovatio (kW) durante
una hora, equivalente a 3,6 millones de julios.
Mantenimiento: Tareas necesarias para que un equipo sea conservado o restaurado
de manera que pueda permanecer de acuerdo con una condición especificada.
Mantenimiento correctivo: Tareas de reparación de equipos o componentes
averiados.
Mantenimiento predictivo: Tareas de seguimiento del estado y desgaste de una o
más piezas o componente de equipos prioritarios a través de análisis de síntomas, o
análisis por evaluación estadística, que determinen el punto exacto de su sustitución.
Mantenimiento preventivo: Tareas de inspección, control y conservación de un
equipo/componente con la finalidad de prevenir, detectar o corregir defectos,
tratando de evitar averías en el mismo.
Motor de combustión interna: Es un tipo de máquina que obtiene energía
mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde
dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor.
Petróleo.- Es una mezcla heterogénea de compuestos orgánicos principalmente
hidrocarburos insolubles en el agua. Conocido también como petróleo crudo o
simplemente crudo.
117
Presión Atmosférica.- Es la presión ejercida por la atmosfera de la Tierra, tal como
se mide normalmente por medio del barómetro (presión barométrica) y es igual a
14.7 lb/pulg2
Presión Absoluta.- Es la presión de un fluido medido con referencia al vacio
perfecto o cero absoluto.
Presión manométrica.- Son normalmente presiones superiores a la atmosférica.
Es la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica.
Los manómetros que sirven para medir presiones inferiores a la atmosférica se
llaman manómetros de vacío.
Psi.- Unidad de medida de presión (lb/pul2).
Potencia Efectiva.- La potencia efectiva o real es la que en el proceso de
transformación de la energía eléctrica se aprovecha como trabajo.
Las unidades son el Watt (W) y su símbolo P.
Potencia Reactiva.- La potencia reactiva es la encargada de generar el campo
magnético que requieren para su funcionamiento los equipos inductivos como los
motores y transformadores.
La unidad de medida es el VAR y su símbolo Q.
Potencia Aparente.- La potencia aparente es la suma geométrica de la potencia
efectiva y reactiva,
Unidad de medida VA y símbolo S.
S = √ Q2 + P2
118
Triángulo de potencias
Pistón.- Es una pieza mecánica por medio del cual se aprovecha la presión de
combustión y le da el movimiento al motor.
Rodete.- Es un tipo de rotor situado dentro de una tubería o conducto y encargado
de impulsar un fluido.
TBN.- Es la propiedad que tiene el aceite de neutralizar los ácidos formados por la
combustión en los motores.
Turbocompresor.- Es un sistema de sobrealimentación que usa una tubería para
comprimir gases.
Válvula.- Es un mecanismo que controla el flujo de fluido.
Viscosidad Absoluta.- medida de la resistencia de una sustancia al fluir o fuerza
por unidad de área requerida para mantener el fluido a una velocidad constante en
un espacio considerado. Su unidad de medida es el poise o centipoise.
Viscosidad Cinemática.- Representa la característica propia del líquido,
desechando las fuerzas que generan su movimiento, obteniéndose a través del
cociente entre la viscosidad absoluta y la densidad del producto. Su unidad es el
stoke o centistoke.
119
ANEXOS
120
Anexo 1 Reporte semanal
Supervisor : Carlos VinuezaMecánico: Pablo Garcia FECHA: Operador: Luis ZambranoOperador Jr.: Richard Salguero
Min. Max.
Horas de operación
Potencia (kw)
Factor de Potencia cosφ -0.8 + 0.8Frecuencia (Hz) 59 61
Corriente de Fases (A) n/a 279 79 78 117 117 68 68Voltaje KV 13.5 14.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7Velocidad de la máquina (RPM) 715 725
Indicador de posición de carga n/a 10Posición de la cremallera de combustible A/B (mm) n/a 55
A1/B1 (°C) n/a 500A2/B2 (°C) n/a 500A3/B3 (°C) n/a 500A4/B4 (°C) n/a 500A5/B5 (°C) n/a 500A6/B6 (°C) n/a 500
T/C temp. A/B (°C) n/a 450T/C Velocidad. A/B (RPM) n/a 23500
Temp cojinete de empuje lateral (°C) a/d (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 1/2 (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 3/4 (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 5/6 (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 7 (°C) n/a 110
Cojinetes Generador DE/NDE (°C) n/a 90Temp. bobinado U (°C) n/a 120Temp. bobinado V (°C) n/a 120Temp bobinado W (°C) n/a 120
Presión del aire de carga (bar) n/a 3Temperatura del aire de carga (°C) n/a 70Temp de agua LT antes/después motor (°C) n/a n/aPresión de agua LT. (bar) 2 n/aNivel tanque expansión LT/HT (OK)Temp agua HT antes/después motor (°C) 110Presión de agua HT (bar) 2 n/aPresión de aceite lubricante (bar) 3.5 n/aTemp. aceite lubric entrada/salida (°C) n/a 80Nivel del cárter (cm) 20 23Presión de combustible (bar) 4 n/aTemp. entrada combustible al motor (°C) n/a 150Presión de la carcasa (mbar) n/a 3Presión botellas aire de arranque (bar) 18 30Válvula abierta de la caja caliente (OK)Tanques de crudo drenados (OK)
Observaciones : Se realiza las pruebas de acuerdo al procedimiento pre-establecido por mutuo acuerdo entre el Consorcio B7/21 y Agip Oil Ecuador.
28 diciembre 2008
21.0
0.726.8
xx x
5.164 75
20.014.894
2.9ok ok75 76
2.4
65650.750
39 40
84 8582
75 7064
16794 1692682
82 8383 88
316 336352 344
309 324
355 356330 353328 348
7213.9
21.0 21.0
356 344
13.7
FIN SIN EL BANCO DE CARGA
12H052330715280.956067
13.7
CON 1500KW EN EL BANCO DE CARGA
11H50233072724
65 76
2.8
661.653
84
77
x
65
x
2014.892
24.2ok
0.9
75 69
86
x
ok81
2.45.0
951.2
377
400
396
9087 88
5.6
397 402
29.0
387386
30.0
60117
85 86
83 84
18187
392
387
721
2.45.1
6061610.9
83 84ok
46
Hora
INICIO SIN EL BANCO DE CARGA
82
13.778
371374
368378
Temperaturas del banco de cilindros
10H50
3.9
2330616610.9460
721
21.0
0.98
404
366 353365
367379
393362
41
325
336
84
83
313 33221984
8287
342347
83
40
6667
31018031
89
21891
Turbocargadores
74
47
ok
53
3.3
REPORTE SEMANAL DE PRUEBA DE GENERACION EN SARAYACU A FULL CARGAGENERADOR "2"
x
23.3x
69
20.013.7
79ok
Fuente: Sarayacu
Elaborado por: Edison tapia
121
Anexo 2 Registro Diario
Turno: 18H30 - 06H30 Supervisor : M. Remache Fecha: Operador :M. salazar / J.L. Garrido
Min. Max.
Horas de operaciónPotencia (kw)Factor de Potencia cosφ -0.8 + 0.8Frecuencia (Hz) 59 61Corriente de Fases (A) n/a 279 67 66 64 64 64 64Voltaje KV 13.5 14.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7Velocidad de la máquina (RPM) 715 725Indicador de posición de carga n/a 10Posición de la cremallera de combustible A/B (mm) n/a 55
A1/B1 (°C) n/a 500A2/B2 (°C) n/a 500A3/B3 (°C) n/a 500A4/B4 (°C) n/a 500A5/B5 (°C) n/a 500A6/B6 (°C) n/a 500
T/C temp. A/B (°C) n/a 450T/C Velocidad. A/B (RPM) n/a 23500Temp cojinete de empuje lateral (°C) a/d (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 1/2 (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 3/4 (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 5/6 (°C) n/a 110Temp cojinete de empuje central 7 (°C) n/a 110
Cojinetes Generador DE/NDE (°C) n/a 90Temp. bobinado U (°C) n/a 120Temp. bobinado V (°C) n/a 120Temp bobinado W (°C) n/a 120
Presión del aire de carga (bar) n/a 3Temperatura del aire de carga (°C) n/a 70Temp de agua LT antes/después motor (°C) n/a n/aPresión de agua LT. (bar) 2 n/aNivel tanque expansión LT/HT (OK)Temp agua HT antes/después motor (°C) 110Presión de agua HT (bar) 2 n/aPresión de aceite lubricante (bar) 3.5 n/aTemp. aceite lubric entrada/salida (°C) n/a 80
Nivel del cárter (cm) 20 23Presión de combustible (bar) 4 n/aTemp. entrada combustible al motor (°C) n/a 150Presión de la carcasa (mbar) n/a 3Presión botellas aire de arranque (bar) 18 30Válvula abierta de la caja caliente (OK)Tanques de crudo drenados (OK)
Presión de agua (bar) 2.5 15Presión de descarga de aceite (bar) 1.2 2.5Flujo de aceite Ltrs/h 800 1950Temperatura de aceite (°C) 75 98
Observaciones :
23386 2339004h00
31-Dec-08
REGISTRO DIARIO DE MAQUINA DE LA PLANTA DE GENERACION SARAYACU
1486 1425
60
GENERADOR "2"
233941413
0.95 0.95 0.9560 60
66 63 63
Hora 20h00 00h00
13.7 13.7 13.7721 722 7224.0 3.9 3.9
22 21 21 2122Temperaturas del banco de cilindros
359 352 360 340 351
344366 353 364 353
21
333
319 346 325
364 354346 346 341 357 336
316 360 306 352 316 344348 327
319349
348
338
342Turbocargadores
310 323 310 324 310 322
342 342
16677 16794 16350 16482 16319 16428
82 8383 88
82 82 82
83 8882 8382 83
83 8884 84
82 82 8284 85 84 85
73 6759 58 57
74 69 73 67
60 59 5860 58 58
ok
42 43 44 45 41 422.9 2.92.9
78ok ok77 78 79 80
ok ok ok
2.5 2.5 2.55.0 5.0 5.1
0.7
7517.0 17.0 17.0
64 75 64 75
26.0 23.4 26.0x x
15.0 14.992 910.9
2.4 2.3 2.41550 1600 1600
x
80 87
SEPARADORA DE ACEITE 3.6 3.3 3.4
x x
79
xx
x x
15.091
64
0.9
77
0.7 0.7 0.750 51 50
Fuente: Sarayacu
Elaborado por: Edison Tapia
122
Anexo 3 Equipo Auxiliar
Supervisor: Turno: Operador: Operador:
Hora :
Min Max
Presión de Agua (bar) 2.5 15Presión de Nitrógeno (psi) 20 80Presión salida combustible (bar) 1.2 2.5Flujo combustible (lt/hr) 2000 5000Temperatura combustible (°C) 70 90
Presión de Agua (bar) 2.5 15Presión de Nitrógeno (psi) 20 80Presión salida combustible (bar) 1.2 2.5Flujo combustible (lt/hr) 2000 5000Temperatura combustible (°C) 70 90
Bomba de alimentación "A"
Operación / En esperaPresión Suc. / Desc (bar) 0.5 2.5 0.1 6 0.1 6 0.1 5.9 0.1 5.9 0.1 5.9 0.1 6.2Bomba de alimentación "B"
Operación / En esperaPresión Suc. / Desc (bar) 0.5 2.5
Bomba aumentadora de presión "A"
Operación / En esperaPresión Suc. / Desc (bar) 4 12 5Bomba aumentadora de presión "B"
Operación / En esperaPresión Suc. / Desc (bar) 4 12
Viscosímetro
Temperatura combustible (°C) n/a 150Viscosidad combustible (cSt) 12 24
Filtros
Filtro Automático Pres Dif. n/a 0.8 barFiltro Mecánico Pres Dif. n/a 0.8 bar
Calentadores
Calentador B010 ( temp salida.) n/a 302 °FCalentador B011 ( temp salida.) n/a 302 °F
Aire de instrumentos de Wartsila
Presión (bar) 5 00:00
Nivel de los tanques
Tanque diárioTanque amortiguadorTanque de dieselTanque de aceite lubricanteTanque de lodos
Observaciones :
Hrs 4
Hrs 4
Hrs 4
08h:00
SEPARADORA DE CRUDO # 1
Marcelo Remache06:30/18:30G. Ortiz / E. Tapia
12h:00
Turno:
00h:0020h:00
31-Dec-08
ok
10220
410.5
18:30 / 06:30M. Salazar / J. L Garrido.
1002300 2000 2100 220097 98
SEPARADORA DE CRUDO # 2
1.94 4
2.01.84 44 4
4Hrs 4
971900 2100
1.9
9699
1.8 1.8
4
UNIDAD AUMENTADORA DE PRESION
444 4
10.5 10.54 4 4
10.6
2' 1'' 2' 1''2' 1''
11' ½" 11' ½"85% 85% 85%
Pies 2' 2' 2' 1''
PiesPiesPies% 85% 85% 85%
5' 6"11' 1" 11' 1" 11' 1" 11' ½"4' 2'' 5' 7''
6.4 5.7
4' 10"7´4'' 7´4''7´4'' 7´4'' 7´4'' 7´4''
6.2
4´'11" 4' 9"
104
6.0 5.9 5.5
ok ok
105 105 104 104
okok ok ok ok
100
103 102 102
ok ok ok
102
ok
2020 20 9820 20
4 410.5 10.5
3.2 3.4
EQUIPO AUXILIAR DE LA PLANTA DE GENERACION SARAYACU
3.6 3.4
04h:00
3.4 3.5
16h:00
Fecha:
Fuente: Sarayacu
Fuente: Edison tapia
123
Anexo 4 Sarayacu Power plant
ENERGY GENERATED AND AVERAGE LOAD MONTH: Dec/2008
ENERGY (MWH) AVERAGE LOAD (KW)
DAY GEN 1 GEN 2 TOTAL GEN 1 GEN
2 TOTAL
1 0.000 33.976 33.976 0 1416 1416
2 0.000 32.286 32.286 0 1345 1345
3 0.000 35.214 35.214 0 1467 1467
4 0.000 34.314 34.314 0 1430 1430
5 0.000 33.168 33.168 0 1382 1382
6 0.000 32.704 32.704 0 1363 1363
7 0.000 0.000 0.000 0 0 0
8 0.000 69.988 69.988 0 1458 2916
9 0.000 34.544 34.544 0 1439 1439
10 0.000 32.458 32.458 0 1352 1352
11 0.000 33.874 33.874 0 1411 1411
12 0.000 34.080 34.080 0 1420 1420
13 0.000 33.152 33.152 0 1381 1381
14 0.000 35.272 35.272 0 1470 1470
15 0.000 33.516 33.516 0 1396 1396
16 0.000 33.988 33.988 0 1416 1416
17 0.000 33.128 33.128 0 1380 1380
18 25.352 8.764 34.116 1408 1252 1421
19 33.496 0.000 33.496 1396 0 1396
20 15.032 18.360 33.392 1253 1412 1391
21 26.688 7.648 34.336 1334 1275 1431
22 33.350 0.000 33.350 1390 0 1390
23 9.126 24.120 33.246 1521 1340 1385
24 0.000 34.816 34.816 0 1451 1451
25 0.000 33.660 33.660 0 1403 1403
26 0.000 31.804 31.804 0 1325 1325
27 0.000 35.052 35.052 0 1461 1461
28 0.000 36.072 36.072 0 1503 1503
29 0.000 33.592 33.592 0 1400 1400
30 0.000 35.376 35.376 0 1474 1474
31 2.152 32.816 34.968 1076 1427 1457
Load Montlhy Average
1415 Kw
GEN 1 145.196 TOTAL ENERGY PER ENGINE (MWH) GEN 2 907.742
TOTAL ENERGY GENERATED (MWH) 1052.938 Fuente: AGIP OIL ECUADOR
Elaborado por: Edison Tapia
124
Anexo 5
TABLA PARA LA DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE CALIDAD DEL AIRE (ICAIRE) *
* Tomado de CONESA FDEZ. – VITORA, GUÍA METODOLÓGICA PARA LA EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL, Ediciones Mundi-Prensa, 3ra Ed., Madrid, 1997, Pág. 191.
Contaminante
Indicador SO2 Partículas
en suspensión
NO2 CnHn CO Partículas sedimenta
bles
Pb Cl2 Comp. De
Flúor
VALOR PORCENTUAL
2200
1800 1000 800 60 1800 40 275 120 0
1800
1400 900 650 55 1400 30 250 100 10
1400
1000 750 500 50 1000 20 175 80 20
700 600 600 350 40 750 15 125 60 30 500 400 350 250 30 500 10 75 40 40 350 250 200 140 20 300 4 50 20 50 250 200 150 100 15 200 3 30 15 60 150 150 100 75 10 150 2 20 10 70 100 100 50 50 5 100 1.5 10 5 80 75 50 25 25 2.5 50 1 5 2.5 90
VALOR
ANALÍTICO
<50 <25 <10 <10 <1 <25 <0.25
<2.5 <1 100
Unidad de
Medida
µg/m3 µg/m3 µg/m3 mg/m3 mg/m3 mg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 %
Peso 2 2 2 1.5 1.5 1.5 1.5 1 1 - Los valores expresados no se deben sobrepasar durante más de 3 días consecutivos. Si tomamos como Indicador la concentración media en un año, los valores analíticos correspondientes a cada valor porcentual se reducen aproximadamente a la mitad
