Sistemas de Refrigeración Adaptados para Procesado de Gas Natural en Alta Mar

Descripción

GEA fue llamada a bordo para diseñar una solución de refrigeración adaptada para una plataforma de perforación y producción de gas natural en alta mar situada en el mar del Norte. El cliente necesitaba la instalación puntual de un paquete de refrigeración que reemplazase a un sistema accionado por un compresor centrífugo. Los requisitos técnicos suponían todo un reto para la creatividad de GEA. Modificando la tecnología existente, GEA suministró una solución que proporcionaba significativas ventajas en rendimiento, ahorro de costes y mantenimiento.

El cliente

El cliente descrito opera en Estados Unidos, Europa y África, y es una compañía energética global independiente que se enfoca en combinaciones de recursos no convencionales.

Sistemas de refrigeración — un requisito clave de la industria

Las instalaciones de procesado de gas natural, refinerías, plantas petroquímicas y complejos integrados de la industria química se basan en sistemas de refrigeración a gran escala para la seguridad de sus operaciones diarias.

Cumplir nuevos estándares

Un nuevo marco regulatorio europeo, más estricto, sobre el uso de gases de efecto invernadero fluorados (gases F), como los hidrofluorocarburos (HFC), ha llevado a que un amplio conjunto de compañías industriales reevalúen sus sistemas de refrigeración envejecidos. También ha creado una nueva oportunidad para revisar y actualizar las tecnologías de refrigeración que han dejado de suministrar su máxima eficiencia.

Elegir el refrigerante correcto

Este proyecto requería un sistema de refrigeración basado en el uso de un refrigerante no inflamable que cumpliese el reglamento con un Potencial de Calentamiento Atmosférico (GWP) inferior a 2.500. Como el tipo de refrigerante tiene un efecto directo en la frecuencia de las revisiones periódicas obligatorias, la selección de un refrigerante adecuado es muy importante para las instalaciones marinas, donde existen mayores dificultades para las operaciones de mantenimiento y reparación. Los ingenieros de GEA eligieron un refrigerante puro sin cloro con un potencial de agotamiento de la capa de ozono (ODP) igual a cero.

Factores marinos

El contexto del proyecto en alta mar significaba que GEA tenía que asumir limitaciones de espacio, pues el módulo existente ocupaba muy poco espacio y GEA tenía que realizar su diseño con esta restricción, además de considerar el peso para permitir las actividades de elevación e instalación. Otros factores que se consideraron fueron la logística de transporte, el control de vibración y los factores ambientales. El diseño mecánico de la solución propuesta fue explicada al cliente mediante el uso de software de modelado 3D.


El diseño incluye el uso de un sello mecánico doble en el compresor para reducir las fugas a la atmósfera, además de válvulas de aislamiento de purga y doble bloque en las líneas presurizadas, donde podría necesitarse alguna reparación.

Como la aplicación en alta mar puede implicar muchas dificultades relacionadas con el suministro de piezas de repuesto y componentes, especialmente durante la temporada de invierno, en que los helicópteros y buques se enfrentan a dificultades de navegación, el operador solicitó un estudio en profundidad sobre la fiabilidad, disponibilidad y capacidad de mantenimiento, además del modo de fallo y el análisis de puntos críticos y efectos (FMECA) de la planta, como base para la selección de las piezas de repuesto adecuadas, tanto para dos años de funcionamiento con para piezas de repuesto muy importantes. Como resultado de este estudio, se proporcionó una lista completa de piezas de repuesto adecuada para la aplicación específica, además de la información requerida sobre una serie más amplia de piezas. Los resultados de este estudio demuestran que la disponibilidad del paquete de refrigeración excede del 99%.

La prueba de línea

Configuración de la prueba de línea
Configuración de la prueba de línea

Como comprobación final, el operador solicitó una prueba de línea completa. La prueba se realizó en el taller antes del envío. Se realizó una prueba completa en el compresor, motor y circuito de aceite lubricante específicos del proyecto. La instalación se equipó con un banco de pruebas adecuado para la potencia del motor del compresor, con el fin proporcionar los servicios auxiliares necesarios para la prueba (agua de refrigeración, electricidad, nitrógeno, aire).

La prueba consistió en tener la unidad durante cuatro horas en funcionamiento continuo a la velocidad de diseño. Esto garantiza la integridad mecánica de la unidad y las funciones del sistema. Durante la prueba, se monitorizaron los niveles de ruido y vibración.

La solución innovadora

Compresor de tornillo inyectado con aceite GEA en un sistema de refrigeración de una plataforma de alta mar
Compresor de tornillo inyectado con aceite GEA (en color blanco) en un sistema de refrigeración de una plataforma de alta mar

Se diseñó un nuevo sistema de refrigeración de acuerdo con las especificaciones exactas del cliente, incluyendo control del punto de rocío y deshidratación. GEA sustituyó la tecnología de compresor centrífugo existente por un compresor de tornillo GEA inundado de aceite y un evaporador inundado — una aplicación relativamente nueva de la tecnología de inundación. Con relación a un compresor centrífugo de servicio equivalente, la opción de un compresor de tornillo helicoidal fabricado por GEA ofreció unos costes de instalación más bajos para el cliente. Además, tiene unas dimensiones físicas más pequeñas y es más fácil de mantener, gracias a la durabilidad del sello mecánico. El periodo de mantenimiento típico de un tornillo inundado por aceite es de tres años. Este amplio intervalo de mantenimiento obligatorio asegura una alta disponibilidad del sistema.

Modelo 3D de la unidad de refrigeración GEA adaptada
Modelo 3D de la unidad de refrigeración GEA adaptada

Gracias al creativo equipo de sistemas de proceso de GEA —que expandió el rango de posibilidades técnicas para encontrar una solución altamente fiable y de bajo mantenimiento para el cliente— se consiguió un extraordinario resultado.

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