Importancia Del Bombeo y Compresión de Hidrocarburos en La Industria Petrolera

Importancia del bombeo y compresión de hidrocarburos en la industria petrolera

 Asignatura: Sistemas de bombeo Profesor: Ing. Maria de la Luz Herrera Castillo Estudiante: Luis Oscar Lóez !unco Carrera: Ingenier"a etrolera Semestre: #to $ruo: %

Contenido Introducción...............................................................................................................&  Acerca de las bombas' comresores ( su uso en la industria etrolera...................) %efinición de bomba..................................................................................................* Clasificación de las bombas......................................................................................* Princiales bombas utilizadas en la industria etrolera............................................+ ,ios de bombas.......................................................................................................# -omba Centr"fuga..................................................................................................# -ombas de mbolo................................................................................................/ -ombas de diafragma............................................................................................/ -ombas de tornillos................................................................................................/ %efinición de comresor............................................................................................0 Comresores utilizados en la industria etrolera......................................................1 Comresores 2ecirocantes.................................................................................1 Comresores %in3micos Centr"fugo......................................................................1 ,ios de comresores utilizados en la industria etrolera......................................45 Comresor recirocante..........................................................................................45 ,ios de bombas recirocantes...........................................................................44 Comresor din3mico centr"fugo...............................................................................44 Conclusión...............................................................................................................4& -ibliograf"a...............................................................................................................4*

Introducción 6na de las cosas 7ue la gente tiene m3s resente en la industria etrolera es el tema de la e8lotación ero como sabemos todo el roceso no termina a9"' (a 7ue se necesita transortar el 9idrocarburo ( a lo largo de la 9istoria se fueron lleando a cabo arios rocesos ero el m3s imortante fue el de usar una bomba ( un comresor' ma7uinas 7ue nos a(udan a imulsar el fluido fuera del (acimiento a una refiner"a u otras lantas. Para esto se debe entender las diferencias entre lo 7ue es una bomba ( un comresor. ,eniendo en cuenta esto es mu( f3cil de entender el conceto (a 7ue una bomba se encargara de a(udar a transortar el l"7uido mientras 7ue un comresor comrimir3 los gases e8lotados. Comenzaremos definiendo 7ue es una bomba ( un comresor ( de a9" 7ue funciones tienen en la industria etrolera ara 7ue al final comrendamos su imortancia.

 Acerca de las bombas' comresores ( su uso en la industria etrolera Las bombas ( comresores son elementos 7ue siemre est3n resentes en la industria etrolera. En ella' tienen diersos usos ( sus alicaciones m3s frecuentes son: a; En gasoductos. b; En oleoductos. c; Comresión de gas a lantas. d; 2ecolección de crudo ( gas. e; In(ección de agua a ozos. f; n la entaa de 7ue sus caracter"sticas de succión son muc9o meores ara l"7uidos 7ue como los de la industria etrolera o etro7u"mica tienen resiones en aerouertos ara bombear combustible a los aiones' con lo cual se reduce el eligro de descargas el>ctricas est3ticas.

,ios de bombas -omba Centr"fuga La bomba centr"fuga' tambi>n denominada bomba rotodin3mica' es actualmente la m37uina m3s utilizada ara bombear l"7uidos en general. Las bombas centr"fugas son siemre rotatias ( son un tio de bomba 9idr3ulica 7ue transforma la energ"a mec3nica de un imulsor en energ"a cin>tica o de resión de un fluido incomresible. El fluido entra or el centro del rodete o imulsor' 7ue disone de unos 3labes ara conducir el fluido' ( or efecto de la fuerza

centr"fuga  es imulsado 9acia el e8terior' donde es recogido or la carcasa o cuero de la bomba. %ebido a la geometr"a del cuero' el fluido es conducido 9acia las tuber"as de salida o 9acia el siguiente

imulsor.

Son

m37uinas

basadas

en

la Ecuación de Euler . Ilustración 1 Bomba centrifuga

-ombas de mbolo Las bombas de >mbolos rotatios' tambi>n llamadas Fbombas 2ootsG' son alicadas desde 9ace muc9os aBos en la ersión ac"o ( son mu( conocidas en las industrias 7ue necesitan roducir ac"o or su alto deslazamiento olum>trico. El mantenimiento se reduce

Ilustración 2 Bomba de embolo

r3cticamente a la igilancia ( control del aceite de

engrase de las caas 7ue aloan las artes mec3nicas' este engrase se realiza or  barboteo ( el consumo de aceite es r3cticamente nulo. La estan7ueidad del aso del ee de acionamiento llea una botellaisor de aceite ara controlar el niel de aceite ( consecuentemente su buena estan7ueidad.

-ombas de diafragma Las bombas de diafragma son un tio de bombas de deslazamiento ositio' generalmente alternatio' en la 7ue el aumento de resión se realiza or el emue de unas aredes el3sticas 7ue ar"an el olumen de la c3mara' aument3ndolo ( disminu(>ndolo alternatiamente Este tio de bombas ofrecen ciertas entaas frente a otros' (a 7ue no oseen Ilustración diafragma

3 Bomba de

cierres mec3nicos ni ema7uetaduras 7ue son las

rinciales causas de rotura de los e7uios de bombeo en condiciones seeras.

-ombas de tornillos Es un tio de bomba 9idr3ulica considerada de deslazamiento ositio' 7ue se diferencia de las 9abituales' m3s conocidas como bombas centr"fugas. Esta

bomba utiliza un tornillo 9elicoidal e8c>ntrico 7ue se muee dentro de una camisa ( 9ace fluir el l"7uido entre el tornillo ( la camisa. Est3 esec"ficamente indicada ara bombear fluidos iscosos' con altos contenidos de sólidos' 7ue no necesiten remoerse o 7ue formen esumas si se Ilustración tornillo

4

Bomba

de

agitan. Como la bomba de tornillo deslaza el l"7uido' este no sufre

moimientos

bruscos'

udiendo

incluso

bombear uas enteras. 6no de los usos 7ue tiene es la de bombear fangos de las distintas etaas de las deuradoras' udiendo incluso bombear fangos des9idratados rocedentes de filtros rensa con un &&&+ de se7uedad. Este tio de bombas son amliamente utilizadas en la industria etrolera a niel mundial' ara el bombeo de crudos altamente iscosos ( con contenidos areciables de sólidos. Jueos desarrollos de estas bombas ermiten el bombeo multif3sico.

%efinición de comresor  6n comresor es una m37uina 7ue elea la resión de un gas' un aor o una mezcla de gases ( aores. La resión del fluido se elea reduciendo el olumen esec"fico del mismo durante su aso a tra>s del comresor. Comarados con turbo solantes ( entiladores centr"fugos o de circulación a8ial' en cuanto a la resión de salida' los comresores se clasifican generalmente como m37uinas de alta resión' mientras 7ue los entiladores ( solantes se consideran de baa resión. Los comresores se emlean ara aumentar la resión de una gran ariedad de gases ( aores ara un gran nDmero de alicaciones. 6n caso comDn es el comresor de aire' 7ue suministra aire a eleada resión ara transorte' etc. Los comresores son m37uinas esecialmente diseBadas ( construidas ara aumentar la resión en los gases. Lo m3s comDn es 7ue se comrima aire' ero

en la industria es frecuente la necesidad de comrimir otros gases. A eces se utiliza de manera intermitente un taller' llantera' lanta rocesador' etc.; a eces continuo bombeo de gasoductos' embotelladoras de gaseosas o cereza' soladores de bolsas ( enases l3sticos' etc.;. E8isten diersas formas de comrimir aire' dando esto a 7ue e8istan muc9os tios de comresores' todo deendiendo del mecanismo 7ue utilicen. Los comresores a istón o >mbolo alternatios;' son los de uso m3s difundido ( or su diseBo' los comresores de aire de istón roducen altas resiones en olDmenes e7ueBos' ( generalmente se utilizan ara alicaciones dom>sticas e industriales.

Comresores utilizados en la industria etrolera E8isten diersos tios de comresores' ero los dos tios de comresores m3s utilizados en la industria etrolera ara el maneo del gas son:

Comresores 2ecirocantes. Consiste en uno o m3s cilindros ( cada uno osee un istón o embolo 7ue se muee 9acia atr3s ( 9acia delante' deslazando el olumen en cada carrera.

Comresores %in3micos Centr"fugo. Cubierto or un tio lóbulo' tornillo ( aleta cada tio tiene un tubo con uno o m3s elementos rotacionales 7ue deslazan un olumen fio en cada rotación Siendo las entaas de un comresor centr"fugo sobre un recirocante las siguientes: • • • • •

-ao costo de instalación donde la resión ( olumen son faorables. -aos gastos de mantenimiento. Ma(or uso en lataformas marinas or su menor eso.  Adatables ara altas elocidades $ran caacidad de olumen or unidad de 3rea gr3fica.

Las entaas de un comresor recirocante sobre un centr"fugo son: •

$ran fle8ibilidad en el rango de caacidad ( resión.

• • • •

 Alta eficiencia del comresor ( baos costos en otencia. Caacidad de descargar altas resiones. Caacidad de manear e7ueBos olDmenes. Menos sensitios a cambios de comosición del gas ( su densidad.

Luego de dar a conocer a grandes rasgos las entaas de cada comresor? llegamos a la conclusión 7ue el comresor recirocante es el ideal ( el m3s usado en el diseBo de una bater"a se searación. Por lo tanto solo basaremos nuestros estudios en este tio de comresión recirocante

,ios de comresores utilizados en la industria etrolera Comresor recirocante Es

un

comresor

de

deslazamiento

ositio' en el 7ue la comresión se obtiene or

deslazamiento

de

un

istón

moi>ndose lineal ( secuencialmente de atr3s 9acia adelante dentro de un cilindro? Ilustración 5 Compresor reciprocante

reduciendo de esta forma' el olumen de la

c3mara cilindro; donde se deosita el gas? este efecto' origina el incremento en la resión 9asta alcanzar la resión de descarga' deslazando el fluido a tra>s de la 3lula de salida del cilindro. El cilindro' est3 roisto de 3lulas 7ue oeran autom3ticamente or diferenciales deresión' como 3lulas de retención ara admitir ( descargar gas. La 3lula de admisión' abre cuando el moimiento del istón 9a reducido la resión or debao de la resión de entrada en la l"nea. La 3lula de descarga' se cierra cuando la resión en el cilindro no e8cede la resión de la l"nea de descarga' reiniendo de esta manera el fluo reerso. Los comresores recirocantes deben ser alimentados con gas limio (a 7ue no ueden manear l"7uidos ( art"culas sólidas 7ue ueden estar contenidas en el gas? estas art"culas' tienden a causar desgaste ( el l"7uido como es no comresible uede causar daBos a las barras del istón. La otencia de los

comresores recirocantes uede ser de 9asta &5555 H ( ara resiones desde el ac"o 9asta los +5555 Psig. Son diseBados de simle ( mDltiles etaas' 7ue est3n determinadas or la relación de comresión relación entre la resión de descarga ( succión;' 7ue generalmente no e8cede de * or etaa.

,ios de bombas recirocantes •

Simle Etaa:

Son comresores con una sola relación de comresión' 7ue incrementan la resión una ez? solo oseen un deurador interetaa' un cilindro ( un enfriador  interetaa e7uios 7ue conforman una etaa de comresión; generalmente se utilizan como booster en un sistema de tuber"as. •

MDltiles Etaas:

Son comresores 7ue oseen arias etaas de comresión' en los 7ue cada etaa incrementa rogresiamente la resión 9asta alcanzar el niel re7uerido. El nDmero m38imo de etaas' uede ser # ( deende del nDmero de cilindros? no obstante' el nDmero cilindros no es igual al nDmero de etaas' ueden e8istir  diferentes combinaciones? como or eemlo' si se re7uiere un sistema de tres etaas' uede utilizarse )' * o # cilindros

Comresor din3mico centr"fugo Los comresores centr"fugos' tambi>n llamados comresores radiales' son un tio esecial de turbo ma7uinar"a 7ue inclu(e bombas' entiladores' o comresores.

Los modelos m3s rimitios de este tio de m37uina& eran bombas ( entiladores. Lo 7ue diferencia a estos de los comresores es 7ue el Ilustración 6 Compresor centrifugo

uede

ser

considerado

fluido de trabao incomresible'

ermitiendo as" un an3lisis reciso a tra>s de la ecuación de -ernouilli. Por contra' cual7uier  comresor moderno se muee a altas elocidades or lo 7ue su an3lisis debe asumirse un fluido comresible. Si se le 7uiere dar una definición' se uede considerar 7ue los comresores centr"fugos roducen un incremento de densidad ma(or 7ue un + or ciento.  Adem3s' la elocidad relatia del fluido uede alcanzar un nDmero de Mac9 5.) si el fluido de trabao es aire o nitrógeno. Por otro lado' los entiladores incrementan muc9o menos la densidad ( oeran a Mac9 muc9o m3s bao. %e forma ideal' un comresor din3mico aumenta la resión del fluido a base de comunicarle energ"a cin>ticaenerg"a@elocidad con el rotor. Esta energ"a cin>tica se transforma en un incremento de resión est3tica cuando el fluido asa or un difusor.

Conclusión Como imos las bombas ( los comresores etrolera son mu( imortantes (a 7ue sin ellos serias imosibles las etaas de los rocesos en la industria etrolera. Las bombas 7ue se usan en la industria etrolera son las din3micas ( las de

deslazamiento ositio 7ue a su ez se diiden en las de engranes' tornillos' embolo ( diafragma' mientras 7ue los comresores r3cticamente se utilizan los tios de din3micos centrifugas ( los tio recirocantes' estas nos siren ara eniar los 9idrocarburos or ductos a tra>s de ilómetros de distancia a tra>s de estaciones de bombeo distribuidas estrat>gicamente ( nos a(uda a a9orrar  tiemo. Estas bombas ( comresores nos siren ara sacar los 9idrocarburos del (acimiento a la suerficie' de a9i en caso de ser mandados a un searador' el gas uede ser eniado a una turbina' 7ue funciona con un comresor radial' ara generar la suficiente energ"a el>ctrica como ara abastecer una lataforma. El gas tambi>n se comrime ( se almacena a alta resión en unos tan7ues ( uede ser  usado como m>todo de recueración rimario o (a de lano lo odemos comrimir  ( eniar a tra>s de un gasoducto a cual7uier otro lugar del roceso' en el cual uede asar or una estación comresora' refiner"a donde tambi>n 9a( comresores; ( otros lugares. El agua 7ue sale del searador 7ue sea libre uede ser bombeada al desague o tambi>n uede ser tratada ( almacenada ara m>todos de recueración secundaria. En roducción se usan cuatro tios de sistemas de bombeo ara e8traer el crudo de los ozos de roducción ( descargarlo a niel del suelo: sistema de cilindro de succión' sistema 9idr3ulico' sistema sumergible ( sistema de eleación or gas. Ha( algunos ozos 7ue no necesitan bombeo (a 7ue es suficiente la resión del crudo. El aceite odemos mandarlo or bombas de los tios mencionados anteriormente a tra>s de oleoductos al siguiente roceso' or eemlo refinación' ( todo esto en solo la etaa de roducción.

,ambi>n se usan en el fracturación 9idr3ulica donde se e8trae 9idrocarburos del (acimiento' reduciendo el imacto en el medio ambiente' donde el ozo se abre con el rocedimiento comDn' una ez 7ue se 9a 9ec9o tambi>n la erforación

9orizontal ( se llegó a la rofundidad deseada' se bombea un fluido comuesto de agua' arena ( algunos aditios' la finalidad de esto es amliar las e7ueBas grietas 7ue se 9icieron al inicio en la formación rocosa' desu>s 7uitan el agua ero dean los restos de arena ara mantener las grietas abiertas ( ermitir 7ue el gas flu(a' donde emos 7ue el ael de la bomba es mu( imortante ara el rocedimiento. Otra forma donde emos imlicado una de estos disositios es el comresor' cuando se utiliza gas como m>todo de leantamiento' utilizamos un comresor  ara eniarlo al ozo' a tra>s de la tuber"a de roducción' esto a a reducir la resión 9idrost3tica 7ue eerce la columna de fluido del ozo ( esto a(udara a 7ue los fluidos del ozo salgan o flu(an con m3s facilidad' el gas 7ue in(ectamos es eniado or el esacio anular' todo esto or 3lulas de un sistema artificial or el gas 7ue se almacena como mencione anteriormente' este es otro eemlo del uso de un comresor en la industria etrolera.  A lo largo de la 9istoria se 9an modificado las bombas ( comresores' lo 7ue es un 9ec9o es 7ue estas seguir3n eolucionando ( adatando nueas tecnolog"as ara el meor aroec9amiento los recursos.

-ibliograf"a

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