Nuevo compresor de tubería 140TCH de Elliott

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Por Klaus Brun y Todd Omatick

Los compresores se instalan en los ductos de gas natural para inyectar gas en el ducto a su presión de operación y luego recomprimir el gas a ciertas distancias a lo largo del ducto para compensar su caída de presión viscosa. Las presiones operativas típicas de las tuberías varían desde varios cientos de psi hasta aproximadamente 1500 psi (103 bar) para diámetros de tubería estándar, que varían desde unas pocas pulgadas hasta más de 60 pulgadas (1524 mm). Sólo en Estados Unidos, actualmente hay más de 7.000 compresores instalados en servicios de compresión de gasoductos en más de 2,6 millones de millas (4,1 millones de kilómetros) de ductos. Aproximadamente el 25% de estos compresores son máquinas alternativas integrales antiguas, de baja velocidad, que se instalaron originalmente entre 1940 y 1970, lo que las hace técnicamente obsoletas y en su mayoría obsoletas.

Las crecientes demandas de gas natural impulsadas por las crecientes exportaciones de gas natural licuado (GNL), las plantas de energía fósil nuevas o reabastecidas y el aumento del consumo interno, han desencadenado la necesidad de aumentar rápidamente la capacidad de compresión de los gasoductos de América del Norte, tanto mediante la instalación de nuevas unidades como la sustitución de unidades antiguas y de bajo consumo por unidades modernas y de mayor potencia. Al mismo tiempo, las regulaciones ambientales exigen la reducción de las emisiones de carbono y las fugas de gas de las operaciones de los ductos, lo que ha resultado en la instalación preferida de motores eléctricos en lugar de motores de gas o turbinas como impulsores de compresores de ductos.

La mayoría de los compresores centrífugos que se instalan actualmente en tuberías se derivaron originalmente de compresores tipo viga de barril para gas de proceso. Para este diseño, se monta un eje impulsor multietapa largo sobre cojinetes y se sella en ambos extremos de la carcasa, y se utilizan un pistón de equilibrio y un cojinete de empuje para limitar el movimiento axial del eje. Este diseño evolucionó a partir de compresores clásicos de refrigeración, refinería y procesos químicos que originalmente estaban destinados a manejar relaciones de alta presión y una amplia gama de gases diferentes a altas presiones.

Sin embargo, este estilo de diseño no es óptimo para el servicio básico de tuberías donde las relaciones de presión son relativamente bajas y la composición del gas es bastante constante, pero las condiciones de operación son muy variables y el compresor debe funcionar durante largos períodos sin interrupciones programadas o forzadas. Además, debido a que los operadores de ductos tradicionalmente prefieren usar impulsores de turbinas de gas, la mayoría de los diseños actuales de compresores de ductos tienen velocidades adaptadas para proporcionar un rendimiento óptimo a velocidades altas de las turbinas de gas en lugar de a las velocidades más bajas de los motores eléctricos. Para accionar compresores centrífugos con motores eléctricos se requiere el uso de una caja de engranajes en la mayoría de las aplicaciones de tuberías.

El nuevo compresor para tuberías 140TCH de Elliott aborda algunas de estas deficiencias con características diseñadas específicamente para el servicio de tuberías de gas natural. También está diseñado para minimizar el número de componentes.

El 140TCH de Elliott es un diseño voladizo de una o dos etapas con una entrada axial impulsada por un motor eléctrico sin caja de engranajes (Figura 2). Este enfoque de diseño da como resultado una mayor eficiencia, una reducción de las fugas de un solo sello de gas seco y la evitación de un pistón de equilibrio. El 140TCH viene con un motor de transmisión de frecuencia variable (VFD) de conexión directa y un tamaño estándar, además de una aerodinámica personalizada para una eficiencia óptima y un tiempo de funcionamiento extendido entre revisiones programadas. La configuración sin engranajes ocupa menos espacio, reduce los requisitos de aceite lubricante y aumenta la eficiencia neta. El motor de alta velocidad impulsado por VFD reduce significativamente las emisiones de dióxido de carbono (CO2) y NOx en comparación con un controlador de turbina de gas. El VFD aborda los problemas de la red eléctrica y permite un funcionamiento ajustable para satisfacer los requisitos de carga/capacidad. El diseño plug-and-play de elevación única del compresor de tubería incluye auxiliares como aceite lubricante, un panel de gas amortiguador y controles integrados y personalizados. Las tuberías y el cableado están incluidos en el patín. El compresor de tubería Elliott 140TCH está disponible en tamaños de 10 000 a 42 000 hp (7460 a 31 332 kW) para toda la gama de aplicaciones de transporte de gas.

El 140TCH está diseñado para manejar la mayoría de las aplicaciones de compresión de tuberías modernas, medianas y grandes. La aerodinámica del impulsor se basa en la tecnología EDGE de Elliott. Con la entrada axial y el diseño aerodinámico flexible o personalizable, se pueden obtener eficiencias superiores al 85%. El compresor de accionamiento directo, con un motor eléctrico de velocidad variable, proporciona un amplio rango operativo que incluye una operación de reducción eficiente. Con tres tamaños de bastidor estándar, 15 MW, 25 MW y 35 MW, el compresor centrífugo está diseñado para aplicaciones de hasta 7000 MMscf/d (198 × 106 m3/d) con una relación de presión que oscila entre 1,15 y 1,8.

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