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Title: Estudio para el mejoramiento del sistema de enfriamiento de los motores estacionarios Caterpillar G399 de la estación petrolera Sacha Norte 1
Authors: Bravo Flores, Orlando Gerardo
Morocho Cabrera, Iván Patricio
Advisor: Castillo, Fausto Orlando
Keywords: MECÁNICA AUTOMOTRIZ
MOTORES (MECÁNICA) - REFRIGERACIÓN
INTERCAMBIADORES DE CALOR
SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO
Issue Date: Nov-2008
Description: La Estación Petrolera Sacha Norte 1 se encuentra ubicada en el Cantón "La Joya de los Sachas", perteneciente a la Provincia Amazónica de Orellana, a 1 km de la cabecera cantonal, a una altitud de 270 m.s.n.m., con humedad relativa del 80%. La estación se dedica a la explotación del petróleo, el cual se extrae mezclado con agua de formación y gas natural. La unidad de bombeo de alta presión de la estación Sacha Norte 1, operada por PETROPRODUCCION S.A., cumple con los siguientes objetivos: a. Inyectar agua de formación al subsuelo como medio de protección al medio ambiente (debido a su alta salinidad). b. Formar parte de la recuperación secundaria del petróleo. Para cumplir con estos objetivos, se utilizan un grupo de cuatro motores estacionarios Caterpillar G399 que utilizan como combustible GNC. El departamento de mantenimiento manifiesta que desde años atrás existe el recalentamiento de los motores y por lo tanto, la parada forzada de éstos y pérdidas en la explotación del petróleo. Se determina el estado actual que los motores estacionarios Caterpillar G399 mediante cálculos aproximados del ciclo de trabajo, que están desarrollando la potencia referida del fabricante y además, no se está disipando la cantidad necesaria de calor que es de 487kW al sistema de refrigeración, provocando que progresivamente se incremente la temperatura del motor hasta llegar a 98ºC, temperatura a la que el motor se apaga automáticamente por razones de seguridad. El gradiente de temperatura mínimo entre la entrada y salida de agua del motor debe ser T=5,3 ºC, para evitar el recalentamiento. Debido a esto, se realiza un estudio técnico para hallar las posibles fallas y plantear las propuestas necesarias para mejorar la evacuación de una forma correcta el calor desprendido por la combustión de los motores al sistema de enfriamiento. Uno factor que influye directamente en el sistema de refrigeración de los motores, es el caudal de refrigerante insuficiente que circula por la tubería de alimentación para los intercambiadores de calor, provocando deficiencia en el funcionamiento de estos últimos y una escasa refrigeración en los motores. Se propone la redistribución de la tubería de alimentación a los intercambiadores de calor para aumentar el caudal, por lo que se han planteado dos propuestas: • Redistribución de la tubería para flujo uniforme de alimentación. • Redistribución de la tubería en circuito cerrado de alimentación. Para el análisis se utiliza el programa FLUENT v6.1, que calcula las velocidades de flujo de agua, por lo que se destaca la redistribución de tubería en circuito cerrado, ya que es efectiva y asegura un mayor caudal de agua hacia los intercambiadores de calor. También se plantea realizar arreglos para mejorar la refrigeración en los motores y son: • Limpieza de camisas de los motores (por los años de uso). • Aditamento del refrigerante (para evitar la refrigeración sólo con agua). • Revisión de reguladores de temperatura de agua (termostatos). • Ajuste correcto del tiempo de encendido. Las pérdidas de producción actuales en la estación Sacha Norte 1, son de aproximadamente 285 barriles de petróleo semanales, debido a la parada forzada semanal de una unidad y puesta en funcionamiento de otra en reserva, procedimiento que tarda de dos a tres horas. Con la implementación de la propuesta de redistribución de tubería en circuito cerrado para la alimentación de agua hacia los intercambiadores de calor se mejorará su caudal y el costo en la implementación será recuperado en el menor tiempo. Se llega a la conclusión de que el hecho que no existan planes de mantenimiento preventivo da una idea de la falta de planificación de las actividades de explotación de petróleo en la estación Sacha, provocando problemas en equipos como los que se mencionó en el presente estudio, evidenciando el poco protagonismo de las personas encargadas en el manejo de las instalaciones sin importar las pérdidas provocadas para el país.
URI: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/1124
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