Monitoreo de Viscosidad en Compresores

Si usted administra una de las aproximadamente 140 refinerías que operan en los Estados Unidos, lo último que necesita es un paro de planta no programado. Pero un paro de producción es exactamente lo que está en riesgo si usted no pone atención a la viscosidad del lubricante que utiliza en los compresores rotatorios de la planta, en donde el mayor riesgo recae en los compresores de gas. En cierto momento todos los procesos están bien y trabajando, pero en un minuto falla un rodamiento y detiene la producción.

No se trata solo del costo de la producción perdida. Una falla de compresor en una sola área de la refinería puede costar miles de dólares al día en ingresos perdidos, con montos similares para reparar el compresor, y cientos de miles de dólares para un reemplazo total. También hay que añadir el costo de las piezas de repuesto.

Es claro que la administración de la viscosidad del lubricante es crítica para mantener la salud del compresor, pero es común que se monitoree la viscosidad del lubricante en cada compresor crítico tan solo una vez al mes, enviando una muestra a laboratorio para su análisis. Para aquellos compresores en donde el lubricante entra en contacto con metano u otro gas hidrocarburo ligero, la viscosidad del lubricante puede disminuir rápidamente, incrementando el riesgo de falla. Con mala fortuna, los administradores de las refinerías también han observado que el monitoreo de temperatura en tiempo real es inadecuado para monitorear la viscosidad del lubricante.

Una de las grandes refinerías de la Costa del Golfo de México afirma que ha resuelto el problema cambiando a monitoreo de viscosidad en tiempo real en sus compresores críticos.

“Reconocemos que los viscosímetros en línea son la mejor manera de conocer lo que está pasando en el lubricante dentro de nuestros grandes compresores de tornillo”, dice el gerente de planta.

La verdadera medición de la viscosidad de un lubricante puede ser medida sólo en su ambiente natural, con los vapores del gas disueltos en el lubricante. Adicionalmente, el monitoreo de la temperatura del lubricante es insuficiente para proteger los rodamientos del compresor, especialmente en aplicaciones en donde pueden presentarse arranques y paros.

Lo que se requiere es monitorear la viscosidad en línea para ayudar a darles a los operadores de planta con datos en tiempo real de la viscosidad del lubricante. Hay una solución para que los administradores de las refinerías mantengan la planta en línea y produciendo. Un nuevo viscosímetro en línea, económico y robusto, es capaz de monitorear cambios en tiempo real en la viscosidad del lubricante, ofreciendo una forma costo-efectiva para monitorear la salud del compresor en tiempo real.

Las refinerías y los compresores

Los compresores rotatorios se emplean en todas las refinerías en aplicaciones que van desde la recuperación de vapor hasta operaciones de proceso de gas. Los compresores de tornillo y desplazamiento constituyen una parte importante de este tipo de máquinas.

Los compresores de tornillo usan dos tornillos recíprocos para comprimir los gases. El gas se alimenta en el compresor por succión y se mueve a través de las cuerdas al rotar los tornillos. La compresión tiene lugar conforme disminuye el claro entre las cuerdas, forzando el gas hacia la salida de los tornillos.

Los compresores de desplazamiento, también conocidos como compresores espirales, utilizan dos paletas en espiral entrelazadas para mover y comprimir líquidos y gases. Empleados típicamente en aplicaciones de la parte intermedia y final del proceso del producto, estos compresores son valorados por su confiabilidad y operación silenciosa.

La importancia de la viscosidad del lubricante

En ambos tipos de compresores, el aceite es empleado para sellar el compresor y evitar fugas de gases, lubricar partes en movimiento y controlar la temperatura durante la operación. La condición del aceite lubricante es un factor crítico para extender la vida de los rodamientos y la confiabilidad integral del compresor. Monitorear y administrar la viscosidad del compresor puede prevenir costosas reparaciones debido a fallas de los rodamientos. La viscosidad también juega un importante rol en la eficiencia de energía, ya que la demanda de compresores más eficientes está generando lubricantes de más baja viscosidad.

Una gama de aceites lubricantes, típicamente de composición sintética, está disponible para emplearse en compresores. Resistencia al agua, estabilidad térmica, larga vida, resistencia a la oxidación y resistencia a la absorción de gases del proceso son todas características muy importantes. Aunque la meta es un lubricante con una larga vida útil, la severidad del ambiente, los contaminantes y la humedad en el ambiente externo de la refinería pueden reducir considerablemente la expectativa de vida útil de los aceites lubricantes.

Monitorear la viscosidad del aceite es la mejor manera de prevenir el desgaste de los rodamientos y falla del compresor. Aun cuando muchas plantas pueden monitorearla una vez al mes, pueden presentarse cambios súbitos de viscosidad, y los resultados pueden ser muy severos.

Cambio en la viscosidad y riesgos consecuentes

Los aceites para compresores están formulados para trabajar bien y permanecer estables a altas presiones y temperaturas. Los aceites minerales hidrofraccionados se emplean por su baja solubilidad de gas (1 a 5 por ciento). Los lubricantes sintéticos se usan dependiendo del proceso y cuánta dilución de gas se presenta. Los aceites sintéticos base polialfaolefina (PAO), por ejemplo, tienen excelente resistencia al agua y a la oxidación. Los aceites sintéticos a base de poli-alquilen-glicol (PAG), que no absorben gases fácilmente, se emplean en donde se comprimen gases de proceso.

La viscosidad puede verse afectada por muchos factores. Entre ellos están la oxidación, dilución, contaminación, burbujas de aire y cambios de temperatura.

La oxidación se produce cuando el aceite produce espuma, dejando expuesta más superficie al contacto con el aire y provocando la oxidación, la cual altera la viscosidad y amenaza la vida útil del lubricante.

La dilución es el resultado del contacto del lubricante con el gas, como el metano, haciendo caer la viscosidad.

Las burbujas se forman cuando el aceite se agita por los tornillos o álabes del compresor, haciendo que la viscosidad del aceite disminuya instantáneamente.

En contaminación, los vapores de los hidrocarburos que se están procesando se pueden mezclar con el aceite lubricante. Estos hidrocarburos ligeros y la contaminación con metano – a veces llamado “brebaje de brujas” – hacen que medir la viscosidad sea todo un reto.

Pueden presentarse cambios significativos en la temperatura – por lo general durante el arranque – que afectan a la viscosidad del aceite lubricante, así como cualquier contaminante presente, lo que agrava aún más la situación.

Puede entonces presentarse una diversidad de fallas del compresor. Los rodamientos, tanto radiales como axiales, pueden fallar, causa a su vez desgaste en el conjunto del rotor. La sustitución de los rodamientos es menos costosa que una reconstrucción o reemplazo total. De cualquier manera, la planta enfrenta tiempo muerto.

La imprevisibilidad de los cambios de viscosidad significa que los chequeos mensuales son insuficientes para prevenir fallas en los rodamientos y el inevitable tiempo de paro de la planta. Algunos usuarios de compresores están empleando viscosímetros en línea en los compresores para monitorear los cambios de viscosidad en tiempo real que se presentan entre los análisis rutinarios de laboratorio, viendo este enfoque “preventivo” como una forma ideal de garantizar la vida del rodamiento y reducir los costos asociados con el tiempo de paro no programado.

Viscosímetro de proceso

No todos los viscosímetros de proceso son iguales. Varios instrumentos emplean una innovadora tecnología de sensor que utiliza un pistón oscilante y sensores electromagnéticos. Otras tecnologías de viscosímetros de proceso incluyen un pistón que cae, una esfera que cae, capilares de vidrio, tubo en U y diseños de vibración.

En todos los casos, los gerentes de planta deben buscar ciertas características para la medición de la viscosidad del lubricante en línea, como son los controles electrónicos por menús, sensores auto-limpiables, detección de temperatura, múltiples señales de salida, control automático de viscosidad, registro de datos, ajustes de memoria de cambio rápido, seguridad y alertas.

Los controles electrónicos por menús pueden ser muy poderosos y fáciles de usar, mientras que un sensor de auto-limpieza usa el líquido en línea para limpiar el sensor mientras está tomando las mediciones para reducir el mantenimiento no programado.

Con el detector de temperatura, el sensor debe mostrar una lectura analógica de la temperatura.

Para el control automático de viscosidad, busque un sensor que esté pre-definido, pero reconfigurable. El sensor debe ser capaz de “aprender” qué tanto control se necesita para ajustar cada fluido.

Las alertas y características de seguridad están diseñadas para evitar cambios no autorizados y hacen sonar una alarma cuando se alcanzan los límites definidos de modo que los operadores pueden tomar medidas rápidamente.

Con múltiples señales de salida, los sensores deben mostrar lecturas de temperatura y viscosidad con compensación de temperatura.

Para las líneas de proceso que manejan más de un fluido, la configuración de memoria de cambio rápido simplifica el proceso de ajuste de la configuración.

En el registro de datos, el código de fecha y tiempo debe ajustarse en forma automática, creando un registro de auditoría, simplificando el desempeño y la medición de la tendencia.

Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.