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PRESENTACIÓN
Dirigida a:
Empresas Latinoamericanas de:
Energía Minería Transporte de Gas Instalaciones de Procesos
Caracas, abril 2013
MONITOREO ELECTRÓNICO
VERSUS
HERRAMIENTAS ANALÍTICAS
PARA
COMPRESORES
RECIPROCANTES
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipRev 0 Abr13
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CONTENIDO
1.- Monitores Electrónicos Condición Compresores Reciprocantes
Introducción
Algunos Sistemas De Monitoreo Electrónico Existentes
Características Generales
Características Sistemas Portátiles
Características Sistemas En Línea
2.- Herramientas Analíticas Para El Diagnóstico Y Optimización
De Compresores Multietapas
Herramientas Analíticas Existentes En El Mercado
Ventajas
Desventajas
3.- Diagnóstico Y Optimización Válvula Compresora
Introducción
Desarrollos Analíticos Existentes
Esquema Optimización Válvula Compresora
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CONTENIDO
3.- Diagnóstico Y Optimización Válvula Compresora (Cont.)
Objetivos Globales
Objetivos Específicos
Tipos De Fallas Que Se Pueden Evitar
Beneficios Económicos
Ventajas
Desventajas
Herramientas Analíticas Existentes
o Método Detallado
o Método Aproximado
o Método Paramétrico
Conclusiones Y Recomendaciones
4.- Anexos
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LISTA DE ANEXOS
ANEXO TÍTULO
1 Descripción Herramientas Analíticas Compresor
Mapas Básicos Del Compresor
Mapas Propósito Especial Compresor
Análisis Dinámicos Especiales
2 Detalles Herramientas Analíticas Válvulas
Método Detallado.
Alcance Típico Ingeniería Básica
Método Aprox. Análisis Sensibilidad
Método Paramétrico
3 Algunos Sistemas De Monitoreo Electrónico Existentes En El Mercado
4 Parte Comercial. Procura De Válvulas. Modalidades De Contratación
5 Casos de Campo
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MONITORES ELECTRÓNICOS CONDICIÓN
COMPRESORES RECIPROCANTES
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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Compres. RecipMONITORES ELECTRÓNiICOS Rev 0 Abr13
INTRODUCCIÓN A LOS MONITORES ELECTRÓNICOS
Dos tipos:
Portátiles, y
En Linea.
Ambos sirven mismos propósitos:
Diagnóstico Condición Mecánica:
Del Compresor (Y Motor),
Válvulas Compresoras Y Motrices
Diagnóst. Eficienc. Y Balance Económ. Tren Motor – Compresor.
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INTRODUCCIÓN A LOS MONITORES ELECTRÓNICOS (Cont.)
Opciones de Sistemas Monitoreo Electrónico (Portátiles y En Línea): Motor + Rotativos Puros. Bajas RPM, Diesel
Compresor + Rotativos Puros
Motor + Compresor
Motor + Compresor + Rotativos
Colector Portátil De Datos Multicanal
Balanceador Portátil De Motores
Balanceador Simultáneo Automático Multicilindros
Válvulas Compresoras / Motrices
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ALGUNOS SISTEMAS MONITOREO ELECTRÓNICO EXISTENTES
SIST. PORTÁTILES
PFM2000
Spec 1000
Bacharach
Carma
Recip Trap
Windrock 6320
ValveAlert
Premet / Lemag
SIST. EN LÍNEA
Bently Nevada 3500 /System1
Hoerbiger RecipCOM
Prognost NT
Premet Online
RTOnline
Sentinel
Windrock OnGuard
Valvealert Online
Todos basados en la misma tecnología (Beta Monitors Canadá). Ver Anexo 3
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CARACTERÍSTICAS GENERALES Complicados, engorrosos. Proclives a errores
Requieren máquina, tubería e instrumentación en buenas condiciones
No permiten variar parám. claves (Rpm, Pd, Ps, Paso De Carga, Etc.)
Dificultad para analizar dinámica de válvulas
Dificultad para analizar varias fallas concurrentes
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CARACTERÍSTICAS GENERALES (Cont.)
Requieren analistas proficientes en disciplinas retadoras
Difíciles de entender por operadores, mantenedores, gerencia
Barreras culturales (idiomaticos, tecnológicos)
Intensivos en soporte del fabricante
Pierden calibración fácilmente
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CARACTERÍSTICAS SISTEMAS PORTÁTILES
Pocos Fabricantes. Varios fracasaron
Costosos
Problemas de Calidad y soporte
CARACTERÍSTICAS SISTEMAS EN LÍNEA
Nuevo mercado, objetivo OEM.
Férrea Competencia OEM Componentes Vs. OEM Compresor
Nueva Moda, Complica aún Mas Panorama de la Máquina
Sistemas En Línea (Mantto. Basado en Codiciones) Requieren Sistemas
Portátiles (Mantto. Predictivo)
Sistemas En Línea con Dificultad para Anticipar Fallas
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HERRAMIENTAS ANALÍTICAS
DIAGNÓSTICO Y OPTIMIZACIÓN
COMPRESORES Y VÁLVULAS
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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DIAGNÓSTICO Y OPTIMIZACIÓN
COMPRESORES MULTIETAPAS
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QUÉ DEBO HACER CON MI VIEJO COMPRESOR ?
REPARAR ?
MODERNIZAR ?
DESECHAR ?
OPTIMIZAR ?
EXPANDIR ?
TOMA DE DECISIONES
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ESQUEMA DIAGNÓSTICO COMPRESORAS RECIPROCANTES
ANÁLISIS TÉCNICO
INDICADOR DE
OBSOLESCENCIA
ANÁLISIS
ECONÓMICO
CONCLUSIONES DEL ANÁLISIS
TÉCNICO
ANÁLISIS DE
DESEMPEÑO
HERRAMIENTAS DE
DECISIÓN
OPCIONES
TECNOLÓGICAS
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ESQUEMA DE ANÁLISIS DE COMPRESORES RECIPROCANTES
MAPA DESGASTE
OPTIMIZACIÓN DESEMPEÑO
MAPAS CARGA BARRAS
CURVA MOTOR
MAPAS EF. VOLUMÉTRICA
TECNOLOGÍA DETECCIÓN
FUGAS.
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ANALISIS ESPECIALES PARA COMPRESORES RECIPROCANTES
BALANCEO CIGÜEÑAL
EXCITACIONES TORSIONALES
PULSACIONES CAPACIDAD MOTOR
TREN DE MANDO
ANÁLISIS ESPECIALES
ANÁLISIS A SER REALIZADOS POR EMPRESAS ESPECIALIZADAS
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HERRAMIENTAS ANALÍTICAS EXISTENTES EN EL MERCADO
COMPRESORES MULTIETAPAS. VER ANEXO 1
Códigos Desempeño (Performance Softwares) de Fabricantes Originales (OEM)
de Compresores
Ahora Disponibles en Internet para el gran público
Recomendación: Concentrarse en uno solo
Códigos Desempeño Fabricantes de Componentes
Comerciales
No-Comerciales
Códigos Desempeño Consultoras
Normalmente No-Comerciales
Turbodina Con Código Propio
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VENTAJAS HERRAMIENTAS ANALÍTICAS
COMPRESORES MULTIETAPAS
Permiten Variar Parámetros Claves (Rpm, Pd, Ps, Paso De Carga, Etc.) Permiten Análisis de Sensibilidad
Algunas incorporan Datos del Analizador Electrónico
Pueden Ser Desarrolladas por Cualquiera. MS Excel apropiado.
Ampliables
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VENTAJAS HERRAMIENTAS ANALÍTICAS (Cont.)
COMPRESORES MULTIETAPAS
Económicos
Prácticos (análisis en pantalla)
Permiten confirmar sospechas sobre mal desempeño en válvulas
existentes. Luego, saber hacia dónde moverse.
No requieren acercarse a la máquina. Servicio a distancia.
Permiten variar parámetros críticos (RPM, P, T, L, D, VM) en pantalla,
asunto impráctico de lograr en sitio.
Independencia del OEM.
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DESVENTAJAS HERRAMIENTAS ANALÍTICAS
COMPRESORES MULTIETAPAS
Necesitan entrenamiento.
Poco amigables
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DIAGNÓSTICO Y OPTIMIZACIÓN
VÁLVULA COMPRESORA
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INTRODUCCIÓN OPTIMIZACIÓN VÁLVULA COMPRESORA
Válvula componente mas crítico del compresor (causa 35%+ de fallas). En América Latina esta cifra es posiblemente mayor. Figs. 1 y 2.
Negocio grande como el compresor mismo.
Desempeño difícil de medir e interpretar incluso con los analizadores
electrónicos más avanzados. Fig. 3.
Hay tecnología para el Diagnóstico y Optimización de Válvulas desarrollada
por fabricantes durante los últimos 30 años. No ha trascendido.
Turbodina con desarrollo propio basado en publicaciones DR y CT2.
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Figura 1.- Causas de Paradas No-Programadas en Compresores Reciprocantes
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Figura 2 .- Válvula Compresor Reciprocante en Orientación Correcta
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Área Asiento
Área Salida
Área Levantamiento
Flujo a Través de la Válvula
Mayor Eficiencia se logra optimizando el flujo de gas a través de las áreas asiento/levantamiento/salida
Fig. 3.- Patrón de Flujo del Gas en la Válvula
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Desarrollos Analíticos Existentes En El Mercado:
Cozzani
Turbodina
Dresser Rand
Ariel
Hoerbiger
Gas Machinery Research Counsil
Comercialmente ninguno
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ESQUEMA DE OPTIMIZACIÓN DE VÁLVULAS RECIPROCANTES
OPTIMIZACIÓN DE
VÁLVULAS
Reversión Carga Barras
Sincronismo
Golpeteo
Pérdidas Fluctuación
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OBJETIVOS GLOBALES
Detectar las señales reveladoras del mal desempeño de válvulas.
Conocer los efectos del mal desempeño de válvulas sobre el funcionamiento
de todo el compresor.
Diseñar soluciones a problemas de mal desempeño de válvulas y aumentar
así la confiabilidad operacional.
Diseñar cambios de campo para válvulas existentes.
Evaluar opciones de diseño propuestas.
Diseñar/especificar válvulas para una aplicación específica.
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OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Encontrar la causa mas probable de falla,
Anticipar fallas indeseables, y
Hacer análisis “qué pasa sí”, y ulteriormente,
Optimizar la válvula,
Evitando ensayos sobre la máquina.
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TIPOS DE FALLAS QUE SE PUEDEN EVITAR
Plato
Resortes
Anillos de pistón
Empacaduras
Alta temperatura
Bajo caudal
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BENEFICIOS ECONÓMICOS
Se han reportado casos con más de 50 paradas de máquina al mes por fallas
de válvulas con pérdidas asociadas de casi cien mil dólares al mes.
Pérdidas por fallas en válvulas mal aplicadas superiores a diez mil dólares al mes, en la mayoría de los casos.
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VENTAJAS
Económicos
Prácticos (análisis en pantalla)
Permiten confirmar sospechas sobre mal desempeño en válvulas existentes.
Luego, saber hacia dónde moverse.
No requieren acercarse a la máquina. Servicio a distancia.
Permiten variar parámetros críticos (RPM, P, T, L, D, VM) en pantalla,
imprácticos de lograr en sitio.
Independencia del OEM.
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DESVENTAJAS
Indiferencia de Operadores, Consultores
Necesitan Especialización. Difíciles De Entender
Operador idealmente familiarizado con:
dinámica de las válvulas,
criterios de diseño y aplicación,
causas de diferentes tipos de mal desempeño,
remedios, y
relación con otros parámetros (Q, carga en barras y Td)
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HERRAMIENTAS ANALÍTICAS EXISTENTES
Métodos analíticos para el diagnóstico y optimización de válvulas:
Método Detallado.
Método Simplificado, y
Método Paramétrico / Adimensional
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MÉTODO DETALLADO
Utiliza un simulador dinámico (software) para construir la gráfica de la Fig.
4 y para diagnosticar y optimizar la válvula. El simulador de Turbodina se
hizo con base en trabajos publicados por Gems.
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2Ángulo Cigüeñal
% A
pertu
ra
100%
50
040 60 80 100 120 140 160 180 200
Ángulo ideal apertura válvula
Impacto sobre el asiento
Impacto sobre la guarda
Caída Presión < Precarga Resorte
Aceleración = (Fuerza Presión - Fuerza Resorte)Masa Plato
Fuerza Resorte > Fuerza Presión
Plato Válvula actuando como sistema Masa - Resorte bajo influencia de fuerzas
casi balanceadas resorte/presión
Bases para el Cálculo Dinámico de Válvulas
Adaptado de Dresser - Rand de Vzla.
PMD
Fig. 4.- Curva del Comportamiento de la Válvula
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MÉTODO APROXIMADO
Prescrito para Ajustar Resortes y Levantamiento del Plato a Válvulas Existentes
Y Propuestas.
Utiliza algoritmos de cálculos mas sencillos que los del Método Detallado
para construir los mapas mostrados en Fig. 6 y 7 y asi sacar
conclusiones sobre dos componentes claves de la válvula: resortes y
levantamiento del plato.
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Glossary
Eficiencia Volumétrica.EV:
Curva de la aplicaciónCurvaAplicación:
Curva de la VálvulaCurva Válvula:
-Tiempo transcurrido (Áng. Cigüeñal) con la válvula totalmente abierta. 3:
-Tiempo (ángulo cigüeñal) para cerrar, suponiendo válvula totalmente abiertay fluido incompresible
2:
-Tiempo (ángulo cigüeñal) para cerraren ausencia de flujo através de la válvula
1:
Punto Muerto del PistónPMD:
Fig. 5.- Nomenclatura Figuras 6, 7, 37 – 42.
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Sensibilidad al Levantamiento
Criterio de Cierre
-100
100
300
500
700
900
1100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ángulo Cigüeñal
Caí
da d
e Pr
esió
n (P
si)
P.M.D
MAX
MIN
Fig. 6.- Mapa Criterio Cierre Mostrando ∆P a Través de la Válvula Vs. Tiempo y Comport. Resorte
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Sensibilidad al Levantamiento
Criterio de Apertura
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Caída de Presión (Psi)
Área
Equ
ival
ente
(pul
g2)
Curva Válvula
EVNOM.Curva
Aplicación
EVMÁX.
EVMÍN.
L = 0,20''
L = 0,10''
L = 0,05''
Fig. 7.- Mapa Criterio Apertura Válvula Mostrando Comport. Plato (Válv.) y Cilindro (Aplic.)
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Compres. RecipHERRAM. ANALÍTICAS VÁLV. Rev 0 Abr13
MÉTODO PARAMÉTRICO
También llamado análisis adimensional, consiste en calcular una serie
de parámetros para una rápida evaluación del desempeño de la válvula.
Permite determinar si una válvula está bien diseñada para una aplicación
dada, utilizando familias de curvas de Parámetros Adimensionales
Dependientes construidas en función de Parámetros Adimensionales
Independientes.
Detalles en Anexo 2.
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Compres. RecipHERRAM. ANALÍTICAS VÁLV. Rev 0 Abr13
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Monitores Electrónicos:
útiles pero no imprecindibles no dan siempre buenos resultados
Pocas fuentes, caso portátil casi un monopolio
Experiencia local no es buena
Herramientas Analíticas:
con potencial fidelidad demostrada
versátiles y universales
Buena experiencia local
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip Rev 0 Abr13
ANEXOS
44 / 149 Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected]
Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipRev 0 Abr13
Tlf 0212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: 0414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo Título
1 Descripción Herramientas Analíticas Compresor
Mapas Básicos Del Compresor
Mapas Propósito Especial Compresor
Análisis Dinámicos Especiales
2 Detalles Herramientas Analíticas Válvulas
Método Detallado.
Alcance Típico Ingeniería Básica
Método Aprox. Análisis Sensibilidad
Método Paramétrico
3 Algunos Sistemas De Monitoreo Electrónico Existentes En El Mercado
4 Parte Comercial. Procura De Válvulas. Modalidades De Contratación
5 Casos de Campo
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Compres. RecipRev 0 Abr13
ANEXO 1
DESCRIPCIÓN DEL HERRAMIENTAS ANALÍTICAS COMPRESOR
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip MAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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MAPAS BÁSICOS DEL COMPRESOR
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip MAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
1.- Curva de carga del motor
La correcta operación de una planta compresora consiste en mantener a
los compresores consumiendo una potencia mecánica cercana a la
nominal de sus accionamientos.
Apartarse de esta regla trae pérdidas económicas como consecuencia de
alguna de las dos situaciones operacionales que siguen:
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Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip MAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
Situaciones operacionales que traen pérdidas económicas:
- Los compresores consumen una potencia mayor que la nominal, con
lo cual se estaría sobrecargando a los accionamientos, ocasionando así
altos costos de mantenimiento y baja disponibilidad.
- Los compresores consumen una potencia menor que la nominal, con
lo cual se estaría manejando menos caudal que el permitido,
desaprovechando así la capacidad instalada.
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Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip MAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
Estas dos situaciones se encuentran en las plantas compresoras del sub.-
continente por razones diversas.
La solución a esta problemática está en la correcta administración de los
bolsillos variables de los cilindros compresores, para regular la potencia
consumida y optimizar así el aprovechamiento de la capacidad instalada.
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Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip MAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
Con esta práctica se pueden obtener incrementos en el caudal manejado,
disminución en el consumo específico de combustible y reducciones en
los costos de mantenimiento.
Para esto se cuenta con las curvas de carga del motor que representan
de forma gráfica las potencias consumidas por el accionamiento y por el
compresor a presión de succión variable con los bolsillos actuales y la
posición recomendada de estos para no sobrecargar la máquina. Ver
Figuras 8 á 13.
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Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip MAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
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Fig. 8.- Compresor Integral Mostrando Bolsillos Vol. Muerto Variables
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPR. Rev 0 Abr13
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Fig. 9.- Curva Desempeño Básica Obtenida con un Simulador OEM
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPR. Rev 0 Abr13
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3 0 0
4 0 0
5 0 0
6 0 0
7 0 0
8 0 0
9 0 0
1 0 0 0
1 1 0 0
1 2 0 0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 5 8 5
-8
-7
-6
-5-4
-3
-2
-1
0
1
2
34
5
6
7
8
C u rva de D esem peñ o G enéricaR PM =co nstan te Pd = con stan te
B olsillo V ariab le
Pres de Succ.PS IG
Ape
retu
rade
BV
.Pul
g
Pot
enci
a.H
p
T urb od ina, C .A .Ing enie ría d e R o tativo s Petro le ros
Cau
dal.M
Mpc
nd
P otencia
T odos los bolsillos usan la m is m a apertu ra
3 0 0
4 0 0
5 0 0
6 0 0
7 0 0
8 0 0
9 0 0
1 0 0 0
1 1 0 0
1 2 0 0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 5 8 5
-8
-7
-6
-5-4
-3
-2
-1
0
1
2
34
5
6
7
8
C u rva de D esem peñ o G enéricaR PM =co nstan te Pd = con stan te
B olsillo V ariab le
Pres de Succ.PS IG
Ape
retu
rade
BV
.Pul
g
Pot
enci
a.H
p
T urb od ina, C .A .Ing enie ría d e R o tativo s Petro le ros
Cau
dal.M
Mpc
nd
P otencia
T odos los bolsillos usan la m is m a apertu ra
Fig. 10.- Mapa Básico Desempeño PD 800 Puig, RPM Cte.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPR. Rev 0 Abr13
55 / 149
500
600
700
800
900
1000
1100
120015 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
9,5
10
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90-4-3,5-3-2,5-2-1,5-1-0,500,511,522,533,544,555,566,577,58
Turbodina, C.A.Ingeniería de Rotativos Petroleros
Pot
enci
a. H
pC
auda
l. M
Mpc
nd
Ape
retu
ra d
e BV
. Pul
g
Pres de Succ.PSIG
BolsilloVariable
Caudal
Potencia
Curva de DesempeñoPd 700, 800, 900 psig, 850 RPM
900
800
700
900800700
700800900
Fig. 11.- Mapa Completo Desempeño Pd 700, 800, 900 psig, 850 RPM.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPR. Rev 0 Abr13
56 / 149
Fig. 12.- Mapa Completo Desempeño Obtenido con Simulador OEM
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPR. Rev 0 Abr13
57 / 149
Fig. 13.- Mapa Completo Desempeño Obtenido con Simulador OEM
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
58 / 149
2.- Curvas del caudal
Proporcionan un estimado de los caudales de gas asociados con
las potencias antes mencionadas. El error se estima en 5%. Ver
Figuras 8 á 13.
3.- Caudal a cualquier Posición de los Bolsillos Variables
Por motivos diversos, puede ser necesario en un momento dado
ubicar los bolsillos variables en una posición no recomendada, pero
¿qué caudal se está manejando en esta nueva posición?. Esta
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
59 / 149
pregunta tiene como respuesta el método para determinar el
caudal a cualquier posición del bolsillo variable. Ver punto “S” en
Figura 21. Ver Figs. 16 á 20.
4. Régimen de Carga en Barras
La carga por presión de gas se combina con la inercial para
producir la caga total sobre la barra. Fig. 14. Interesan magnitud
de los picos a tracción y compresión, así como también la
reversión.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip MAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
60 / 149
Regimen de BarrasCarga vs Referencia en el Ciguenal
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380
Posicion Angular. Grados
Car
ga (L
bf*1
0^- 3
)
Gas Atras
Gas Adelante
Resultante Gas
Inercial
Total
Fig. 14 Diagrama Carga en Barras que Combina Ambos Lados
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
61 / 149
MAPAS PROPÓSITO ESPECIAL
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
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62 / 149
Mapas Del Desgaste
Contabilizan el desgaste del lado motriz y del lado compresor por
separado. Fig. 15
Mapas De Sobrecarga En Barras
Muestran los límites de resistencia mecánica de las barras de un
compresor. Dichos mapas sirven para predecir el comportamiento ante
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Fig. 15.- Mapa Desempeño con Desgaste
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
HP
potencia
-5
-4
-3
-2
-1
1
2
3
4
5
6
7
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 145 1550
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Presión de Succión. PSIG
M
MPC
ND
caudal
bolsillos
100/00/100
0/0
DM>DC DM<DC
100/100Pu
lg
Como NuevoDesgastadoCompresorDesgastadoy Motor NuevoCompresorNuevoy MotorDesgastadoDesgaste
ActualMapa de Desempeño con Desgaste
Turbodina, C.A.Ingeniería de Rotativos Petroleros
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
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los cambios en las condiciones de proceso y determinar así la
flexibilidad del compresor. Ayuda a evitar fallas catastróficas.
Figs. 16 y 17. Ver también Fig. 22.
Reversión De Carga En Barras
Para evitar que falle la lubricación en el pasador de la cruceta, es
necesario que se revierta la carga sobre la barra en cada ciclo.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip MAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
65 / 149
00,5
11,5
22,5
33,5
44,5
55,5
66,5
77,5
88,5
99,510
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Presión de Succión. PSIG
Ap
ertu
ra d
e B
ols
illo
. P
ulg
Barra 2
Barra 1
Bolsillo Variable
Umbral
Umbral
Zona Prohibida
Zona Permitida
Fig.16.- Mapa Sobrecarga En Barras de Compresor que Rompe Barras
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip MAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
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Apdo. 69085, Caracas 1062 A, Venezuela. Tlf + fax 58.2.267.9004. E-mail [email protected]
U m b r a l e s d e S o b r e c a r g a d e B a r r a s d e u n C o m p r e s o r R e c i p r o c a n t e
" C o m o N u e v o " . P d 7 0 0 , 8 0 0 , 9 0 0 p s i g ,
0
0 ,5
1
1 ,5
2
2 ,5
3
3 ,5
4
4 ,5
5
5 ,5
6
6 ,5
7
7 ,5
8
8 ,5
9
9 ,5
1 0
1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0
P r e s i ó n d e S u c c i ó n . P S I G
Ape
rtur
a de
Bol
sillo
. Pu
lg
B a r r a 27 0 08 0 09 0 0
B a r r a 17 0 08 0 09 0 0
In t e r v a l o D i a r i o d e F l u c t u a c i ó n
B o l s i l l o V a r i a b l e7 0 08 0 09 0 0
Zona Permitida
Zona Prohibida
Fig. 17 Mapa Sobrecarga Barras Mostrando Compresor que Rompe Barras
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
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67 / 149
Usando un simulador se obtienen gráficas dónde se presenta la
situación de la reversión de la carga en barras. Interpretando
gráficas como éstas se puede diseñar soluciones a problemas
relacionados a la no-reversión de carga en barras, como son
fallas recurrentes en el pasador de la cruceta y desgaste
localizado en cojinetes de biela. Fig. 18.
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Mapas De Eficiencia Volumétrica Constante
Los Mapas de Eficiencia Volumétrica constante muestran curvas
para succión y descarga de cada lado del cilindro. En total,
cuatro mapas por cilindro. Fig. 19 y 20.
Interesa mostrar los umbrales de baja EV en las curvas de
desempeño y la solución cuando esto representa un problema,
en forma de volumen muerto extra (espaciadores, botellas,
tapones, descargadores), etc.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
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Compresor K1 Umbrales Rev. Carga Barras
0
5
10
15
20
25
150 200 250 300 350 400
Succión - Psig
Ape
rtur
a B
olsi
llo V
ar -
Pulg
800Apert Max 16 Pulg
Fluctuación
Zona Permitida
Zona Prohibida
900
Pd 700
Bols. Var. 900800700
Umbrales Rev.Carga Barra
Fig. 18 Mapa Reversión Carga Barras con Problemas a Baja Pd
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
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Umbrales de Eficiencia Volumétrica"Como Nuevo". C1 Lado Delantero Pd 1350 psig
0
1
2
3
4
5
6
7
40 45 50 55 60 65 70 75 80Presión de Succión. PSIG
Ape
rtur
a de
Bol
sillo
Var
. Pul
g
18%
33%
48%
Bolsillo Variable
Fig. 19.- Mapa Ef. Vol. Constante a PD Constante. Compresor Con Baja Ef. Vol. + Falla en Válvs.
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Fig. 20- Mapa Eficiencia Vol. Constante a Diferentes Pd
0
1
2
3
4
5
6
7
40 45 50 55 60 65 70 75Presión de Succión. PSIG
Ape
rtur
a de
Bol
sillo
Var
iabl
e. P
ulg
18%
33%
48%
Mapa de Eficiencia Volumétrica a la Succión"Como Nuevo". C1 Lado Delantero Pd 1250, 1350 y 1450 psig
Pd=1250Pd=1350Pd=1450
Pd=1250, 1350 y 1450
Pd=1250, 1350 y 1450
BolsilloVariable
1250
1350
1450
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
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72 / 149
Un compresor que opere en un régimen de baja eficiencia
volumétrica tendrá problemas de bajo flujo y presentará fallas de
válvulas además de un aumento no deseado en la temperatura
de descarga.
Por esto se hace indispensable determinar la apertura del bolsillo
variable que provocaría un régimen de baja eficiencia
volumétrica.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
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73 / 149
Región de Operación Segura
Los Mapas de Desempeño permiten acotar la región donde
podemos operar sin problemas, mientras implementamos
cambios remediales. Fig. 21 y 22.
Mapa Optimizado
Antes de implementar cambios remediales en la máquina,
podemos dibujar en el mapa el nuevo desempeño y chequear los
efectos colaterales... Fig. 23.
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Fig. 21 Mapa Desemp. Mostrando Región Oper. Ver Mapa Optimiz. Adelante
600
700
800
900
1000
1100
1200
Potencia
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
Caudal
Pres Succión. PSIG
Umbral de Baja Ef Vol
Barra 1
Barra 2
Zona de Operación
Bolsillo Variable
Zona de Sobrecarga
Motor
Recom
Umbral Sobrecarga
Barras
S' = 5.23MMx
S x
Ape
retu
ra d
e B
V. P
ulg
Cau
dal.
MM
pcnd
Intervalo Diario de Fluctuación
Pote
ncia
. Hp
Turbodina, C.A.Ingeniería de Rotativos Petroleros
10% Sobrecarga
1063
967
Curva de Desempeño Como NuevoPd 800 psig, 850 RPM
10%Sobrecarga
74 / 149
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Fig. 22- Mapa Sobrecarga Barras Compresor que Rompe Barras. Mejor Punto de Oper.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
Determinación del Mejor Punto de Operación
S5,5"x
4,3"
Umbrales deSobrecarga enBarras
Umbrales de Baja Ef. Vol700800900
Barra 1700800900
Barra 2700800900
850850
750
Pres Succ. PSI
Ape
rtur
a d e
Bol
s illo
Var
iabl
e . P
u lg
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít. Compres.
RecipMAPAS BÁSICOS COMPR. Rev 0 Abr13
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
9,5
10
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90-4-3,5
-3-2,5-2
-1,5-1-0,50
0,511,52
2,533,5
44,555,566,57
7,58
Potencia
Caudal
BolsilloVariable
Umbral de Sobrecarga de Barras
Ape
retu
ra d
e BV
. Pul
g
Pres de Succ.Psig
Cau
dal.
MM
pcnd
Pot
enci
a. H
p
Barra 1
Barra 2
Curva de Desempeño Optimizada
Umbral de Baja Ef. Vol
Como Nuevo
Optimizado
Barra 1
Barra 2
Fig. 23- Mapa Desempeño Optimizado con Remedio para Barras y Válvulas
76 / 149
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
77 / 149
Diagramas PV
El diagrama P-V es una manera resumida y cómoda de representar
el ciclo de compresión de un compresor. Figs. 24 y 25.
Los diagramas PV teóricos permiten al operador detectar
desviaciones del desempeño óptimo e identificar los parámetros
responsables de esto.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip MAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
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Fig. 24- Diagrama PV Lado Delantero Mostrando Comportamiento Válvulas
PRESION vs. VOLUMEN
-200000
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006
VOLUMEN DEL CILINDRO (m3)
PRES
ION
(Pa)
Pérdidas idealesRealIdeal
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. Recip MAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
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Fig. 25- Diagrama PT Teórico Lado Delantero Mostrando Comport. Válvulas
PRESION vs. ANGULO DEL CIGÜEÑAL
-200000
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
0 50 100 150 200 250 300 350 40
ANGULO DEL CIGÜEÑAL
PRES
ION
(Pa)
RealIdealPd
Ps
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
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El diagrama P-V es útil para los cálculos termodinámicos donde las
variables independientes principales usada en la ecuación de
estado PV = NRT son el volumen V y las presiones Ps y Pd.
Adicionalmente a través de este diagrama se desarrollan otros, que
son útiles para describir el comportamiento de las válvulas.
Es importante acotar que en el diagrama P-V las presiones Ps y Pd
son “internas”, es decir, las existentes dentro de la cámara del
cilindro. Dichas presiones internas son diferentes a las medidas en
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
81 / 149
las bridas de succión y descarga del cilindro, que se denominan
“externas”.
Este diagrama P-T es útil para analizar los momentos de apertura y
cierre de válvulas, que a su vez están relacionados con otros
parámetros importantes como reversión de la carga sobre las
barras y reversión de flujo.
Por su lado, el Diagrama PV permite calcular potencia y caudal.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
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Detección De Fugas
Esta tecnología permite detectar el preciso elemento dentro del
cilindro que fuga gas. Esto permite evitar reemplazos innecesarios
de partes todavía buenas.
Esta tecnología consiste en comparar las lecturas del analizador en
caliente contra las predicciones hechas por cálculos según la
apertura del bolsillo variable y plasmadas en los Mapas de
Eficiencia Volumétrica Constante. Fig. 26.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
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Ejemplo de un Diagnóstico Utilizando Datos de un Analizador en Caliente. Compresor Reciprocante W64 Eficiencias Volumétricas Medidas vs. Predichas(%)
Medidas Predichas
Análisis en Cal Cil Extr Succ Desc Succ Desc Succ
C1 LD 40 7 41 17 -2
LT 77 38 80 38 -4Junio97 C2 LD 46 26 48 22 -4
LT 85 49 82 41 4C3 LD 67 35 75 35 -11
LT 73 34 75 35 -3
C4 LD ND ND ND ND ND
LT ND ND ND ND ND
Desviación RMS = 5,35
Desviación Diagnóstico
Desc Fugas Severidad
-59 Valv Desc & Succ Alta
0 Valve Desc Ligera
18 Valve Desc Ligera
20 Analiz Succ-Desc -
0 Valv Desc Ligera
-3 Desc & Succ Valve Ligera
ND ND ND
ND ND ND
26,39
Fig. 26
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
84 / 149
Una vez realizada la comparación entre Medidas vs. Predichas se procede a
buscar un Patrón de Fuga que coincida con la predicción. Ocho patrones
cubren una amplia gama de fugas que incluyen válvulas, anillos, sello de la
barra e incluso mal funcionamiento del analizador. Fig. 27.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipMAPAS BÁSICOS COMPRESOR Rev 0 Abr13
85 / 149
Fig. 27
A B C D E F G H I J Válv Desc Válv Succ
# Fuga en:
abre cierra abre cierraEVd EVs Ts Td Qreal Patrón Comentarios
4
Sello Barra
Tarde
Tem-prano
Tem-prano
Tarde
Patrones de Fuga en Sellos Dinámicos
P
V
A: Sólo en el lado trasero
D :Realmente E: En el papel
5
Sellos Estáticos en la Cabeza del
Cilindro
Tarde
Tem-prano
Tem-prano
Tarde
P
V
A: Sólo en el lado
delantero D: Realmente E: En el papel
6
Anillos
Tarde
Tem-prano
Tem-prano
Tem-prano
P
V
A: Adelante y atrás
D: Realmente E: En el papel
Patrones de Fuga 4, 5 y 6 en usados en la Tabla
Anterior
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipRev 0 Abr13
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
86 / 149
ANÁLISIS DINÁMICOS ESPECIALES
Balanceo del Cigüeñal Análisis Torsional
Acústicos (Pulsaciones) / Vibraciones
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipANÁLISIS ESPECIALES Rev 0 Abr13
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Balanceo Del Cigüeñal
Busca disminuir vibraciones y alargar la vida de cojinetes, bloque y
fundaciones. Algunos compresores integrales aceptan pequeños
cambios sin necesidad de balancear, sin embargo, a la larga terminan
rompiendo la fundación. Fig. 28 y 29.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipANÁLISIS ESPECIALES Rev 0 Abr13
Figura 28.- Balance Tres fuerzas bancada. Fuente: Nuovo Pignone
Cig. A Primario Cig. A Secundario Cig. B Primario Cig. B Secundario Resultante
Áng. Cigueñal
Figura 29.- Balanceo Dinámico. Fuente: Worthington
Fuerzas Balanceadas Momentos
88 / 149
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipANÁLISIS ESPECIALES Rev 0 Abr13
89 / 149
Análisis Torsional
Las fallas catastróficas sugieren hacer este tipo de estudio en máquinas
que han sido reconfiguradas, para evitar amplificación de los esfuerzos
por cercanía a críticas torsionales.
Esto se puede combinar con el análisis del torque máximo para
dimensionar las barras de manera que rompan primero que el cigüeñal
en caso de sobrecarga.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipANÁLISIS ESPECIALES Rev 0 Abr13
90 / 149
Este estudio establecería también las velocidades de calentamiento.
Estos análisis son realizados conjuntamente con empresas
especializadas con datos pre-elaborados por Turbodina.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipANÁLISIS ESPECIALES Rev 0 Abr13
Fig. 30.- Modelo Torsional Cigüeñal. Fte.: BHJ Dampers
Fig. 31.- Torque a RPM Variable
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Análisis De Control De Pulsaciones
Los estudios se dividen en acústicos y mecánicos. Los estudios acústicos
permiten dimensionar la tubería, botellas, separadores e internos para
evitar resonancia acústica y para disminuir los niveles de pulsación hasta lo
aceptable. Los estudios mecánicos, por su parte, diseñan soportes y
cuñas.
El alcance, según API puede ser Tipo 1, Tipo 2 o Tipo 3. El Tipo 3, además
de la tubería, incorpora a los cilindros compresores y sus válvulas, en un
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estudio completo de pulsaciones, desempeño termodinámico y modos de
vibración.
Estos análisis son realizados conjuntamente con Beta Machinery Analysis
Canadá con datos pre-elaborados por Turbodina. Ver Figuras 32 y 33.
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Figura 32.- Control de Pulsaciones. Filtros Acústicos
Fig. 33.- Respuesta del Sistema a las Pulsaciones
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ANEXO 2
DETALLES HERRAMIENTAS ANALÍTICAS
DIAGNÓSTICO Y OPTIMIZACIÓN
VÁLVULA COMPRESORA
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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MÉTODO DETALLADO
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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Fig. 34.- Diagrama % de Apertura vs Ángulo del Cigüeñal. Válvulas Cerrando Tardíamente
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Fig. 35.- Diagrama % de Apertura vs Ángulo del Cigüeñal Válvulas Presentando Agitación
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Levant. .140”
Levant. .063”
Ángulo Cigüeñal
Comportamiento Ilustrativo Válvula Succión
Aumento en Eficiencia (menor caída presión) como Resultado de un Mayor Levant.
PINT. CIL.
PS
220 240 260 280 300 320 340 360
Fig. 36.- Comportamiento Válvula Succión ante Aumento en Levantamiento del Plato
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PARÁMETROS PREDICHOS
(Difíciles De Medir Con Analizadores Electrónicos)
Velocidad De Impacto,
Momento De Apertura Y Cierre,
Pérdidas De Potencia,
Presiones Internas,
Agitación,
Resonancia, Y
Régimen De Carga En Barras,
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RESULTADOS ANALÍTICOS
SUMARIO DE APERTURA Y CIERRE
Ángulo Apertura
Ángulo Cierre
Max. Velocidad de Impacto
Max. Vel. Impacto Sobre la Guarda
Max. Vel. Impacto Sobre el Asiento
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RESULTADOS ANALÍTICOS (CONT.)
SUMARIO DE PÉRDIDAS DE POTENCIA
Pérdidas en las Válvulas de Succión y Descarga
% Pérdidas en el Ciclo
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RESULTADOS ANALÍTICOS (CONT.)
SUMARIO DE PROPIEDADES DEL GAS
Densidad (Kg/m3) Peso Molecular (Kg/mol)
Temperatura (K) Presión Crítica (Pa)
Exponente Adiabático k Temperatura Crítica (K)
Constante R (Nm/Kg K)
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RESULTADOS ANALÍTICOS (CONT.)
SUMARIO DEL CICLO DE COMPRESIÓN
Potencia Ideal Capacidad ideal
Pérdida en Válvulas Capacidad Real (Teórica)
Eficiencia Volumétrica Ideal Reducción de Potencia Debido a la
Ef. Vol.
Eficiencia Volumétrica Real Potencia Resultante
Desplazamiento Carga y Esfuerzo Máximos sobre
la Barra
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RESULTADOS ANALÍTICOS (CONT.)
GRÁFICOS
Gráfico PV
El Diagrama PV es útil para cálculos termodinámicos donde las variables
independientes Volumen, Ps y Pd son las principales usadas en la Ecuación de
Estado PV = NRT. A partir de este diagrama es posible desarrollar otros muy útiles
para describir el comportamiento de la válvula. Ver mas abajo. Algunos de los
cálculos termodinámicos son Potencia Isentrópica, caudal de gas, temperatura de
descarga y pérdidas de potencia y caudal en la válvula.
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RESULTADOS ANALÍTICOS (CONT.)
Gráficos (Cont.)
Curva PT
Diagrama PT: es útil para analizar los momentos de apertura y cierre de la
válvula, que de hecho están relacionados con otros parámetros importantes como
reversión de carga sobre las barras y reversión de flujo.
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RESULTADOS ANALÍTICOS (CONT.)
Gráficos (Cont.)
Levantamiento versus Ángulo (Lev. – tiempo)
Diagrama de Levantamiento: revela otros problemas potenciales como agitación,
alto impacto y cierre tardío.
Carga en Barras versus Ángulo (Carga - Tiempo)
El Régimen de Carga sobre las Barras contiene información sobre picos de carga y reversión de carga. La interpretación de tal diagrama permite encontrar soluciones a los problemas relacionados como fallas en el pasador de la cruceta, y desgaste localizado en el cojinete de biela.
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DATOS UTILIZADOS
GAS COMPRESOR VÁLVULAS PLATO
Anál. Gas Suc. RPM Número de Válv. Núm. Resortes
Temp. Suc. Diam. & Carr. Area Equiv. Válv. Cte. Resorte
Pext Suc. Long. Biela Área Sólida Plato Long. Resorte Deform.
PExt. Desc. Masa Pistón Levant. Máx. Masa Plato Amortr.
Masa Barra Masa Plato
Masa Anillos Coef. Arrastre.
Diám/Masa Barra Cola Coef. Restituc.
Vol. Mtos. Del/Tras Frac. Amort. Crít.
Número Resort.
Constante Resorte
Long. Resorte Libre
Long. Resort. Defor.
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ALCANCE TÍPICO ING. BÁSICA
Diagrama Flujo Proceso
Tamaños de Cilindros
# y Área Válvulas
% Volúmen Muerto
Tamaño Bols. Var. en %
Caudales y Pot. Nominales
Curva Desempeño (Carga)
Filosofía Control
Tamaño Botella Pulsación
Balance masa y energía
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ALCANCE TÍPICO ING. BÁSICA (Cont.)
Tamaño Separadores Fase
Tasa de Enfriamiento
DTI
Isometría Tubería
Planos Inst. Alzado
Soportería Tubería
Planos Arreglo en Planta
Soportería Cilindro
Especific. Cilindro, Camisa, Pistón y Anillos
Soportería Botellas
Especificaciones Válvulas
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ALCANCE TÍPICO ING. BÁSICA (Cont.)
Detalles Internos Bot. Puls.
Especif. Lubricación
Detalles Interconex. Unid/Cil
Especif. Instrum. Y Control
Lista Repuestos
Especif. Packing
Especif. Enfriadores
Dinámica Cigüeñal (Torsiónales,
Balanceo Inerc.)
Internos Separadores Fase
Pulsaciones
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MÉTODO APROXIMADO
ANÁLISIS SENSIBILIDAD VÁLVULAS
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Sensibilidad a K
Criterio de Cierre
-100
100
300
500
700
900
1100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ángulo Cigüeñal
Caí
da d
e Pr
esió
n (P
si)
P.M.D
MAX
MIN
Fig. 37.- Mapa Criterio Cierre Mostrando ∆P a Través de la Válvula Vs. Tiempo y Comport. del Resorte
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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Sensibilidad a K
Criterio de Apertura
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Caída de Presión (Psi)
Área
Equ
ival
ente
(pul
g2)
Curva Válvula
EVNOM Curva Aplicación
EVMÁX.
EVMÍN.
K nom, K máx, K mín
Fig. 38.- Mapa Criterio Apertura Válvula Mostrando Comport. Plato (Válv.) y Cilindro (Aplic.)
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Sensibilidad al Número Válvulas
Criterio de Cierre
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ángulo Cigüeñal
Caí
da d
e Pr
esió
n (P
si)
P.M.D
MAX
MIN
2valv
2valv
1valv
MAX
1valv
Fig. 39.- Mapa Criterio Cierre Mostrando ∆P a Través de la Válvula Vs. Tiempo y Comport. Resorte
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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Sensibilidad al Número Válvulas
Criterio de Apertura
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Caída de Presión (Psi)
Áre
a Eq
uiva
lent
e (p
ulg2
)
Curva Válvula
EVNOM 1Valv.
Curva Aplicación
EVMÁX 1Valv
EVMÍN 1Valv.2Vav
1Valv EVMÍN 2Valv.
EVNOM 2Valv.
EVMÁX 2Valv
Fig. 40.- Mapa Criterio Apertura Válvula Mostrando Comport. Plato (Válv.) y Cilindro (Aplic.)
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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Sensibilidad a Masa Plato
Criterio de Cierre
-100
100
300
500
700
900
1100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ángulo Cigüeñal
Caí
da d
e Pr
esió
n (P
si)
P.M.D
MAX
MIN
Fig. 41.- Mapa Criterio Cierre Mostrando ∆P a Través de la Válvula Vs. Tiempo y Comport. del Resorte
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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Sensibilidad a Masa Plato
Criterio de Apertura
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Caída de Presión (Psi)
Áre
a Eq
uiva
lent
e (p
ulg2
)
Curva Válvula
EVNOM Curva Aplicación
EVMÁX.
EVMÍN.
m nom, m máx, m mín
Fig. 42.- Mapa Criterio Apertura Válvula Mostrando Comport. Plato (Válv.) y Cilindro (Aplic.)
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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MÉTODO PARAMÉTRICO
DIAGNÓSTICO Y OPTIMIZACIÓN
VÁLVULAS COMPRESORAS
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PARÁMETRO ADIMENSIONAL EXPRESIÓN
Área Equivalente Adimensional (C) MWZT
NVnF
Csw
eq72280
Caída De Presión Requerida Para Mantener La Válvula Completamente Abierta (P)
P = P2/Pd
Frecuencia Natural Adimensional Del Plato (E). f en Hz y N en RPM E = 60 f/N
Eficiencia Volumétrica (VE)
1rClPérd1VE k
1
zz
2
1
Volumen Muerto Adimensional (Cl) S/VM4V/VMCl 2 sw
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PARÁMETRO ADIMENSIONAL EXPRESIÓN
Exponente Isentrópico del Gas (k) V
P
CC
k
Caída de Presión Promedio
Adimensional ( pp
) pp
, 2
2
2 C3VE4VE6
Cp
Pérdida de Caudal Adimensional (L) 1)pp
p(L k
1k
1
1
Velocidad de Impacto Adimensional (I) NhI
,NhI
I SG G - guarda, S – asiento
121 / 149
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Compres. RecipDETALLES HERRAM. ANALÍT. VÁLVS. Rev 0 Abr13
NOMENCLATURA
P = Presión en la línea
h = levantamiento del plato
n = Número de Válvulas por Esquina
N = Velocidad del Compresor - RPM
Vsw = Volumen Barrido
Z = Compresibilidad del Gas
T = Temperatura del Gas (R)
MW = Peso Molecular del Gas
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Compres. RecipDETALLES HERRAM. ANALÍT. VÁLVS. Rev 0 Abr13
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Figura 43.- Uso del Análisis Paramétrico Adimensional en el Diseño de Válvulas
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipRev 0 Abr13
ANEXO 3
BREVE DESCRIPCIÓN DE ALGUNOS
MONITORES ELECTRONICOS EXISTENTES
124 / 149 Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected]
Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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Compres. RecipDESCRIPC. ANALIZ. ELECTRÓN. Rev 0 Abr13
PFM2000 Introducido a finales de los ´80. No-enfriado y con tiempo limitado para medir.
Temps no
SPEC 1000 Introducido a finales de los 80´s. Indicador de presión pico de encendido, útil
para balanceo carga.
BACHARACH Primer indicador mecánico de presión media efectiva. Analizadores de gases de
combustión.
125 / 149
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipDESCRIPC. ANALIZ. ELECTRÓN. Rev 0 Abr13
CARMA Simulador de desempeño de compresores reciprocantes desarrollado por Beta
Monitors en los 80´s
RECIP TRAP - RTWin Sucesor del Beta Trap, primer analizador electrónico de desempeño integrado a
Windows. Combina un aparato colector de datos (Recip Trap) con un software
reductor de datos (RTWin) en ambiente Windows. Reductor de datos con
fortalezas.
126 / 149
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipDESCRIPC. ANALIZ. ELECTRÓN. Rev 0 Abr13
WINDROCK 6320 Comparable al Recip Trap, combina un aparato colector de datos con un
software en ambiente Windows. Windrock adquirió en 2010 línea de analizadores
portátiles de Dynalco, incluido el Recip Trap.
Patrón mundial para analizadores portátiles, evoluciona hacia análisis del tipo
“qué pasa si” y también hacia turbomáquinas.
VALVE ALERT Similar al Windrock, trabaja sólo con válvulas compresoras. Versión para
motores en desarrollo.
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Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipDESCRIPC. ANALIZ. ELECTRÓN. Rev 0 Abr13
PREMET Sólo para desempeño de la combustión en motores. Popular en grandes
embarcaciones con motores europeos. Opción para vaciar datos en Windows.
Opción en línea.
BENTLY 3500 SERIES / SYSTEM 1 Originalmente para turbomáquinas. Sistema Modular integrado a la protección
(vibraciones) de la máquina. Sucesor del 3300 Series incorpora la presión del
cilindro y comunica con software reductor de datos System 1.
HOERBIGER RECIPCOM Sólo para desempeño de compresores separables. Basado en PLC, colecta
vibraciones en el bloque y presión en cilindros para un diagnóstico global.
128 / 149
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipDESCRIPC. ANALIZ. ELECTRÓN. Rev 0 Abr13
PROGNOST NT Sólo para desempeño de compresores separables. Puede monitorear presión,
vibración, flujo de aceite y régimen torsional del cigüeñal. Adaptable a
turbomáquina.
PREMET ONLINE Sólo para motores. Monitorea presión de combustión y régimen torsional del
cigüeñal.
RT ONLINE Sólo para compresores. Orientado hacia ambientes de procesos. versión en
línea del Recip Trap que busca aprovechar las características del software
reductor de datos RTWin del Recip Trap, mientras monitorea y protege
continuamente a la máquina. Costoso.
129 / 149
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipDESCRIPC. ANALIZ. ELECTRÓN. Rev 0 Abr13
WINDROCK ONGUARD Basado en sencillos transmisores/monitores de vibración, PLC/DCS,
convertidores I/O, A/D, Interfases Hombre-máquina (softwares) en ambiente
Windows.
Configurable a la medida, por módulos, acepta señales de sensores
permanentes de presión.
Potencia, caudal y eficiencia del compresor vía teórica.
SENTINEL Imagen y semejanza del On Guard. Protección y monitoreo bajo costo sin
sensores permanentes de presión. “Inteligente”.
130 / 149
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipDESCRIPC. ANALIZ. ELECTRÓN. Rev 0 Abr13
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MENTOR – VALVE ALERT Versión en línea del ValveAlert, reduce (organiza) valores varios de la máquina
(de otros sensores) para producir reportes de condición.
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipRev 0 Abr13
Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
132 / 149
ANEXO 4
PARTE COMERCIAL
PROCURA DE VÁLVULAS. MODALIDADES DE CONTRATACIÓN
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Compres. RecipPROCURA VÁLVULAS Rev 0 Abr13
133 / 149
CONTENIDO Comparación Entre Modalidades De Contratación
Paquetes Llave En Mano
Paquetes Especificaciones + Aseguramiento De Calidad
Esquemas Posibles De Contratación
Caso Ilustrativo
Ventajas / Desventajas Oem
Ventajas / Desventajas Consultora
Alcance Típico Ing. Básica
Alcance Típico Ing. Detalle
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipPROCURA VÁLVULAS Rev 0 Abr13
134 / 149
COMPARACIÓN ENTRE MODALIDADES DE CONTRATACIÓN
Esquema Estándar: Paquetes Llave En Mano
Vs.
Esquema Alternativo: Especificaciones En Mano + Aseguram. De Calidad
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipPROCURA VÁLVULAS Rev 0 Abr13
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ESQUEMA ESTÁNDAR PAQUETES LLAVE EN MANO
Ahorran esfuerzo a la corta,
Aumentan esfuerzo a la larga,
Aumentan costos operativos (alta tasa de fallas)
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipPROCURA VÁLVULAS Rev 0 Abr13
136 / 149
ESQUEMA ALTERNATIVO ESPECIFIC. EN MANO + ASEGURAM. CALIDAD
Responde a los requerimientos específicos del proceso lo cual requieren de una ingeniería (corta). Dicha ingeniería puede ser hecha por:
Fabricante (OEM), o
Consultora independiente
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipPROCURA VÁLVULAS Rev 0 Abr13
137 / 149
ESPECIFIC. + ASEGURAM. CALIDAD
ESQUEMAS POSIBLES DE CONTRATACIÓN
Ingeniería Básica + IPC Auditado. Proyectos Recilindraje
Suministro, Instalación + Aseguramiento Calidad
Alianza OEM – Consultora
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipPROCURA VÁLVULAS Rev 0 Abr13
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INGENIERÍA BÁSICA + IPC AUDITADO
PROYECTOS RECILINDRAJE. ESQUEMA 1 SUGERIDO
1. CONSULTORA Hace Ing. Básica
2. OPERADOR Licit. IPC Llave en Mano
3. CONSULTORA Audita Técnicamente Oferentes
4. OPERADOR Selec. Mejor Postor
5. CONSULTORA Realiza Aseguram. Calidad e Inspección Obra
6. GANADOR Suministra Llave en Mano
7. CONSULTORA Audita Gas + Cigüeñal + Pulsaciones
8. CONSULTORA Hace Ajustes Finos + Mapas Especiales
9. CONSULTORA Hace/Supervisa Monitoreo Condic. a Posteriori
Presentación a Latinoam.Monitoreo Electrón. Vs. Herram. Analít.
Compres. RecipPROCURA VÁLVULAS Rev 0 Abr13
139 / 149
INGENIERÍA BÁSICA + IPC AUDITADO
PROYECTOS RECILINDRAJE. ESQUEMA 2 SUGERIDO
1. CONSULTORA Hace Ing. Básica + Detallada
2. OPERADOR Revisa y Aprueba
3. OPERADOR Licit. Suministro e Instalación Válvulas
4. CONSULTORA Revisa Técnicamente Ofertas
5. OPERADOR Selecciona Ganador
6. CONSULTORA Hace Aseguramiento Calidad e Inspección Obra
7. GANADOR Instala y Entrega
8. CONSULTORA Hace Ajustes Finos + Mapas Especiales
9. CONSULTORA Hace Monitoreo Cond. a Post.
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INGENIERÍA BÁSICA + IPC AUDITADO
CASO RECILINDRAJE. ESQUEMA 3 SUGERIDO: OPERADOR Promueve Alianza OEM – CONSULTORA para IPC. Tendencia en
EUA
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CONCLUSIONES INGENIERÍA BÁSICA + IPC AUDITADO
Se Espera de Esta Forma Máx. Confiabilidad y Eficiencia
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CASO ILUSTRATIVO: VÁLVULAS PTA. COMPRESORA. ESQUEMA IDEAL DE PROYECTO
1. CONSULTORA Diseña Válvulas para Eficiencia y Confiab.
2. OPERADOR Licita Suministro
3. CONSULTORA Audita Técnicamente las Ofertas
4. OPERADOR Selecciona Mejor Postor
5. CONSULTORA Realiza Aseguramiento Calidad
6. GANADOR Suministra Válvulas
7. OPERADOR Instala Válvulas
8. CONSULTORA Hace Ajustes Finos al Desemp. Válvulas
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VENTAJAS OEM
Mayor Confianza / Confiabilidad
Propiedades Físicas y Datos ya Disponibles
Taller Local Propio
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DESVENTAJAS OEM
Mayor costo
Válvulas Estándar (No a la medida)
Cilindros nuevos
Costos (Extras) Fuera de Control
Diseño Inauditable (Caja Negra), Inflex. e Irrepetible
Cierra Mercado Local Ing. Rotativos Petroleros
Sin Mapas Especiales
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VENTAJAS CONSULTORA
Respaldo Independiente Consultores Int´l
Entrega Oportuna, Económica, a la Medida
Diseño Independiente asegura Ef. Máx. + Flexib. Oper.
Diseño Auditable, Flexible y Repetitible
Autonomía Técnica OPERADOR (Varios Oferentes)
Se pueden usar en Cilindros Usados
Control sobre Costos (Extras) y Cronograma
Asistencia Técnica Permanente y Económica
Disponibles Mapas Especiales Límites Mecánicos
Auditable la Dinámica Cigüeñal (torsión, contrapesos)
Desarrollo Tecnológico País / Ing. Rotativos Petroleros
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DESVENTAJAS CONSULTORA
Menor Confianza / Confiabilidad
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ANEXO 5
CASOS DE CAMPO
Casos de Compresores
Casos de Válvulas
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Tlf +58.212.816.5779 Caracas, Venezuela [email protected] Móvil: +58.414.247.1337 Orlando, Florida www.turbodina.com
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Compres. RecipCASOS DE CAMPO Rev 0 Abr13
ALGUNOS ESTUDIOS Y PROYECTOS EN COMPRESORES RECIP
CLIENTE OBRA Y/O SERVICIO Y/O CONSULTORIA Contacto
PDVSA EPM San Tomé
Diagnóstico y Optimización Desempeño Compresores Recip. W64 Pta. Budare. Tot. 7200 HP. Pariaguán, Anzoátegui
Leopoldo Heredia 0283.230.1025.3717 William Marín [email protected] 0282.420.2130/40
Lasmo Vzla. BV Optimización Termodinámica de Compresores Recip W64 Ptas. Dación 1/2/3 – Anzoátegui
Alain Caluwaerts [email protected] 0283.231.4152/0112
Astra Producción Petrolera, S.A.
Optimización 2 Compres. Recip. KVG 1200 HP c/u. Pta. Compres. La Ceiba. La Ceiba, Anzoátegui.
Orlando Dumont [email protected] 0281.262.5708
Wilpro Energy Services LTD, Vzla.
Optimiz. Desempeño + Invest. Falla 5500 HP x 3000 psi Compres. Recip. WH66 Pta. Media Presión Complejo Jusepín PDVSA.
David Markle [email protected] 0291.660.3400
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Compres. RecipCASOS DE CAMPO Rev 0 Abr13
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ALGUNOS ESTUDIOS Y PROYECTOS A COMPRESORES RECIP
CLIENTE OBRA Y/O SERVICIO Y/O CONSULTORIA Contacto
Repsol – YPF 2 Compres. Recip. KVG 1200 HP c/u. Pta. Compres. La Ceiba. La Ceiba, Anzoátegui.
Orlando Dumont [email protected] 0281.262.5708
PDVSA Gas Anaco Optimización Desempeño y Manejo Gas 6 Compresores TLA510 Planta Zapatos. Total 20 KHP. Anaco Anzoátegui
José Aponte [email protected] 0282.430.1092
Inemaka, S.A.
Auditoría Desempeño - Adapt. Nuevas Cond. Proceso + Investigación Falla Compresores Reciprocantes WH66 5 x 5500 HP Pta. Kaki. Maúlpa, Anzoátegui.
Javier Alcalá [email protected] 0282.430.2287
Algunos datos contacto han cambiado. Detalles disponibles a solicitud. Mas en www.turbodina.com