SELECCIÓN DE UN COMPRESOR RECIPROCANTE DE RESPALDO (BACKUP) PARA OPTIMIZAR LA OPERACIÓN Y PREVENIR PAROS NO PROGRAMADOS EN LA ESTACIÓN DE COMPRESIÓN DE NOVILLERO

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN 1 1.1 ANTECEDENTES 1 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2 1.3 JUSTIFICACIÓN 3 1.4 METODOLOGÍA 3 1.4.1 Recopilación de Datos Cuantitativos 3 1.4.2 Análisis Comparativo 3 1.4.3 Recopilación de Datos Cualitativos 4 1.4.4 Síntesis de Datos 4 1.5 OBJETIVOS 4 1.5.1 Objetivo General 4 1.5.2 Objetivos Específicos 4 CAPÍTULO II: DESARROLLO 5 2.1 MARCO TEÓRICO 5 2.1.1 Estación de Compresión de Gas Natural 5 2.1.1.1 Sistema de gas de proceso (succión y descarga) 6 2.1.1.2 Sistema de tuberías 7 2.1.1.3 Válvulas 7 2.1.1.4 Puente de regulación y medición 7 2.1.1.5 Interfaz hombre maquina 7 2.1.1.6 Pararrayo 7 2.1.1.7 Unidad de Compresión de Gas Natural 7 2.1.2 Procedimiento de selección de un Compresor Reciprocante 14 2.1.2.1 Cálculo de propiedades del Gas natural 14 2.1.2.2 Cálculo de Numero de Etapas 17 2.1.2.3 Cálculo de relación de compresión 17 2.1.2.4 Cálculo de potencia requerida 18 2.1.2.5 Calculo de la cantidad volumétrica real de gas en la entrada 18 2.1.2.6 Cálculo de eficiencia volumétrica 19 2.1.2.7 Cálculo de desplazamiento del pistón 20 2.1.2.8 Dimensionamiento de diámetro de cilindro 21 2.1.2.9 Cálculo de cargas permisible 21 2.1.3 Estación de compresión Bidireccional 22 2.1.4 Estaciones de Compresión de Gas Natural en Bolivia 22 2.1.5 Parámetros operativos 25 2.1.5.1 Presión de succión 25 2.1.5.2 Presión de descarga 25 2.1.5.3 Potencia requerida 25 2.1.5.4 Caudal Estándar 25 2.1.5.5 Temperatura 25 2.1.5.6 MAOP 26 2.1.5.7 MOP 26 2.1.6 Normas 26 2.1.6.1 Norma B 31.8 26 2.1.6.2 Norma B31.3 27 2.2 MARCO CONTEXTUAL 27 2.2.1 Ubicación de Estación de Compresión 27 2.2.2 Descripción de la Estación de Compresión 28 2.2.2.1 Sistema de Gas de Proceso (Succión y descarga) 29 2.2.2.2 Sistema de Tuberías 31 2.2.2.3 Válvulas 32 2.2.2.4 Puente de Regulación y Medición 32 2.2.2.5 Interfaz Hombre Maquina (HMI) 33 2.2.2.6 Pararrayo 33 2.2.2.7 Unidad de Compresión de Gas 34 2.2.2.8 Parámetros de Operación 36 2.2.3 Diagnostico 37 2.3 INFORMACION Y DATOS OBTENIDOS 37 2.3.1 Cálculos para la Selección del Compresor 38 2.3.1.1 Método de cálculo detallado de la potencia del compresor 38 2.3.1.2 Selección de Compresores Candidatos 43 2.3.1.3 Cálculo de la Cantidad Volumétrica Real de Gas en la Entrada 43 2.3.1.4 Cálculo de eficiencia volumétrica 43 2.3.1.5 Cálculo del desplazamiento del pistón 45 2.3.1.6 Dimensionamiento de diámetro del cilindro 45 2.3.1.7 Cálculo de cargas permisibles 45 2.3.2 Selección de motor 46 2.4 ANALISIS Y DISCUSION 47 2.4.1 Análisis 47 2.4.2 Discusión 49 2.5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 49 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 51 ANEXOS 51   ÍNDICE DE FIGURAS Figura No 1: Estación de Compresión de Gas Natural 6 Figura No 2: Tipos de compresores 8 Figura No 3: Motor integral de un compresor 9 Figura No 4: Compresor Reciprocante 11 Figura No 5: Cilindro de baja presión con doble efecto 12 Figura No 6: Características de Motores 13 Figura No 7: Método grafico para determinar el factor de compresibilidad 16 Figura No 8: Capacidad Calorífica molar MCp, BTU/(lbmol•ºR) 16 Figura No 9: Función de relación de compresión r1k 19 Figura No 10: Macro-localización de la Estación de Novillero 28 Figura No 11: Micro-localización de la Estación Novillero 28 Figura No 12: Estación de Compresión Novillero 29 Figura No 13: Separador de Polvo y Líquidos 29 Figura No 14: Válvula de Bloqueo y By-Pass 30 Figura No 15: Manifold 30 Figura No 16: Válvula Shut Down 30 Figura No 17: Sistema de Tuberías 31 Figura No 18: Válvula bola 32 Figura No 19: Puente de Regulación y Medición 32 Figura No 20: HMI Estación de Compresión Novillero 33 Figura No 21: Torre Pararrayos 33 Figura No 22: Compresor Reciprocanten Ariel JGD2 34 Figura No 23: Compresor Waukesha tipo V 35 Figura No 24: Aeroenfriador 35   INDICE DE TABLAS Tabla No 1: Valores estimados de eficiencia de compresor 18 Tabla No 2: Estaciones de Compresión en Bolivia (Parte l) 22 Tabla No 3: Estaciones de Compresión en Bolivia (Parte II) 23 Tabla No 4: Gasoductos en Bolivia 23 Tabla No 5: Estaciones de Compresión en Bolivia (Parte III) 24 Tabla No 5: Especificaciones del Compresor 34 Tabla No 6: Especificaciones del Motor 35 Tabla No 7: Parámetros de Operación en Novillero 36 Tabla No 8: Cromatografía del gas en el GTC 37 Tabla No 9: Datos para la determinación del peso molecular del gas 38 Tabla No 10: Propiedades Pseudocriticas 39 Tabla No 11: Capacidad calorífica molar 39 Tabla No 12: Tabulación de resultados del factor de compresibilidad 41 Tabla No. 13: Iteración para Numero de Etapas 42 Tabla No 14: Modelos y Marcas de Compresores Candidatos 43 Tabla No 15: Interpolación para determinación r(1k) 44 Tabla No 16: Datos de catalogo ARIEL JGE/2 45 Tabla No 17: Resultados de cargas de compresión y de tensión. 46 Tabla No 18: Características de compresor seleccionado 46

El presente trabajo se centra en la Estación de Compresión de Gas de Novillero, la cual finalizó su instalación en agosto de 2022 y se encuentra en espera de iniciar operaciones una vez que la nueva fábrica de cemento en Potosí inicie su producción. A la fecha, la estación funciona esporádicamente para prevenir y detectar posibles fallas, pero se prevé que, después de 2 años desde su instalación, será necesario realizar un mantenimiento programado del compresor, lo que requerirá detener su funcionamiento. Para evitar interrupciones en el transporte de gas, se recomienda contar con una unidad de compresión adicional como respaldo. El objetivo de la investigación es evaluar la necesidad de contar con una unidad de compresión adicional como respaldo en la Estación de Compresión de Gas de Novillero, considerando su futura operación continua y el mantenimiento programado del compresor principal. La metodología utilizada consistió en el estudio de datos obtenidos de la estación para lograr realizar una selección optima de la unidad, realizando cálculos y estudiando los compresores más usados a nivel nacional. Los resultados obtenidos del trabajo de investigación indican la importancia de contar con una unidad de compresión adicional como respaldo, considerando la futura operación continua y el mantenimiento programado del compresor principal, con el fin de evitar interrupciones en el transporte de gas.