Reducción de Emisiones de Gas Natural en Compresores Centrífugos en la Industria Petrolera

1. UNIVERSIDAD YACAMBÚ
VICERRECTORADO DE INVESTIGACIÓN Y POSTGRADO
INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN Y POSTGRADO
Reducción de Emisiones de Gas Natural en Compresores Centrífugos
en la Industria Petrolera
Autor: Ricardo Hernández
Maracaibo, Julio 2016

2. Contenido
Introducción.
1. Metodología de abordaje.
2. Teorías orientadoras para su estudio
3. El contexto a estudiar.
3.1 Planteamiento del problema.
3.2 Entre las áreas de abordaje.
3.3 Objetivos del caso
3.4 Importancia.
4. Plan de acción
Conclusiones y reflexiones finales.

3. Introducción
Los compresores centrífugos son ampliamente usados en la producción y
transmisión de gas natural. Los sellos en los ejes rotativos evitan que el gas
natural a alta presión se escape de la envoltura cilíndrica del compresor.
Tradicionalmente, estos sellos usan aceite a alta presión como barrera contra
el escape del gas. Natural Gas (2003) han descubierto que reemplazar estos
sellos húmedos (aceite) por sellos secos reduce importantemente los costos
de operación y las emisiones de metano.
Las emisiones de metano de los sellos húmedos fluctúan generalmente de
40 a 200 pies cúbicos estándar por minuto (scfm). La mayoría de esas
emisiones ocurren cuando al aceite circulante se le quita el gas que absorbe
en la cara del sello de alta presión. Los sellos secos, los cuales usan gas a
alta presión para sellar el compresor, emiten menos metano (hasta a 6 scfm),
tienen requisitos más bajos de energía, mejoran la eficiencia operativa y el
rendimiento del compresor y la tubería, mejoran la confiabilidad del
compresor y necesitan mucho menos mantenimiento.
Aunque las conversiones a sellos secos podrían no ser posibles en
algunos compresores debido al diseño de la envoltura o los requisitos
operativos, los participantes deben seleccionar sellos secos antes que sellos
húmedos siempre que reemplacen o instalen compresores centrífugos
cuando sea posible. Un sello seco puede ahorrar aproximadamente
$135,000 al año y pagarse a sí mismo hasta en 14 meses. Natural Gas
(2003)
Se estima que instalación un sello seco en un compresor existente, reduce
las emisiones en un 97 por ciento, de 75 a 2 Mcf al día, lo que puede generar
un ahorró $80,000 al año solamente en gas. PDVSA (2010).
Los sistemas de sello en compresores centrífugos deben garantizar que el
fluido de trabajo siga la corriente del proceso, minimizando las pérdidas
mecánicas por concepto de holguras y ajustes entre los internos dinámicos y
estáticos que conforman el compresor, con la finalidad de garantizar una

4. operación segura y confiable de los trenes de compresión que acondicionan
el gas de levantamiento en las plantas compresoras de PDVSA.
De acuerdo a valores estadísticos y de los especialistas de Dresser Rand
(S/F), se estima que la emisión mínima esperada en cada sello de un
compresor con sellos húmedos de estas características es de 40 SCFM = 68
m3/hr. Con base en datos de la propuesta del fabricante, el venteo máximo
de metano en operación normal a la atmósfera, de cada sello del compresor
repotenciado con sellos secos será de 6.5 SCFM = 11 m3/hr. La aplicación
de esta tecnología, puede generar aproximadamente 2.45 MM$/año por valor
comercial del gas natural y una reducción de 1,817 Ton anuales de gases
contaminantes, presentes en el gas natural, como el CO2.
1. Metodología de abordaje.
Revisión Documental de breve reseña sobre la plataforma LL652 de
PDVSA Petroindependiente, instalación que trabaja con sellos secos.
Consulta de normas documentos técnicos de proveedores de sellos a gas
secos o usuarios consumados en la utilización de esta tecnología.
Experiencias que se disponen actualmente del uso de sellos húmedos en
los módulos de compresión de PDVSA Petróleo Occidente.
Proceso de decisión
Las Unidades de Negocios y Operadoras enfrentan una de tres
situaciones cuando consideran la instalación de sellos secos: reemplazan el
compresor entero; reemplazan un sello húmedo desgastado en un
compresor existente; o reemplazan un sello húmedo completamente
funcional en el compresor existente.
Hoy en día, el 90 por ciento de todos los compresores nuevos vienen con
sellos secos. Por lo que debe verificarse que cuando se compra un
compresor nuevo, se verifique que tenga el sello seco.
El análisis para reemplazar un sello húmedo de un compresor existente
debe considerar el ahorro de las emisiones de metano junto con los costos

5. de capital y operativos y los beneficios. Los aspectos económicos del
reemplazo de sellos húmedos operativos son convincentes, y siempre que
sea posible, los participantes deben realizar dichos reemplazos.
El proceso de decisión siguiente es una directriz para determinar los
candidatos, beneficios y el costo de reemplazar los sellos húmedos con
sellos secos en los compresores.
Según Natural Gas (2003), para realizar la conversión de sellos húmedos
a sellos secos, se debe realizar cuatro pasos:
1. Identificación de los candidatos para el reemplazo de los sellos húmedos.
2. Cálculo de los ahorros de la reconversión del sello seco.
3. Determinación del costo de la conversión de los sellos secos.
4. Comparación del costo de los ahorros.
Paso 1: Identificación de los candidatos para el reemplazo de los sellos
húmedos.
Los operadores de las diferentes Filiales y Empresas de Mixtas de
PDVSA, deben hacer un inventario general y una evaluación técnica de los
compresores existentes. Los factores a considerar incluyen el tipo de
compresor, la edad, el hardware y las condiciones operativas. Todos los
compresores con sellos húmedos deben identificarse y evaluarse para el
cambio a sellos secos. Cuando se decida qué compresores son candidatos
para reemplazo de los sellos húmedos, se debe considerar lo siguiente:
• Los sellos secos deben usarse en los compresores de hasta 3,000 psi
de manera segura; las aplicaciones de 1,500 psi son de rutina. Sin
embargo, los sellos secos podrían no ser seguros en presiones altas.
Aún más, los sellos secos no son apropiados para las aplicaciones
con temperaturas por encima de 300 a 400 grados Fahrenheit. El
diseño de algunos compresores prohíbe la reconversión de los sellos
secos. Motivo por el cual se deberá evaluar a largo plazo, su
reemplazo, cuando la Unidad Compresora o Planta Compresora en su
totalidad haya cumplido su vida útil.

6. • Algunos compresores antiguos pueden estar al final de su vida útil y
por lo tanto, serán candidatos para reemplazo completo en lugar del
reemplazo del sello. Esto generalmente se determina mientras se
planea una reparación general importante, cuando el costo de
operación y mantenimiento del compresor viejo está proyectado para
aumentar a un nivel mucho mayor que el costo de operación y
mantenimiento de una unidad nueva. Algunas pistas de haber llegado
a esta fase incluyen el aumento repentino de la frecuencia y magnitud
de mantenimiento sin programar y la falta de disponibilidad de piezas
de repuesto o la falta de apoyo técnico. Esta situación aplica
principalmente en instalaciones como Planta Compresora Tía Juana 2,
Tía Juana 3 y Bachaquero 1, ubicadas en el Lago de Maracaibo, las
cuales tienen más de 50 años en servicio.
Paso 2: Cálculo de los ahorros de la reconversión del sello seco.
En general, la mayoría de los ahorros al reemplazar el sello húmedo con
uno seco pueden atribuirse a las reducciones en la pérdida de gas natural.
Para calcular estos ahorros, se pueden medir la mayoría de la pérdida de sus
compresores con sellos húmedos en la ventila de la unidad de
desgasificación de aceite del sello embolsándolo o usando un muestreador
de flujo alto.
En la cara del sello también escapa algo de gas, pero es más difícil medir
cantidades menores de 10 por ciento de emisiones de la unidad
desgasificadora de aceite del sello. Las fugas típicas de los sellos de gas
húmedo fluctúan de 40 a 200 scfm del compresor tipo palanca.
Por ejemplo de un sello tipo tándem (arreglo con sellos colocados en
serie) con tasas de fuga que fluctúan entre 0.5 a 3 scfm para ejes de
compresores de 1.5 a 10 pulgadas, para compresores operando a 580 a
1,300 psig de presión. El reemplazo de sellos húmedos con dos sellos secos
en tándem puede reducir las emisiones entre 34 a 194 scfm. Esto es

7. equivalente a 16,320 a 93,120 Mcf por 8,000 horas al año, con un ahorro
total anual de $48,960 a $279,360.
Este proceso se aplica a todos los diseños de compresores. Los
compresores menos comunes en voladizo tienen un sello individual, y
cambiar de sello húmedo a sello seco rendiría la mitad de los ahorros de
hacer lo mismo con un compresor de tipo de palanca-
Aparte de los ahorros de gas, los sellos secos también rinden ahorros
significativos de operación y mantenimiento en comparación con los sellos
húmedos. Los costos anuales de operación y mantenimiento fluctúan
ampliamente, entre $6,000 y $10,000 al año. Los costos de operación y
mantenimiento de los sellos húmedos pueden llegar hasta a $100,000 al año.
A continuación se indica un resumen de cálculos de un compresor con un
diámetro de eje de 7.5 pulgadas, operando 8,000 horas al año:
Costos anuales de operación y mantenimiento de un sello seco por
compresor
1. Reducción de las pérdidas de potencia del sello = $13,900
2. Reducción de las pérdidas de ventilador/bomba de aceite = $4,000
3. Aumento de la eficiencia del flujo de la tubería = $26,600
4. Reducción de la pérdida de aceite = $3,500
5. Reducción del tiempo fuera de servicio de operación y mantenimiento =
$15,000
AHORROS TOTALES = $63,000
Los factores específicos del lugar que se usaron en los cálculos incluyen:
(1) pérdidas arrastradas de los sellos húmedos y secos, (2) caballos de
fuerza del ventilador de enfriamiento y la bomba de aceite del sello, (3)
caballos de fuerza del compresor, (4) consumo de aceite del sello, y (5)
costos de mantenimientos programados y emergencias anuales.

8. Paso 3: Determinación del costo de la conversión de los sellos secos.
El costo de un sistema de sellos secos dependerá de la presión operativa
del compresor, el tamaño del eje, la velocidad de rotación y otros factores
específicos de instalación. El costo del sello generalmente fluctúa entre
$5,000 y $6,000 por pulgada del diámetro del eje para los sellos húmedos y
$8,000 a $10,000 por pulgada por los sellos secos en tándem.
Otros costos incluyen la ingeniería, la instalación y el equipo auxiliar. Los
sellos secos requieren una consola de gas, una unidad de filtrado, controles
e instrumentos de vigilancia, mientras que los sellos húmedos requieren
bombas de aceite de sello, ventiladores de enfriamiento, unidades de
desgasificación y controles. Dependiendo de la ubicación, el tipo de equipo,
el número de controles y la disponibilidad de los componentes, el costo
fluctúa de $30,000 a $100,000 por sellos secos, y hasta $200,000 por sellos
húmedos. Estos costos de instalaciones auxiliares son los mismos para
ambos, los tipos de compresor de sello sencillo y de sello doble.
Paso 4: Comparación del costo de los ahorros.
Una simple comparación de costo entre el convertir un compresor a sellos
secos y reemplazar los sellos húmedos existentes con componentes nuevos
mostrarán ahorros sustanciales durante un período de cinco años.
Los costos de implementación de la conversión a sellos secos incluyen el
costo de los sellos y el acondicionamiento del gas seco, la vigilancia y la
consola de control. En los sellos húmedos, la circulación del aceite de sellos,
la desgasificación y las instalaciones auxiliares de enfriamiento se reutilizan,
de modo que solamente se incurre en el costo del reemplazo del sello.
A continuación se muestra un ejemplo de un compresor tipo de palanca
con un eje de 6 pulgadas operando 8,000 horas al año.

9. Fuente: Natural Gas (2003)
Ahorros Calculados
Los aspectos económicos de esta propuesta se pueden mediante una
tabla de flujo de efectivo de cinco años aplicando la normativa interna de
PDVSA la cual corresponde a los Lineamientos para Evaluación de
Propuestas para Inversión de Capital (LEEPIC). Este análisis debe tomar en
cuenta los costos de capital, el ahorro de las emisiones de metano, los
costos de operación y mantenimiento, y asigna un valor de salvamento al
sistema de sello húmedo. Es importante notar que todos los análisis serán
específicos para cada caso, pero los aspectos económicos de la
reconversión de sellos secos a nivel mundial son tan atractivos que las
compañías deben considerar reemplazar todos los sellos húmedos, sin
importar la edad.
3 Teorías orientadoras para su estudio.
A continuación se indican consideraciones teóricas sobre los sellos y
descripción de tecnologías ampliamente usadas para sellado de fluidos en
compresores centrífugos.

10. Sistema de Sellos
Los compresores centrífugos requieren sellos alrededor del eje rotativo
para impedir fugas de gas de proceso hacia la atmósfera y prevenir la
contaminación del gas con el aceite lubricante de los cojinetes. Existen dos
sistemas de sellos usados ampliamente por los fabricantes de compresores
centrífugos, tales como: sellos del tipo seco y sellos de aceite húmedos.
Sellos de Aceite
Están instalados entre los diafragmas del compresor y los porta cojinetes,
los cuales están diseñados para prevenir fugas de gas hacia los cojinetes,
así como, impedir la contaminación del gas de proceso con vapores de
aceite. El aceite de sello es mantenido con una presión más alta que la
presión de gas de proceso, la diferencia de presión previene la migración de
gas del proceso hacia el área de los cojinetes. PDVSA (2010).
Los sistemas de aceite de sellos más utilizados para el caso de
compresores de gas natural son:
· Anillo de carbón
· Película de aceite con tanque elevado
Sistema de Sellos de Aceite con Anillo de Carbón
El propósito del sistema de aceite de sellos es el de suministrar un aceite
limpio, a la temperatura adecuada en donde los sellos de carbón operen de
forma eficaz manteniendo una presión positiva en el sello (presión de aceite
mayor que la del gas). El aceite es suministrado a la parte interna del sello de
carbón y es direccionado a través de los elementos internos del conjunto
sello, a una presión de aceite entre 35 y 50 psig por encima de la presión de
proceso, previniendo cualquier fuga de gas a la parte externa. Shell (1998).
El aceite contaminado es recolectado en unas trampas las cuales drenan
hacia un reservorio, en el cual el aceite es reacondicionado para ser utilizado

11. nuevamente, generalmente se utiliza un tanque desgasificador en donde se
aplica temperatura al aceite para desprender el gas contenido en el mismo.
Usualmente el sistema está diseñado con bombas duales, enfriadores y
filtros para facilitar el mantenimiento.
Sistema de Sellado con Película de Aceite
Según Shell(1998), el sello de película de aceite, emplea la película para
sellar el gas comprimido del proceso, sus holguras son reducidas y necesita
una diferencia precisa entre la presión de gas y la presión de sello para
minimizar las fugas; es de notar que este tipo de sistema requiere de
controles complicados, así como, bombas adicionales, filtros de aceite de
sellos y un enfriador de aceite.
Sellos húmedos
Según Flowserve(2006), los compresores centrífugos requieren sellos
alrededor del eje rotativo para evitar que los gases se escapen en donde el
eje sale de la envoltura cilíndrica del compresor. El tipo más común de
“palanca” de compresores tiene dos sellos, uno en cada extremo del
compresor, mientras que los compresores en voladizo tienen sólo un sello
hacia dentro en el lado (motor). Estos sellos usan aceite, el cual circula bajo
alta presión entre tres anillos alrededor del eje del compresor, formando una
barrera contra las fugas de gas comprimido.
El anillo central está sujeto al eje rotativo, mientras que los dos anillos en
cada extremo son estacionarios en la envoltura del sello, colocados contra
una película fina de aceite entre los anillos para lubricar y actuar como
barrera contra fugas. Los arosellos de hule evitan las fugas alrededor de los
anillos estacionarios. Muy poco gas escapa a través de la barrera de aceite;
se absorbe mucho más gas en el aceite bajo presión alta en la interfaz de
aceite/gas del sello del lado “hacia dentro” (lado del compresor), por lo que
contamina el aceite del sello. El aceite del sello se purga del gas absorbido

12. (usando calentadores, tanques de evaporación y técnicas de desgasificación)
y se recircula. El metano recuperado comúnmente se ventila a la atmósfera.
Sello Húmedo
Fuente Natural Gas (2003)
Sellos secos
Según Natural Gas (2003), una alternativa al sistema tradicional de sellos
húmedos (aceite) es el sistema de sellos secos mecánicos. Este sistema de
sello no usa ningún aceite circulante de sellado. Los sellos secos operan
mecánicamente bajo la fuerza opuesta creada por las ranuras
hidrodinámicas y la presión estática. Las ranuras hidrodinámicas están
grabadas en la superficie del anillo giratorio sujeto al eje del compresor.
Cuando el compresor no está girando, el anillo estacionario en la envoltura
del sello está presionado contra el anillo rotatorio por medio de resortes.
Cuando el eje del compresor gira a alta velocidad, el gas comprimido tiene
solo un camino para fugarse por el eje, y eso es entre los anillos giratorios y
los estacionarios. Este gas se bombea entre los anillos mediante ranuras en
el anillo giratorio.
La fuerza opuesta de gas a alta presión que se bombea entre los anillos y
los resortes tratando de empujar los anillos entre sí, crea un espacio
demasiado delgado entre los anillos a través del cual puede fugarse un poco
de gas. Mientras el compresor está funcionando, los anillos no están en

13. contacto entre sí, y por lo tanto, no se desgastan ni necesitan lubricación.
Los arosellos sellan los anillos estacionarios en la caja del sello.
Colocar uno o más de estos sellos secos juntos en series, se llama, sellos
secos en tándem, y es muy eficaz para reducir las fugas de gas. Este tipo de
sello tiene menos de uno por ciento de las fugas de un sistema de sello
húmedo ventilado a la atmósfera y mucho menor costo de operación.
Los sellos secos operan mecánicamente bajo la fuerza opuesta creada por
las ranuras hidrodinámicas y la presión estática entre dos caras, una cara de
disco rotativa y una cara de disco estático.
Las ranuras o surcos están mecanizados sobre el disco rotativo acoplado
al eje del compresor; el disco estático a su vez se encuentra presionado en
contra de la cara rotativa por medio de resortes conectados a la carcasa del
sello cuando el compresor no está girando; una vez el compresor comienza a
girar a altas velocidades, el gas de sello es inyectado en las ranuras del
anillo rotativo, produciéndose la fuerza hidrodinámica que separa la cara
estática, pero debido a la resistencia al desplazamiento axial por efecto de
los resortes, se produce un espacio reducido entre los anillos a través del
cual puede fugarse un poco de gas por la holgura entre el disco estático y el
eje del compresor, siendo venteado o quemado dependiendo del proceso.
Sello Seco
Fuente: Natural Gas (2003)

14. Mientras el compresor está funcionando, los anillos no están en contacto
entre sí, y por lo tanto no se desgastan, ni necesitan lubricación.
El sello en la cara interna consta de un sello laberinto, el cual separa el
gas del proceso y el gas de sello. En la cara externa del sello se encuentra el
sello de barrera, el cual proporciona el bloqueo del gas hacia la cavidad
interna de los cojinetes por las holguras entre el eje y el sello, logrando este
bloqueo inyectando un gas de barrera a través del sello de barrera, por lo
general aire o nitrógeno, venteando o quemando el remanente.
Según el criterio del fabricante del sello, pueden existir diferentes arreglos,
pero el principio básico está dado por:
.- Sello primario: conformado por la fuente de gas de sello primario, el sello
laberinto, el disco del sello primario de gas y el venteo primario.
.- Sello secundario: conformado por el disco del sello secundario de gas (si
aplica), el venteo secundario, el sello de barrera y la fuente de suministro de
gas de barrera.
Unas de las condiciones especificadas según la norma API 614, es que el
gas de sello en el punto de suministro debería estar 50 psig por encima de la
presión requerida para el sello; si la fuente de gas de sello no cumple con el
requerimiento, se debería contar con una fuente o equipo alternativo, con el
fin de elevar a la presión requerida. Es muy común en la industria que la
fuente de gas de sello se toma directamente de la descarga del compresor.
Otra condición requerida en el punto de suministro de gas primario, es la
calidad y composición del gas, el mismo debe estar libre de partículas sólidas
de 10 micrones en adelante y 99.97 % libre de líquido, del mismo modo la
norma API 614, recomienda evaluar el potencial de condensado de líquido
del sistema de gas de sello, en el cual la temperatura se debe acondicionar
20 °F por encima del punto de rocío, aunque los estudios previos determinan
las condiciones del diseño.
Entre el marco legal vinculado al desarrollo de este estudio, se
encuentran:

15. La ley de Hidrocarburos Gaseosos, establece (Gaceta Oficial N° 36.793
del 23 de septiembre de 1999, Decreto 310 del 12-09-1999), establece la
Promoción, el uso eficiente y la aplicación de las mejores prácticas en la
industria del gas, en su utilización como combustible o materia prima; velar
por los derechos y deberes de los sujetos de la industria del gas y velar por
el cumplimiento de las leyes nacionales y normas aplicables a la industria del
gas.
La reducción de las Emisiones debe estar alienado con el Decreto N° 638
de fecha 25-04-95, referente a las “Normas sobre Calidad del Aire y Control
de la Contaminación Atmosférica”, publicada en la Gaceta Oficial de la
República Bolivariana de Venezuela N° 4899 Extraordinario de fecha 19-05-
1995, quien establece la tolerancias máximas permitidas de emisión de
gases a la Atmósfera.
Por otra parte, la influencia de la Ley Orgánica de Prevención,
Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo, publicada en Gaceta Oficial de la
República Bolivariana de Venezuela N° 38.236 de fecha 26-07-2005 en su
Art. 53, establece los derechos laborales en un ambiente de trabajo y
propicio para el pleno ejercicio y que se garantice las condiciones de
seguridad, salud y bienestar adecuadas.
Por último, las normas API 617 ““Centrifugal Compressors for Petroleum,
Chemical and gas Service Industries” y 614 “Lubrication, Shaft Sealing, and
Control Oil Systems for Special Purpose” desarrolladas para el diseño,
operación y mantenimiento de Compresores centrifugos en la Industria
Petrolera, Química y de Servicio de Gas.
3. El contexto a estudiar.
Reducción de Emisiones de Gas Natural en Compresores Centrífugos de
la Industria Petrolera
Planteamiento del problema.

16. Venezuela cuenta con reservas de gas asociado y libre, que para el 2013,
son del orden de 197.1 BPC (Billones de Pies Cúbicos) equivalentes a 33 mil
millones de barriles de petróleo y la sitúa entre los primeros siete países del
mundo, de las cuales el 90% está constituido por gas asociado a la
producción de petróleo. PDSVSA, Filiales y sus Empresas Mixtas cuentan
con 108 plantas compresoras de gas y 348 unidades compresoras con una
capacidad de manejo de 4599 MMPCD de gas, asociado a 1098 MBD y 71
MBD de LGN. (PDVSA 2014).
Petróleos de Venezuela, cuenta hoy en día con un extenso parque de
unidades y plantas compresoras a nivel nacional con tecnología de sello
húmedo. Cuenta con menos del 1% de instalaciones que aplican la
tecnología de sellos secos. (PDVSA 2010).
A nivel mundial las emisiones de gas natural según Natural Gas (2003), el
que el 80% de las emisiones de gases contaminantes provienen de la
operación de compresores que manejan gas natural, especialmente en los
equipos con sellos húmedos del proceso de Producción dentro de la industria
petrolera.
Debido a la naturaleza del proceso, se pueden presentar emisiones de gas
en diversos equipos y partes del mismo, tales como: Líneas de Proceso,
Motores de Combustión Interna, Bombas, Controles, Tanques y
Compresores.
En este tipo de compresores de sellos húmedos, la desgasificación del
aceite de sello puede ventear de 40 a 200 SCFM de gas. (PDVSA 2010).
La tecnología de sellos secos ofrece, dentro de algunos límites de
aplicación, una alternativa técnica y económicamente factible para reducir
estas emisiones.
En base a sus características, este proyecto tiene alto potencial de
replicabilidad en todas las instalaciones de PDVSA que manejen este tipo de
compresores. En el Futuro a través de PDVSA Intevep, pudiese evaluar
diferentes propuestas a largo plazo en otros sistemas que generen emisiones
ambientales.

17. Experiencias del uso de sellos secos en plantas de compresión de gas
lift. Plataforma LL652 de PDVSA Petroindependiente (PDVSA 2010).
En la Plataforma LL652 perteneciente a Petroindependiente, ubicada en el
Lago de Maracaibo, se encuentran instaladas cinco (05) unidades de
compresión, tres (03) para gas de baja presión (55 a 1200 psig) con
Compresores tipo Datum fabricados por Dresser Rand con sellos de gas
seco marca John Crane, acoplados con Turbinas Solar Mars 100 y dos (02)
para gas de alta presión (1200 a 2500 psig) de los mismos fabricantes.
El gas de descarga de estas unidades de compresión es suministrado a
una Planta de Deshidratación de gas con Glicol, la cual cuenta con un
respaldo (N – 1), parte de este gas seco es utilizado como “gas de servicio”
en la Planta de Inyección de Agua (PIA) de la Plataforma, Gas Combustible
para los Generadores de Gas y Gas de Sello para los Compresores.
Una vez el gas es deshidratado, el flujo correspondiente a gas combustible
y sello pasa por un sistema de acondicionamiento compuesto por un
separador, un filtro y un calentador eléctrico. Posteriormente, este flujo se
comparte entre el gas combustible para el Generador de Gas y los Sellos de
los Compresores. Previo a que este último entre al compresor pasa por un
sistema fabricado por John Crane compuesto por dos (02) filtros (01 Spare /
01 Operación) y válvulas de regulación de presión.
Personal de Operaciones y Mantenimiento de esta instalación manifestó
que nunca se han presentado fallas de los Compresores por daños en los
Sellos Secos y los reemplazos de los mismos son realizados durante el
overhaull de la unidad a las 30000 horas de operación. Así mismo, los filtros
son inspeccionados y/o reemplazados cada 2500 horas, según su condición,
aunque el fabricante recomienda su reemplazo cada 2000 horas de
operación. En esta Plataforma no se requiere nitrógeno como gas de barrera,
ya que el gas no es corrosivo y su contenido de H2S es muy bajo. No se
reportan fallas a la fecha del sistema.

18. Beneficios económicos y para el medio ambiente
Los sellos secos de gas reducen significativamente las emisiones de
metano. A la vez, reducen significativamente el costo de operación y mejoran
la eficacia del compresor. Los beneficios económicos y ambientales de los
sellos secos incluyen según Natural Gas (2003):
• Tasas de fuga de gas. Durante la operación normal, los sellos secos
fugan a una tasa de 0.5 a 3 scfm a través de cada sello, dependiendo
del tamaño del sello y la presión de funcionamiento. Mientras esto es
equivalente a la tasa de fuga del sello húmedo en la cara del sello, los
sellos húmedos generan emisiones adicionales durante la
desgasificación del aceite circulante. El gas del aceite generalmente
se ventila a la atmósfera, lo que lleva a la tasa total de fugas por los
sellos húmedos dobles a entre 40 a 200 scfm, dependiendo del
tamaño y la presión del compresor.
• Más simple mecánicamente. Los sistemas de sellos secos no
requieren componentes de circulación de aceite elaborados ni
instalaciones de tratamiento.
• Consumo reducido de energía. Debido a que los sellos secos no
tienen bombas ni sistemas de circulación accesoria de aceite, evitan
las pérdidas de energía del equipo auxiliar. Los sistemas húmedos
requieren de 50 a 100 kW por hora, mientras que los sistemas de
sellos secos necesitan aproximadamente 5 kW de energía por hora.
• Más confiabilidad. El porcentaje más alto de tiempo fuera de servicio
para un compresor que usa sellos húmedos se debe a problemas con
los sistemas de sellos. Los sellos secos tienen menos componentes
auxiliares, lo que hace que sean más confiables en general y se tenga
menos tiempo con el compresor fuera de servicio.
• Menor mantenimiento. Los sistemas de sellos secos tienen un costo
menor de mantenimiento que los sellos húmedos porque no tienen
piezas móviles relacionadas con la circulación de aceite (por ejemplo,
las bombas, las válvulas de control, las válvulas de alivio).

19. • Eliminación de las fugas de aceite de los sellos húmedos. Al
sustituir los sellos secos con sellos húmedos se elimina la fuga de
aceite a la tubería, por lo tanto se evita la contaminación del gas y la
degradación de la tubería.
Áreas de abordaje.
La zona de afectación involucra las zonas geográficas de tierra y lago
donde se encuentran las instalaciones petroleras, cuyas operaciones son
susceptibles de dañar el ambiente, la fauna y flora en su radio de acción.
Pudiese afectar recursos hídricos una vez que el gas se expanda y que algún
componente del gas natural precipite y contamine mares, ríos y lagos.
En el área petrolera y gasífera afecta el ambiente de trabajo, exponiendo a
los activos y al personal a riesgo de explosión, de sometimiento a un
ambiente tóxico, sin la debida protección e información.
Objetivos del caso.
Promover la conciencia y cambio de tecnología para el uso de sellos secos
en por reemplazo de los sellos húmedos.
Disminuir las emisiones de gas natural a la atmosfera y zonas susceptibles
de ser degradas.
Recuperar ingresos producto de la recuperación del gas, así mismo por el
procesamiento de gas rico no considerado.
Promover el ahorro debido a la confiabilidad del uso de nueva tecnología
de sello, lo cual incrementa la duración de la vida util de los compresores
centrífugos.
Importancia.
Considero que la importancia, radica en crear conciencia y que debemos
fomentar una cultura de responsabilidad social en la industria petrolera
donde se le rinda cuenta a los Venezolanos de uso y manejo de la industria,
conforme a las leyes y normativa interna.

20. El ahorro y los ingresos a obtener por la recuperación del gas a través del
uso de los sellos secos, permitirá establecer y desarrollar nuevas política
públicas para apalancar la industria y para satisfacer las necesidades de la
población en general.
4. Plan de acción
Reestructurar la industria petrolera con un enfoque verde para garantizar
la eficiencia, minimizar costos y evitar duplicidad de funciones a la hora de
desarrollar nuevas propuestas energéticas, que minimice impacto y que
incremente las ganancias de la producción y operación de la capacidad
instalada en el país.
Elaborar el Plan de Negocios con las nuevas oportunidades derivadas de
la recuperación del gas a través de la aplicación de sellos secos.
Incluir en las metas la mejora del desempeño ambiental y de la seguridad
industrial, considerando que la fuga de gas a través de los sellos además de
contaminar el ambiente, también puede generar atmosfera peligrosa
(incendio o explosión).
Maximizar la creación de valor en el largo plazo de forma sustentable
mediante cuatro líneas estratégicas: excelencia operativa, crecimiento,
modernización de la gestión y responsabilidad social.
Después de remplazar los sellos húmedos con sellos secos, registre las
reducciones de emisiones en los informes anuales y notifique a los entes
gubernamentales correspondientes, así como a las máximas autoridades de
PDVSA los avances y resultados de la aplicación de esta propuesta
tecnológica.
Realizar acciones de formación al personal de operación y mantenimiento
de la Unidad de Compresión de Gas, en áreas asociadas al funcionamiento,
inspección y diagnóstico, mantenimiento, reparación, montaje y desmontaje
del sistema y sus componentes, garantizando la elaboración de los diferentes
planes de mantenimiento.
Dejar registros de incidencias y fallas del sistema, en caso de presentarse.

21. PDVSA a través del Ministerio Poder Popular para el Petróleo, deberá
establecer estrategias que permita materializar estos planes de acción con
los Ministerios del Poder Popular para la Energía Eléctrica y el Ministerio
para el Poder Popular para la Educación Superior, así como el Ministerio de
Ciencia y Tecnología e Innovación, para promover y fijar estrategias, para la
sensibilización de las diferentes Filiales y Empresas Mixtas de PDVSA, para
materializar el cambio de sellos húmedo y secos apoyando la actualización
tecnológica y la conservación ambiental.
Fortalecer el desempeño ambiental de la empresa, que contemple la
captura de oportunidades operativas, la sustentabilidad de las inversiones y
el compromiso social comunitario.
Fortalecer las atribuciones rectoras del Estado venezolano, sobre las
reservas y administración óptima de los recursos, procurando equilibrar la
extracción de hidrocarburos y la incorporación de reservas con el medio
ambiente.
Fomentar mecanismos de cooperación para la ejecución de proyectos de
infraestructura de alta tecnología, así como promover de investigación y
desarrollo tecnológico que aporten las mejores soluciones a los retos que
enfrenta el sector.
Adoptar mejores practicas de gobierno corporativo y atender las areas de
oportunidad de mejora operativa.
Fortalecer las tareas de mantenimiento, así como las medidas de
seguridad y de mitigación del impacto ambiental.
Promover el uso eficiente de la energía a través de la adopción de
tecnologías que ofrezcan mayor efiencia energética y ahorros a los
consumidores.
Aprovechar las actividades de investigación del sector energético, petroleo
y gas, fortaleciendo a los institutos de investigación del sector, orientando
sus programas, entre otros, hacia el desarrollo de las fuentes renovables y
eficinecia energética.

22. Conclusiones y Reflexiones Finales
Bajo este tipo de iniciativa, se pueden lograr significativos ahorros de costo
y reducciones de emisiones al convertir el sistema a la tecnología de sellos
secos.
Adicionalmente que en su mayoría el parque a nivel nacional no cuenta
con la infraestructura de deshidratación, ni extracción de líquidos al gas
natural (gas de formación), lo que evidencia que estamos en presencia de
recuperar ingresos con la disminución de las fugas, y realizar una mayor
contribución en gas de formación (rico) a la Industria petroquímica y a la
Industria del Gas (Procesamiento de gas a través de la Extracción y el
Fraccionamiento).
Los sellos secos están considerados más seguros para funcionar que los
sellos húmedos, debido a que eliminan la necesidad de tener un sistema de
aceite a alta presión.
Para hacer el cambio a sellos secos de la manera más eficaz, se debe
programar la conversión durante un período normal fuera de servicio (Parada
de Planta) para evitar las interrupciones operativas.
Una vez instalados los sellos secos, se debe tomar en cuenta que los
sellos bien instalados y mantenidos pueden durar más del doble de la vida
útil que los sellos húmedos.
En los casos donde el sello húmedo está cerca del final de su vida útil, un
análisis sencillo de costo entre los sistemas nuevos de sellos se inclinará
hacia los sellos secos. Incluso si al sello húmedo existente le queda una vida
útil sustancial, las características operativas de los sellos secos ofrecerán
ahorros significativos y podrían justificar el reemplazo temprano.
Dadas las claras ventajas económicas de los sellos secos, éstos deben
instalarse siempre que sea posible técnicamente.
A nivel mundial los fabricantes de los compresores ya han adoptado en
sus líneas la fabricación de los sistemas de sellos secos de gas. Los sellos
secos deben ser la tecnología elegida para todos los compresores nuevos.
Esto es una situación particular del cual PDVSA no realiza inversión en esta

23. materia, generando altos costos asociados al flujo de caja, debido a solicitud
contra pedido de componentes del sistema de compresión que se
encuentran en obsolescencia técnica y comercial.
Entre los beneficios más importantes, es que el uso de los sellos secos,
genera más bajos requisitos de energía, aumentan la eficiencia operativa del
compresor, requieren menor mantenimiento, mejoran la seguridad de las
instalaciones, reduce el consumo de potencia.
Adicionalmente su ejecución mejora la calidad del vida y del ambiente, a
largo plazo por la disminución de las emisiones, así como el cumplimiento del
marco regulatorio en materia ambiental dentro de la república bolivariana de
Venezuela y al cumplimiento de tratados internacionales en la materia.
Referencias Bibliográficas
API 617(1995). Centrifugal Compressors for Petroleum,Chemical and gas
Service Industries. [Documento en PDF]. [Consulta: 2016, Julio 25].
API 614 (1999). Lubrication, Shaft Sealing, and Control Oil Systems for
Special Purpose. [Documento en PDF]. [Consulta: 2016, Julio 25].
Decreto 638 (1995). Normas sobre Calidad del Aire y Control de la
Contaminación Atmosférica. [Documento en Físico]. [Consulta: 2016, Julio
27].
Dresser-Rand (S/F). Dry Gas Seal System Design Standard for Centrifugal
Compressor Applications. [Documento en PDF]. [Consulta: 2016, Julio
25].
Flowserve(2006). Compressor Dry Gas Seal. [Documento en PDF].
[Consulta: 2016, Julio 26].
LOPCYMT (2005). Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio
Ambiente de Trabajo. [Documento en Físico]. [Consulta: 2016, Julio 27].
LHG (1999). Ley de Hidrocarburos Gaseosos. LOPCYMT (2005).
[Documento en PDF]. [Consulta: 2016, Julio 25].
Natural Gas (2003) EPA 430-B-03-0125 Reemplazo de Sellos Húmedos por
Sellos Secos en Compresores Centrífugos. [Documento en PDF].
[Consulta: 2016, Julio 27].

24. PDVSA (2010). Evaluación técnica uso de sellos secos en compresores
centrífugos. [Documento en PDF]. [Consulta: 2016, Julio 26].
PDVSA (2014). Informe de Gestión Anual 2013. [Documento en Físico].
[Consulta: 2016, Julio 26].
Shell(1998), Desing and Engineering Practice 31.29.00.34-Gen,Dry seal
systems for centrifugal compressors. [Documento en PDF]. [Consulta:
2016, Julio 26].