XVII EXPOSICION INTERNACIONAL DEL GAS EL GAS DE CAMPO Y SUS APLICACIONES EN MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

UNA BREVE INTRODUCCION Con el Crecimiento de la Demanda Energética Mundial, el hombre se ha visto en la necesidad de emplear combustibles que se produzcan de la forma más económica posible y que por supuesto genere energía de manera segura para el hombre y su entorno. De allí que, con la producción de Petróleo Mundial se han obtenido combustibles por diversos mecanismos químicos de separación para que puedan ser “quemados” en las Máquinas Térmicas existentes (Motores, Turbinas, Máquinas de Vapor, etc..), siendo su consecuencia altos costos de producción y tratamiento de los mismos; así, surge la iniciativa de diseñar máquinas térmicas que puedan quemar los combustibles de la forma más simple en la que se pueden encontrar, por ello los Fabricantes de Máquinas Térmicas han ajustado sus diseños para que quemen los combustibles base, tomando especial auge la Produccion de Energía a partir del GAS DE CAMPO (asociado o no). Hoy en día tenemos en Venezuela diversos proyectos que nos conducen a la Producción del Gas para su aprovechamiento en diversas Industrias y potenciar el Crecimiento Económico del País. Es oportuno que aprendamos un poco como aprovechar EL GAS DE CAMPO.

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

TIPOS DE GASES Y SUS COMPONENTES Gas Natural Metano Propano

Propano

Etano Butano

Pentano

>95% Propano

Gas de Relleno Sanitario Metano (50%-65%) Dióxido de Carbono Nitrógeno

Pirólisis de Madera y Goma Monóxido de Carbono Hidrógeno Metano Nitrógeno

GAS DE CAMPO

Similar al gas natural pero de composición variable

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

TIPOS DE GASES Y SUS COMPONENTES Análisis del Gas de Campo Auto-ignición

Tiempo de Ignición y Relación de Compresión

Número de Metano o Poder Anti-detonante

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

TIPOS DE GASES Y SUS COMPONENTES Análisis de Núm. de Metano de Gases Típicos

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

TIPOS DE GASES Y SUS COMPONENTES Selección de Motores a partir del Número de Metano

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

FALLAS COMUNES EN LA QUEMA DE GAS DE CAMPO EN MOTORES Combustión Normal

1- La chispa enciende la mezcla comprimida de airecombustible. 2- Se crea un frente de llama que se expande a traves de la cámara de combustión. 3- La expansión de los gases quemados hace que el frente de llama comprima los gases aún sin quemar, forzando al pistón a bajar dentro del cilindro

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

FALLAS COMUNES EN LA QUEMA DE GAS DE CAMPO EN MOTORES Detonación 1- La combustión secundaria causa un rápido incremento de temperatura / presión 2- La mezcla alcanza la temperatura crítica antes de que sea iniciada por el frente de llama. 3- Uno o mas parámetros de control excede los límites: Presión del cilindro a) Temperatura en el cilindro b) Retardo de ignición C) Relación aire/combustible d) Carga del Motor e) Tipo de gas

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

FALLAS COMUNES EN LA QUEMA DE GAS DE CAMPO EN MOTORES Factores que Influyen en la Detonación 1- Presión en el Cilindro 2- Relación de Compresión acorde con el gas 3- Temperatura en múltiple de admisión Circuito post-enfriador acorde 4- Ajuste del tiempo de Ignición 5- El avance origina incremento de presión en el cilindro. 6- Relación Aire/Combustible 7- La relación estequiométrica optimiza la combustión pero aumenta la posibilidad de detonación. 8- Carga, a mayor carga el motor trabaja más caliente, disminuyendo la resistencia a la detonación

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

CONTROL DE FALLAS EN MOTORES Y SISTEMAS DE CONTROL DE FALLAS Problemas con El Gas de Campo

1- Líquidos y Partículas 2- Bajo Número de Metano 3- Alto Poder Calorífico 4- Composición Variable del Gas 5- Baja Presión 6- Dióxido de Carbono CO2 y Sulfuro de Hidrógeno H2S

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

CONTROL DE FALLAS EN MOTORES Y SISTEMAS DE CONTROL DE FALLAS Separación de Líquidos y Partículas Secador Automático

Filtro Separador

Gas In Liquids

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

CONTROL DE FALLAS EN MOTORES Y SISTEMAS DE CONTROL DE FALLAS Tratamiento de Gas de Campo Diseño de Procesos para Fabricar Equipos de Tratamiento de Gas Mejoras de NM Alto BTU Compresión de Gas Separación de H2S y CO2 Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

CONTROL DE FALLAS EN MOTORES Y SISTEMAS DE CONTROL DE FALLAS Sistemas de Control de Motores EIS Sistema de Ignición Electrónica Ajusta Automáticamente el Tiempo de Ignición retardando el tiempo cuando ocurre la detonación y protege contra daños mayores AFRC Control de la Relación AireCombustible Ambos Cumplen con Certificación CSA (Clase I, División II, Grupo D)

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

EL CONTROL ELECTRONICO DE MOTORES

Sensores (Input)

Control (Output)

Temperatura

Combustible

Presión

Monitoreo

Aire

Gas

Activo y

Tiempo

Combustión

Continuo

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Ing. Carlos Prieto Páez

APLICACIONES COMUNES DE MOTORES QUE CONSUMEN GAS DE CAMPO Generación Eléctrica

Emergencia Carga Base Salvado de Picos Genración Distribuida Cogeneración

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

APLICACIONES COMUNES DE MOTORES QUE CONSUMEN GAS DE CAMPO Drivers Mecánicos

Bombas Compresores de Gas Compresores de Aire Chillers

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez

GRACIAS POR SU ATENCION Familia de Motores a Gas CATERPILLAR desde 150 ekW hasta 6,1 MW

Caracas, Mayo 2006

Ing. Carlos Prieto Páez