La necesidad de reevaluar su sistema de filtración GT en alta mar

La industria del petróleo y el gas en alta mar lleva mucho tiempo centrándose en la importancia del mantenimiento de los motores de las turbinas de gas, pero una cuestión fundamental que a menudo escapa a la atención son los sistemas de filtración de aire. Situados en la parte delantera de la turbina de gas, estos sistemas pueden mejorar el rendimiento y la disponibilidad de la turbina de gas, a la vez que promueven una mejor limpieza del compresor y la integridad de las piezas a largo plazo.

Las turbinas de gas son esenciales para la producción de petróleo y gas, ya que funcionan tanto en aplicaciones de accionamiento mecánico como de generación de energía en plataformas marinas. Sin embargo, están expuestas repetidamente a las condiciones atmosféricas más duras.

El entorno más duro

El aire del entorno marino contiene numerosas partículas en suspensión que pueden dañar permanentemente las turbinas de gas, como gotas de agua, aerosoles de sal marina, sal en solución y partículas submicrónicas, así como partículas aéreas industriales procedentes de hidrocarburos quemados y no quemados, actividades de perforación, quema de lodos y chorro de arena. Las lamas del compresor, las lamas de la guía variable de entrada y las piezas neumáticas están especialmente expuestas a la contaminación y a la corrosión en alta mar. Esto puede provocar daños, temblores y, en última instancia, el fallo de estos componentes críticos.

En la sección de la turbina, los conductos de enfriamiento de las costosas lamas de la turbina deben permanecer libres de contaminación. Si no están protegidas, el bloqueo puede provocar sobrecalentamiento, fatiga y grietas. Además, cuando se opera con combustible agrio, los componentes de la sección de la turbina están expuestos a una corrosión acelerada del extremo caliente. Este proceso es el resultado de la combustión de gas combustible agrio, rico en sulfuro de hidrógeno (H2S), que reacciona con la sal (NaCl) del aire de entrada y, en última instancia, conduce a la reducción de la vida útil de las piezas críticas y costosas.

Filtración tradicional en alta mar

En Europa, los productos se prueban y validan en laboratorios de acuerdo con el uso de las normas EN779 y EN1822. Los grados de eficiencia de filtración EN van de G1 a U17; cuanto mayor sea el número, mayor será el nivel de filtración. En el mercado de las turbinas de gas, la filtración suele ir de G3 a E12. Los filtros de la gama G3-M5 se utilizan habitualmente como prefiltros.

Normalmente, los sistemas modernos de filtración de turbinas de gas en tierra tienen una clasificación mínima de F9, aunque regularmente se ponen en marcha sistemas con niveles de filtración de hasta EPA E12. No obstante, en el entorno de alta mar, alrededor del 85% de las turbinas de gas están protegidas por pequeños sistemas de filtración de alta velocidad que entran en el rango de clasificación de prefiltración G3-M5. Este tipo de filtro solo ofrece protección contra partículas gruesas y no captura las partículas submicrónicas en alta mar. Esto puede suponer una pérdida de ingresos de producción, paradas imprevistas de las turbinas de gas, reducción de la vida útil de los componentes y del motor, fallos prematuros del motor y una baja eficiencia de compresión de la turbina y altas emisiones de CO₂.

Estos sistemas se adoptaron ampliamente a partir de finales de los años 70. La selección se basó en la investigación realizada por el National Gas Turbine Establishment en un buque marino de alta mar. Se trataba de tomar muestras de aire justo por encima del nivel del mar como indicador de la calidad del aire en alta mar. Las pruebas realizadas en aquella época consideraban que el 95% de las partículas en alta mar superaban las 5 micras, y que las mangas filtrantes serían eficaces para detenerlas. Pero investigaciones recientes han revelado que el 98% de las partículas de las plataformas marinas son de 1 micra o menos (Tabla 2).

Las mangas filtrantes tradicionales de baja eficacia en estas pequeñas carcasas ofrecen una filtración y una detención de partículas mínimas para las partículas inferiores a 1 micra. Están diseñadas para permitir que el agua, la humedad o la niebla se fusionen al pasar por las bolsas de filtro. Esto crea gotas más grandes que son capturadas por una lama aguas abajo. Sin embargo, el agua y la sal en solución pasan a través de los filtros de mangas y pueden acumularse en el suelo aguas abajo de las mangas y aguas arriba de las lamas finales. El agua se evaporará con el tiempo, lo que dará lugar a un crecimiento de la cristalización de la sal, el caudal de aire recogerá las sales y las transportará hasta la turbina de gas.

Tabla 1: Comparación entre los aerosoles del National Gas Turbine Establishment (NGTE) y la medición de la plataforma AAF, donde destaca la diferencia en el tamaño de las partículas a nivel de la plataforma.

Tabla 2: Limpieza del aire a 0,3 micras. La tecnología de filtración N-hance EPA E12 de AAF es 1900 veces más limpia en comparación con la tecnología tradicional de alta velocidad.  Nota: la muestra de aire utilizada se tomó en una plataforma del Mar del Norte.

Filtración EPA E12

Los filtros de aire con clasificación EPA E12 capturan el 99,95% de las partículas del tamaño de partícula más penetrante, el tamaño de partícula más difícil de capturar con un caudal de aire predefinido. Esto contrasta con las mangas filtrantes tradicionales de baja eficiencia que solo capturan el 5% de estas partículas, razón por la cual los operadores tienen que realizar frecuentes lavados con agua y lidiar con paradas no planificadas y con la reducción de la vida útil del motor en alta mar.

Cuando estuvo disponible por primera vez en alta mar, la tecnología EPA E12 requería un gran contenedor para el equipo, pero ahora esta mejora está disponible como una adaptación dentro de un sistema de filtración de alta velocidad existente, sin necesidad de sustituir la carcasa más pequeña por una carcasa de filtro más grande. Este sistema único se conoce como N-hance Performance Filtration y encontrará más detalles sobre esta solución en el sitio web de AAF. La actualización está diseñada para hacer frente a grandes cantidades de humedad y sal. Este tipo de filtración elimina el lavado frecuente con agua, aumenta la eficiencia de la producción y reduce las emisiones de CO₂, al tiempo que proporciona una mayor vida útil a la turbina de gas.

Una turbina de gas que funcione bien en alta mar aporta mayores perspectivas de eficiencia global, rentabilidad y sostenibilidad. Además de mejorar la posición financiera de la empresa, esto último es cada vez más necesario como resultado del creciente reconocimiento de que resistirse al camino de la descarbonización es inútil y también malo para el negocio. N-hance podría suponer una nueva frontera en lo que se refiere a la mejora de la eficiencia global en alta mar.