Mantenimiento Proactivo Motor A Gas Natural

Tribología y Mantenimiento Proactivo CAPÍTULO 1
Tribologia en: El Motor Estacionario a Gas Natural
Ing. Omar Linares O. Widman International S.R.L. Santa Cruz, Bolivia Fundamentos de la Tribología

4.1 Antecedentes

Los motores del gas natural son extraordinarios. Ellos operan en una variedad de excepcionales ubicaciones, desde los climas muy fríos del ártico hasta las regiones calientes yhúmedas de los trópicos meridionales y más allá. Los motores a gas natural son de varios diseños, incluyendo el motor Caterpillar® vertical en línea en V y el de cuatro tiempos, el de dos tiempos Cooper Bessemer en V integral con un compresor reciprocante horizontalmente opuesto y el de carter doble verticalmente opuesto, o el motor de dos tiempos construido por Fairbanks Morse. Estos motores serequieren para quemar una variedad de gases incluyendo, pero no necesariamente limitado a gas agrio con conteniendo azufre, gas dulce sin contenido de azufre y muy poco dióxido de carbono; gas húmedo conteniendo relativamente altas cantidades de gases de componente tales como butano; y finalmente gas sucio o gas de tanques digestores, compuestos principalmente de metano y dióxido de carbono el cualcontiene con frecuencia halógenos tales como el flúor y el cloro. Además, en la mayoría de las jurisdicciones donde estos motores operan, las emisiones del escape han llegado a ser un grave inconveniente. Para controlar o eliminar estas emisiones, parte de los diseños actuales de motor requieren los convertidores catalíticos, que limitan el tipo de aditivos y el porcentaje de formulaciones quepueden ser utilizados en los lubricantes. Estos lubricantes varían con el diseño de motor y las condiciones y la gama de operación de aceites desde minerales sencillos a medianos y altos en ceniza, aceites con detergentes alcalinos e inhibidos a la oxidación, a totalmente con ceniza, y aún altamente detergentes.

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Los motoresa Gas (NGE “Natural Gas Engines”) se utilizan comúnmente para accionar compresores a gas natural, generadores estacionarios en stanby, bombas para irrigación y contra el fuego, también se utilizan cada vez más accionar cogeneración primaria en centrales de energía eléctricas. El principal ventaja del motor a Gas Natural sobre el motor a diesel es el bajo contenido de emisiones de monóxido denitrógeno (NOx) y monóxido de carbono (COx) en el escape, residuos al aire y en algunos casos bajos costos de operación por este combustible. Los motores a gas natural están disponibles en varias configuraciones y tamaños, por ejemplo citamos: 1. Diseños de dos o tres tiempos 2. Desde menores a 100 HPs de potencia hasta los 16,000 HPs (los de 800 a 1,500 HPs son los más comunes). 3. De uno a 20cilindros de potencia. 4. Capacidad de sumidero de 14 a 6,000 litros (de 300 a 800 litros son los mas comunes). 5. Las velocidades del motor van desde 300 RPM (unidades de velocidad baja) a 2,000 RPM en unidades de alta velocidad. La mayoría operan a 1,200 RPM. 6. El largo de los pistones va desde 572 mm en unidades de baja velocidad con carreras de 89 a 240 mm, comunes en unidades de alta velocidad. 7.La toma de aire puede ser de aspiración natural o turboalimentada (dos tercios de los motores nuevos son turboalimentados). 8. Las unidades de motor y compresor pueden estar separadas, esto es unidas punta a punta en el cigüeñal por un acoplamiento, o integral, en la que el motor y el compresor tienen un solo cárter común. El combustible típicamente utilizado en estos motores es dulce, gas naturalseco (mas del 85% es metano). En algunos casos, en los campos de la producción de gas, contiene sulfuro de hidrogeno (H2S) (arriba de 8,000 ppm), el dióxido de carbono (CO2) y el nitrógeno (N). Hay también un aumento en el uso de digestores de gas reunidos de sistemas de agua residual y gas sucio que es utilizado como combustible. De éstos son muchos combustibles de mala calidad con el...