La importancia del refrigerante para motores a gas natural (NGE)

En los meses anteriores se registraron temperaturas récord en todo Estados Unidos, y en diversas partes del mundo; Latinoamérica no fue la excepción con temporadas de lluvias abundantes, sequias o calores o fríos extremos. Lugares que rara vez han experimentado temperaturas elevados soportaron olas de calor de más de 40 grados centígrados durante días seguidos, el calor tuvo un impacto ampliamente reportado en las condiciones y operaciones de trabajo industriales.

Las instalaciones de compresión de gas natural y las plantas de generación de energía que dependen de motores de gas natural son particularmente vulnerables al calor excesivo. Las altas temperaturas ambiente son la causa principal de la reducción de potencia no planificada del motor, debido a condiciones de funcionamiento de alto estrés. En pleno verano, o en regiones persistentemente cálidas, la temperatura del aire de entrada después del turbocompresor y el intercooler puede llegar a ser demasiado alta para que el motor mantenga sus objetivos de emisiones. Cuando la temperatura del aire de entrada se calienta demasiado, el motor comienza a hacer ping, a detonar o a preencenderse, lo que hace que las emisiones de NOx superen los límites. Los operadores de la planta tienen que reducir la potencia del motor para mantenerlo en funcionamiento. Eso significa reducir la carga del 100% a, digamos, 80% o 60%, lo que permite que el motor siga funcionando, pero reduce gravemente su rendimiento.

Un sistema eficaz de refrigeración y posenfriamiento de aire puede mitigar el sobrecalentamiento del motor. Sin embargo, si el posenfriador que se encuentra entre el turbocompresor y el motor no funciona de manera efectiva, el resultado probable es una reducción de potencia. El rendimiento deficiente del sistema de refrigeración suele deberse a uno de dosfactores. La primera es una acumulación de suciedad o corrosión que ensucia el sistema, lo que requiere una revisión y limpieza. El segundo es el refrigerante en sí: la formulación puede determinar si el refrigerante es capaz de ofrecer una transferencia de calor eficaz en situaciones extremas.

Un poco de historia es útil aquí. La mayoría de los refrigerantes se describen con mayor precisión como "anticongelantes/refrigerantes". Están destinados a proteger los motores de temperaturas frías y calientes extremas, sin necesidad de purgarlos cuando cambian las estaciones. Los sistemas de refrigeración de muchas plantas utilizan un refrigerante convencional 50/50, es decir, mitad etilenglicol y mitad agua desionizada. El etilenglicol sirve como componente anticongelante.

Simplemente cambiando de un refrigerante convencional a un refrigerante de vida extendida (ELC), que incluye  propiedades anticorrosión para una vida útil más larga, puede mejorar el rechazo de calor en el posenfriador en aproximadamente un 8 %, según nuestra experiencia de campo. Sin embargo, es posible obtener mayores beneficios cambiando de una formulación 50/50 a una 60/40, es decir, 60 % de agua desionizada y 40 % de etilenglicol. Tenga en cuenta que la mayoría de las formulaciones 50/50 están destinadas a brindar protección contra la congelación hasta alrededor de -40 grados Fahrenheit (-4 grados centígrados) En regiones donde las temperaturas cálidas son la norma y el calor extremo es más probable, ese nivel de protección contra el congelamiento no es necesario. Es seguro reducir el contenido de anticongelante en el refrigerante  para aumentar la cantidad de agua, lo que mejorará la expulsión de calor. En total, un ELC con una formulación 60/40 puede reducir el calor del aire de entrada en aproximadamente un 18 % en comparación con un refrigerante de formulación convencional 50/50, lo que en la mayoría de los casos significará que la reducción del motor no es necesaria.

Ese simple cambio a un refrigerante más efectivo y eficiente puede tener un impacto final enorme y mensurable. Un cliente de Chevron en el suroeste de Estados Unidos, estaba perdiendo alrededor de 20.000 dólares en ingresos por motor, o casi 4 millones de dólares en 200 motores, debido a la disminución de la producción resultante de la reducción de potencia del motor. Al cambiar de un refrigerante convencional 50/50 a un ELC 60/40 en todos sus motores, el cliente podría evitar la reducción de potencia por completo y recuperar todos los ingresos perdidos, invirtiendo solo una fracción de los ahorros potenciales para realizar el cambio.

Teniendo en cuenta la probabilidad de veranos más calurosos y más largos, el riesgo de reducción del motor seguramente aumentará. Optimizar el rendimiento de los sistemas de refrigeración de motores de gas natural es fundamental para las operaciones y la rentabilidad de la planta, y la elección del refrigerante es un factor enorme.