La selección del compresor de gas de pozo incide directamente en la rentabilidad del desarrollo del campo gasífero, la fiabilidad operativa del equipo y la seguridad en la instalación. Una selección inadecuada no solo puede provocar pérdidas de inversión o una capacidad de producción limitada, sino también paradas frecuentes, daños en los equipos e incluso accidentes de seguridad. Por lo tanto, antes de definir la configuración del grupo compresor, es imprescindible revisar sistemáticamente los parámetros críticos y tomar decisiones racionales basadas en las condiciones específicas de cada pozo.
1. Preparación de datos antes de la selección
El punto de partida del proceso de selección es recopilar datos de campo completos y fiables. Tres dimensiones fundamentales son imprescindibles:
1.1 Análisis de la composición del gas
Se debe obtener un informe de análisis representativo de una muestra de gas, prestando especial atención a:
Contenido de metano (CH₄) determina el poder calorífico y la compresibilidad del gas.
Componentes no hidrocarburos como nitrógeno (N₂) y dióxido de carbono (CO₂), que reducen la eficiencia volumétrica.
Contenido de sulfuro de hidrógeno (H₂S) afecta directamente a la resistencia del material a la corrosión bajo tensión por sulfuros.
Contenido de agua y punto de rocío del agua determinan si es necesario un tratamiento previo de deshidratación.
Además, se debe evaluar la posible presencia de condensado o partículas sólidas (arenas de fractura, óxido, etc.), ya que influyen en la lubricación de los cilindros del compresor y en la vida útil de los juegos de válvulas.
1.2 Parámetros de presión y capacidad
Presión de admisión: rango esperado de presión en boca de pozo (mínima, normal, máxima) para el año en curso y los tres siguientes. Valores típicos: pozos de baja presión 0,2–0,8 MPa; pozos de presión media 1,0–3,0 MPa.
Presión de descarga: presión de entrada requerida por la red de transporte aguas abajo o la planta de tratamiento, normalmente 1,2–6,0 MPa; en aplicaciones de llenado de GNC puede alcanzar 20–25 MPa.
Capacidad requerida: determinada con base en el caudal absoluto (AOF) del pozo y un diferencial de producción razonable. Unidades habituales: Nm³/d o 10⁴ m³/d. Es necesario prestar atención a la conversión entre condiciones estándar y reales.
Si no se dispone de valores precisos para los parámetros anteriores, se debe hacer referencia a los datos de producción de pozos vecinos o a las previsiones de ingeniería de yacimientos, reservando un cierto margen de fluctuación.
2. Comparación de tipos de compresores y recomendaciones de selección
Diferentes condiciones de pozo imponen exigencias muy distintas al compresor. Se debe seleccionar el tipo de máquina más adecuado en función del escenario operativo concreto.
Pozos de baja producción y baja presión: características típicas – producción de gas <1×10⁴ Nm³/d, presión de admisión 0,1–0,5 MPa. Tipo recomendado: compresor alternativo pequeño (configuración en V o en W). Razón: los compresores alternativos ofrecen buena capacidad para relaciones de compresión elevadas, alta eficiencia y toleran el funcionamiento intermitente con baja sensibilidad a las fluctuaciones de producción.
Pozos de alta producción y baja presión: producción de gas >5×10⁴ Nm³/d, presión de admisión 0,3–0,8 MPa. Opciones: compresor alternativo de múltiples etapas o compresor de tornillo. Los compresores de tornillo tienen mejor tolerancia a líquidos, pero su presión máxima de descarga suele estar limitada a ≤4,0 MPa, por lo que no son adecuados para aplicaciones con alta relación de compresión.
Sobrepresión directa en pozos de alta presión: presión en boca de pozo ya de 5–15 MPa, presión de descarga objetivo superior a 20 MPa. Tipo recomendado: compresor alternativo de dos o tres etapas. El diseño alternativo logra altas relaciones de compresión y un sellado fiable a alta presión, cumpliendo los requisitos para llenado de GNC o inyección de gas a alta presión.
Pozos de gas de esquisto: características de producción – rápido declive de presión, alta producción de líquidos y el gas a menudo arrastra partículas sólidas como arenas de fractura. Configuración óptima: compresor alternativo montado sobre skid, equipado con un separador gas‑líquido de alta eficiencia aguas arriba de la admisión del compresor. Los compresores alternativos tienen buena resistencia a golpes de líquido, y el separador previo protege los conjuntos de válvulas y los cilindros.
Fuente de gas estable en estación de recogida: pequeña fluctuación de la presión de admisión, gran caudal (típicamente >20×10⁴ Nm³/d). Opciones: compresor centrífugo o compresor de tornillo de gran tamaño. Los compresores centrífugos ofrecen un funcionamiento continuo y suave y una huella reducida, pero son muy sensibles a las variaciones de las condiciones de operación. No son adecuados para la compresión de seguimiento en pozos donde la presión disminuye rápidamente, y solo deben usarse como equipos de refuerzo en tuberías principales.
Nota especial: los compresores centrífugos no deben utilizarse directamente para el aumento de presión de seguimiento en boca de pozo, ya que entrarían frecuentemente en la región de surgimiento (surge), lo que provocaría daños en los álabes.
3. Selección del sistema de accionamiento
Accionamiento por motor eléctrico vs. accionamiento por motor de combustión interna a gas
Motor eléctrico: alta eficiencia (≈95% a plena carga), mantenimiento sencillo, cero emisiones in situ. Adecuado para zonas con acceso fiable a la red eléctrica. En atmósferas explosivas se pueden utilizar motores antiexplosión de alta tensión (Ex d IIB T4). Sin embargo, debe considerarse la caída de tensión durante el arranque de motores de alta potencia.
Motor a gas: puede utilizar el propio gas del pozo como combustible, ideal para ubicaciones remotas sin red eléctrica o con capacidad insuficiente. Inconvenientes: requiere un sistema de refrigeración independiente, intervalos de mantenimiento más cortos (cambios de aceite, bujías). El calor residual de los gases de escape puede recuperarse para trazado o calefacción.
Soluciones para zonas remotas sin suministro eléctrico
Si el pozo está a más de 5 km de la red eléctrica y la carga es relativamente pequeña, se pueden considerar las siguientes combinaciones:
Compresor accionado por motor a gas + pequeño generador para instrumentación y alumbrado.
Fotovoltaica solar + baterías para alimentar RTU y electroválvulas.
Para pozos de producción extremadamente baja, puede emplearse una bomba neumática de refuerzo (sin consumo eléctrico).
Es necesario realizar una comparación económica: el costo de tender una línea eléctrica dedicada suele ser superior al de la solución con motor a gas.
4. Consideraciones sobre materiales y grados de protección
Requisitos de protección antiexplosión
El gas natural pertenece a las categorías IIA o IIB de gases explosivos. Los emplazamientos de pozos son típicamente zonas 2 o zonas 1 peligrosas. El grupo compresor completo debe disponer de un certificado de protección antiexplosión. Los motores, instrumentos y cajas de conexiones deben cumplir con las normas GB 3836 o ATEX. El armario de control debe ubicarse en un área no peligrosa con ventilación por sobrepresión o ser de diseño antiexplosión (tipo envolvente a prueba de llamas).
Selección de materiales resistentes a la corrosión
Entorno con H₂S (>50 ppm): los cilindros, placas de válvula y elementos de fijación deben cumplir con NACE MR0175/ISO 15156, utilizando materiales resistentes a la corrosión bajo tensión por sulfuros, como acero inoxidable 17‑4PH con tratamiento térmico adecuado o recubrimientos de aleación a base de níquel.
Entorno con CO₂: se pueden utilizar vástagos de pistón cromados y conjuntos de válvulas de acero inoxidable.
Gas natural húmedo con iones Cl: evitar piezas de acero inoxidable austenítico sensibles a la corrosión bajo tensión. Se recomienda acero inoxidable dúplex o aleaciones resistentes a la corrosión.
Según la temperatura del punto de rocío de la corriente gaseosa, la admisión del compresor debe equiparse con trazado térmico o inyección de metanol para evitar la congelación.
5. Errores comunes en la selección y cómo evitarlos
Error 1: Margen excesivo o insuficiente
Algunos usuarios, buscando un «margen de seguridad», especifican un margen de caudal >50 %. Esto obliga al compresor a funcionar a baja carga durante largos periodos, provocando aleteo de válvulas, depósitos de carbonilla en el aceite y temperaturas de descarga excesivamente bajas. Por el contrario, un margen insuficiente fuerza el funcionamiento sobregirado y acelera el desgaste. Enfoque razonable: margen de caudal del 10 % al 20 %, margen de presión del 5 % al 10 %.
Error 2: Ignorar las fluctuaciones de la temperatura de admisión
Las temperaturas en boca de pozo pueden superar los 50 °C en verano y descender a –20 °C en invierno. Si el compresor se selecciona basándose en la temperatura normal, en condiciones de alta temperatura el volumen específico de admisión real será mayor, reduciendo el flujo másico. A bajas temperaturas, la densidad de admisión aumenta, pudiendo sobrecargar el motor o el motor de combustión. El rango de temperatura de admisión debe especificarse durante la selección, y las curvas de rendimiento del compresor deben verificarse en condiciones de temperatura extrema.
Otros errores comunes incluyen:
Despreciar la relación gas/líquido, lo que provoca daños por golpes de líquido.
Ignorar la coincidencia entre el diámetro de la tubería y las bocas del compresor, generando pérdidas de carga excesivas.
No reservar interfaces de control remoto, lo que incrementa la dificultad de futuras modernizaciones digitales.
6. Resumen
Una selección correcta del compresor de gas de pozo debe basarse en datos precisos de la composición del gas, una clasificación racional de las condiciones del pozo, un accionamiento adecuado y un sistema riguroso de materiales y protección antiexplosión. Evitar errores típicos, como márgenes inapropiados o la negligencia de las fluctuaciones de temperatura, reduce significativamente el costo total de propiedad. Se recomienda encargar a un fabricante profesional de compresores una simulación de las condiciones operativas antes de la compra, y conservar la capacidad de ajuste dinámico en campo. Solo entonces el grupo compresor se convertirá en una fuente fiable de potencia para la producción del campo gasífero, en lugar de una fuente oculta de paradas frecuentes.
