INTRODUCCION

Los turboexpansores son turbomaquinas destinadas a disminuir la presión y la temperatura

de los gases, aumentando su volumen para asi poder licuarlos o condensarlos,

aprovechando el trabajo producido para generar potencia.

El turboexpansor es una turbina del un solo impeler o rueda similar a una turbina de vapor. Es una máquina de libre circulación que reduce la presión y la temperatura de una corriente del gas y convierte la energía de la presión de gas en trabajo útil. El trabajo es extraído por un compresor centrífugo que es ayudado por un re-compresor que aumenta la corriente del gas después de que se hayan extraído los líquidos condensados de LGN. (Las ruedas del Expansor y del compresor están unidas por los extremos de un eje común.) Esta combinación del expansor y del compresor en una sola máquina conocida por una variedad de nombres, con Expander/Compressor, ExpanderBrake-Cornpressor y Expander/Booster-Compressor siendo la más común. El Expander/compressor (compresor Expansor) es el corazón de la planta criogénica.

TURBOEXPANSORES

El turboexpansor es una turbomáquinas térmica que en forma continua expande

gas desde una presión alta a un valor más bajo mientras se produce trabajo. Gracias a ello

como efectos principales se obtiene un significativo enfriamiento del fluido y por otro la

producción de potencia en un eje.

En general la palabra turboexpansor o simplemente expansor es utilizada para

referir al sistema completo formado por la turbina en si donde se produce la expansión

propiamente dicha del fluido y el compresor asociado sobre el mismo eje que es la carga,

utilizado para comprimir algún fluido del proceso.

Cuando la potencia a extraer no es significativa suele usarse directamente un

freno hidráulico como carga, en ese caso la energía se disipa en aeroenfriadores

perdiéndose al medio.

Hay distintos tipos de expansores pero los que más se usan son los radiales de

reacción, turbina centrípeta que ha permitido cubrir una extensa gama de aplicaciones

vedadas hasta ese entonces en otro tipo de turbinas, enparticular en el caso de la

criogénia.

Mecanismo de operación

 Alimentación de Gas: La corriente de alimentación esta conformada por la alimentación de gas que debe de estar limpio, seco, dulce, es decir, que no tiene ni contaminantes ni

impurezas en su composición de entrada, y con una presión especifica para cumplir con los requerimientos del sistema.

 Turboexpansor :Este disminuye el área de entrada de la corriente de gas aumentando el área de salida de la misma, dando lugar a que se produzca una expansión, y generación de potencia, este maneja un caudal de 50 MMPCED.

La presión de descarga de este equipo es de 354.1 psia y la temperatura de

descarga es de -89.9405.

 Manipulación de Condensado: Esto incide a la formación de cualquier líquido producido por condensación, por lo que están ubicados los depuradores f1 a la entra da y a la salida el f2 del expansor.

 Manipulación de Líquido que sale del depurador a la entrada F1 y el líquido del depurador a la salida de expansor que es F2 para su mejor obtención s en el Proceso: Para esto se utilizo un mixer el cual recoge el líquido.

Principio del enfriamiento.

Si se observa una curva característica de un determinado gas, sea por ejemplo gas

natural, en un diagrama temperatura-entropía, se puede ver que las curvas de entalpía

constante tienden a ser decrecientes en la zona de bajas temperaturas y por el contrario

crecientes en las zonas de alta temperatura. Existirá un valor de temperatura donde las

curvas cambian su tendencia, donde la variación será cero.

Si llamamos H la variación de temperatura al pasar de un nivel de presión a otro

inferior, podremos representarlo como:

H = ( T/p)H

Para el caso de temperaturas altas el valor H será positivo, para los bajos

negativos existiendo un punto de inflexión donde se hace 0, que es el llamado temperatura

de inversión del efecto Joule Thompson.

Obviamente si un fluido se expande en una válvula reguladora donde el punto

inicial tiene la misma entalpía que el final, lo hace por debajo de la línea de inversión del

efecto J.T. se enfría. Para el caso del gas natural el valor es aproximadamente de 600

°C, por lo que en una expansión normal de ese fluido se produce el enfriamiento.

En los procesos de enfriamiento se recurre a dos caminos, la expansión a través de

una reguladora que como en el caso del gas natural se produce un enfriamiento al ser H

negativo, o bien la expansión llamada isoentrópica.

Para comprender esto conviene recordar el primer principio de la termodinámica

para sistemas abiertos:

H + Ec + Ep = L - Q

Se puede considerar lo siguiente:

La energía potencia no tiene significado alguna por no existir diferencias de altura

entre entrada y salida del equipo. La energía cinética dependerá de los puntos en que

adoptemos como entrada y salida, si se trata de puntos con velocidades diferentes en ese

caso se podría considerar la llamada entalpía total mayorizando la entalpía para considerar

su incidencia.

El calor que en un expansor real es el que puede entrar a través de las paredes,

pensando que el medio tiene mayor temperatura que el expansor, comparado a través de

un cálculo de transferencia de calor convencional con la energía puesta en juego, se

observará que realmente es despreciable, por lo tanto se puede hablar sin duda de que se

trata de expansiones adiabáticas. Por tanto:

L = H

En un sistema en que se extraiga trabajo el punto final no se va encontrar en la

misma línea de entalpía constante como en el caso de una válvula reguladora, sino por el

contrario en una línea inferior.

Mirando la curva característica del gas partiendo de un punto A en una expansión

con efecto J.T. llegaríamos a las condiciones del punto C. En una expansión con extracción

de trabajo el punto final será B´ inferior en temperatura al C.

TB´  TC

Es decir con una expansión llamada isoentrópica llegaremos a valore mucho más

bajos. Si tuviéramos una máquina ideal nuestra evolución sería isoentrópica por lo que la

temperatura final sería TB mucho más baja que la real TB´ . Una forma de evaluar la

performance de un turboexpansor es precisamente relacionar los saltos entálpicos de un

caso y otro:

 expansor = (HA - HB´) / (HA - HB) * 100

El uso de las expansiones llamadas isoentrópicas de un turboexpansor comparada

con la isoentálpica de una reguladora permite lograr una temperatura mucho más baja y un

aprovechamiento mejor de la energía de la planta.

Una aplicación típica del turboexpansor es la recuperación de gases licuados del

gas natural, llegándose a temperaturas por debajo de - 100 ° C.

Para que trabaje eficientemente, a través de procesos de intercambio de calor se

trata de llevar el fluido a la entrada del expansor a lo más bajo posible, como para tener

un H lo suficientemente grande de modo de que la caída de temperatura sea importante

en la expansión isoentrópica. Recordar que a menor temperatura H es mayor.

Otra característica de estas aplicaciones es que la potencia extraída del expansor

se utiliza en la compresión de fluido de proceso mejorando el rendimiento global de la

instalación.

En una planta de este tipo por efecto del enfriamiento previo que se van realizando

antes de la llegada al expansor y por la caída de temperatura propia del expansor se

producen condensaciones de los hidrocarburos más pesados por lo que este tipo de

máquina debe ser apta para trabajar con un porcentaje del fluido en fase líquida. Esta

exigencia no es cumplida normalmente por todas las turbinas sino que por el contrario se

ha hecho universal el uso de las turbinas radiales de reacción, las cuales cumplen con

eficiencia ese tipo de exigencia.

Características de los turboexpansores o turbinas radiales de reacción.

En este tipo de turbina parte es expandido en las toberas ingresando el gas

tangencialmente al rotor, combinando la velocidad del fluido radial con la velocidad

periférica del rotor de modo de que no halla un choque con las paredes, permitiendo

trabajar como se mencionó anteriormente con parte del fluido en estado líquido. En general

este tipo de máquina no es utilizada por los inconvenientes de la adaptación en

multietapas.

Otra particularidad importante es el diseño de las toberas móviles las cuales

permiten trabajar con eficiencia en una amplia gama de presiones y caudales adaptando su

forma según sea las condiciones de carga.

La capacidad de trabajar con fase líquida las hace aptas en el uso de la energía

geotérmica por ejemplo.

Usos y aplicaciones

El gas natural tiene cantidades variables de propano y butano que pueden ser

extraídos por procesos consistentes en la reducción de la temperatura del gas hasta que

estos componentes y otros más pesados se condensen.Los procesos usan refrigeración

o turboexpansores para lograr temperaturas menores de -40º C necesarias para recobrar el

propano. Subsecuentemente estos líquidos son sometidos a un proceso de purificación

usando trenes de destilación para producir propano y butano líquido o directamente GLP.

El turboexpansor es una turbina del un solo impeler o rueda similar a una turbina

de vapor. Es una máquina de libre circulación que reduce la presión y la temperatura de

una corriente del gas y convierte la energía de la presión de gas en trabajo útil. El trabajo

es extraído por un compresor centrífugo que es ayudado por un re-compresor que aumenta

la corriente del gas después de que se hayan extraído los líquidos condensados de LGN.

(Las ruedas del Expansor y del compresor están unidas por los extremos de un eje común.)

Esta combinación del expansor y del compresor en una sola máquina conocida por una

variedad de nombres, con Expander/Compressor, ExpanderBrake-Cornpressor y

Expander/Booster-Compressor siendo la más común. El Expander/compressor (compresor

Expansor) es el corazón de la planta criogénica.

El uso del turboexpansor, sin embargo, no elimina la necesidad de la válvula de

expansión Joule Thompson que se usa en los sistemas convencionales de refrigeración. En

un sistema turboexpansor la válvula normalmente se refiere a la válvula de bypass del

expansor permite una más eficiente arranque y parada del turboexpansor. La válvula

también permite continuar el proceso si el turboexpansor queda offline o si el caudal

aumenta más allá de la capacidad de velocidad del turboexpansor.

Idealmente, la válvula posee las mismas características de capacidad y caudal ya que el

turboexpansor produce una transición suave entre los dispositivos

El turboexpansor en un dispositivo mucho más eficiente que a válvula, haciendo un

importante cierre estanco que evita la pérdida de energía.

COMPLEJO PETROQUIMICO JOSE:

Está ubicado entre Barcelona y Puerto Píritu, y es uno de los complejos petroquímicos más importantes de Latinoamérica. Su nombre completo es Complejo Petrolero, Petroquímico e Industrial José Antonio Anzoátegui. En sus instalaciones, a través de técnicas criogénicas, se procesan líquidos de gas natural para obtener iso butano, pentano, normal butano (gas de bombona) y gasolina para el mercado interno y de exportación.El Complejo Industrial G/D. José Antonio Anzoátegui, uno de los más grandes en el mundo por sus dimensiones, variedad industrial y servicios prestados, se localiza en un área de seguridad de unas 47.000 hectáreas, ubicado en el estado Anzoátegui.

En este complejo, operan las empresas mixtas que desarrollan actividades en la Faja Petrolífera del Orinoco, y que sirve de asiento a las operaciones de los diferentes Mejoradores de crudo extra pesado en la franja norte costera del estado Anzoátegui. 

Éste, ofrece el suministro seguro y confiable de los servicios básicos necesarios para la operación de las diferentes empresas allí establecidas. En él se encuentran las más importantes empresas petroleras tanto nacionales como extranjeras destacándose PEQUIVEN, Sincor, PDVSA y Fertinitro.

FASES PRINCIPALES DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA:La producción petrolera es la actividad de la industria que se encarga de todas las

etapas necesarias para manejar los hidrocarburos (petróleo y gas) desde el yacimiento hasta el pozo, y desde éste a la superficie; donde se separan, tratan, almacenan, miden y transportan para su posterior utilización. •

Fase I: Exploración petrolera.La exploración petrolera tiene como objetivo primordial la búsqueda y reconocimiento de estructuras geológicas (trampas) en las cuales pudieran haberse acumulado los hidrocarburos. La exploración se apoya en métodos que aportan la geología, la geofísica y la geoquímica.Con la información recolectada, los especialistas elaboran diferentes tipos de mapas de la zona examinada. Además de suministrar información acerca del espesor, inclinación, dirección y naturaleza de los estratos, sirven para decidir dónde conviene realizar la perforación de los pozos exploratorios, con los cuales se busca confirmar el modelo geológico y la existencia o no de hidrocarburos en dichas estructuras.• Fase II: Refinación del petróleo.El petróleo crudo es una mezcla de hidrocarburos con pequeñas cantidades de compuestos de azufre, oxígeno, nitrógeno y ciertos metales como: vanadio, níquel, sodio y otros, considerados impurezas de petróleo, las cuales afectan su calidad. El color de petróleo crudo es variado: lechoso, marrón, amarillo, verde oscuro hasta negro. Su viscosidad y densidad varían dependiendo de su composición química y su olor depende del contenido de azufre.El petróleo crudo, tal como se extrae del subsuelo, tiene poco uso, por lo que es necesario refinarlo. La refinación comprende una serie de procesos de separación, transformación y purificación, mediante los cuales el petróleo crudo es convertido en productos útiles con innumerables usos, que van desde la simple combustión en una lámpara hasta la fabricación de productos intermedios, que a su vez, son la materia

prima para la obtención de otros productos industriales. El petróleo crudo que fluye de un pozo es muy espeso. Antes de que pueda ser utilizado tiene que ser limpiado y descompuesto en las diferentes formas útiles del petróleo, en un proceso llamado refinación. Las diferentes formas son separadas en altas columnas llamadas columnas de fraccionamiento. Cada forma de petróleo, llamada fracción, es una mezcla de hidrocarburos (sustancias compuestas solamente por carbono e hidrógeno). Estas fracciones varían de "pesadas" (con grandes moléculas) a "livianas".Los procesos de refinación del petróleo se pueden dividir en dos grandes grupos: Separación: Consiste en separar el crudo en diferentes fracciones de petróleo, de acuerdo con su temperatura de ebullición. Para ello emplea procesos físicos como: destilación atmosférica y destilación al vacío.  Conversión: Consiste en transformar unos componentes del petróleo en otros mediante reacciones químicas, por acción del calor y en general, con el uso de catalizadores. Son procesos de conversión, entre otros, la reformación y la desintegración o craqueo; ambos procesos cambian la estructura molecular de los hidrocarburos, originalmente presentes en el petróleo. 

• Fase III: Purificación del petróleo.

Los procesos de purificación son aquellos que se utilizan para eliminar las impurezas contenidas en las fracciones provenientes, de la destilación, a fin de cumplir con la especificaciones que exige su uso. Los procesos de purificación son muy numerosos y pueden ser físicos y/o químicos. La mayoría de los productos

obtenidos de las diferentes destilaciones se pueden continuar procesando o tratando para mejorar la calidad y clase de productos que se desea.

POLIMEROS:Un polímero (del griego poly, muchos; meros, parte, segmento o parte) es una sustancia cuyas moléculas son, por lo menos aproximadamente, múltiplos de unidades de peso molecular bajo. La unidad de bajo peso molecular es el monómero. Si el polímero es rigurosamente uniforme en peso molecular y estructura molecular, su grado de polimerización es indicado por un numeral griego, según el número de unidades de monómero que contiene; así, hablamos de dímeros, trímeros, tetrámero, pentámero y sucesivos. Entonces podemos decir que los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

POLIMERIZACIONLa polimerización es un proceso químico por el que los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero.Existen muchos tipos de polimerización y varios sistemas para categorizarlos. Las categorías principales son:1. Polimerización por elasticidad y condensación.2. Polimerización de crecimiento en cadena y en etapas.

CLASIFICACION DE POLIMERIZACION:1. Polimerización por adicion y condensación.

• Polimerización por adicción:Una polimerización es por adición si la molécula de monómero pasa a formar parte del polímero con pérdida de átomos, es decir, la composición química de la cadena resultante es igual a la resta de las composiciones químicas de los monómeros que la

conforman.

• Polimerización por condensación:La polimerización es por condensación si la macromolécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del monómero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua o TEG gaseoso.La polimerización por condensación genera subproductos. La polimerización por adición no.

2. Polimerización por crecimiento en cadenas y en etapas.

• Polimerización por crecimiento en cadenas:En la polimerización por crecimiento en cadena los monómeros pasan a formar parte de la cadena de uno en uno. Primero se forman dímeros, después trímeros, a continuación tetrámeros, etc. La cadena se incrementa de uno en uno, monómero a monómero.

• Polimerización por crecimiento en etapas:En la polimerización por crecimiento en etapas (o pasos) es posible que un oligómero (cuando los radicales asociados son distintos entre sí) reaccione con otros, por ejemplo un dímero con un trímero, un tetrámero con un dímero, etc., de forma que la cadena se incrementa en más de un monómero. En la polimerización por crecimiento en etapas, las cadenas en crecimiento pueden reaccionar entre sí para formar cadenas aún más largas. Esto es aplicable a cadenas de todos los tamaños. En una polimerización por crecimiento de cadena sólo los monómeros pueden reaccionar con cadenas en crecimiento.

CLASIFICACION DE LOS POLIMEROS:Existen varias formas posibles de clasificar los polímeros, sin que sean excluyentes entre sí.

Según su origen.• Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son

macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, losácidos nucleicos, los polisacáridos (como la celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc.• Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.• Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el Policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc.Según su mecanismo de polimerización.En 1929 Carothers propuso la reacción:• Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo agua.• Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto de baja masa molecular.Esta polimerización se genera cuando un "catalizador", inicia la reacción. Este catalizador separa la unión doble carbono en los monómeros, luego aquellos monómeros se unen con otros debido a los electrones libres, y así se van uniendo uno tras uno hasta que la reacción termina.• Polímeros formados por etapas. La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez. Esta categoría incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos.• Polímeros formados por reacción en cadena. Cada cadena individual de polímero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva, a pesar de estar

rodeada de monómero.

Según su composición química.• Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono.• Polímeros orgánicos vinílicos. La cadena principal de sus moléculas está formada exclusivamente por átomos de carbono.Dentro de ellos se pueden distinguir: Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas.Ejemplos: polietileno y polipropileno. Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros.Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno. Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de halógenos (cloro, flúor...) en su composición.Ejemplos: PVC y PTFE. Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA.• Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen átomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal.Algunas sub-categorías de importancia: Poliésteres Poliamidas Poliuretanos

• Polímeros inorgánicos. Entre otros: Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros. Basados en silicio. Ejemplo: silicona.

Según sus aplicacionesAtendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en:• Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia.

• Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar

que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros.• Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables.• Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión.• Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.

Según su comportamiento al elevar su temperaturaPara clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste en

calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace se diferencian dos tipos de polímeros:• Termoplásticos, que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado sólido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC.• Termoestables, que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se descompongan químicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas.• Elastómero, plásticos con un comportamiento elástico que pueden ser deformados fácilmente sin que se rompan sus enlaces no modifique su estructura.La clasificación termoplásticos / termoestables es

independiente de la clasificación elastómeros / plásticos / fibras. Existen plásticos que presentan un comportamiento termoplástico y otros que se comportan como termoestables. Esto constituye de hecho la principal subdivisión del grupo de los plásticos y hace que a menudo cuando se habla de "los termoestables" en realidad se haga referencia sólo a "los plásticos termoestables". Pero ello no debe hacer olvidar que los elastómeros también se dividen en termoestables (la gran mayoría) y termoplásticos (una minoría pero con aplicaciones muy interesantes).

ANEXO.COMPLEJO PETROQUIMICO JOSE.Ubicación:Jose, en la costa entre Puerto Píritu y Barcelona y Puerto La Cruz, estado Anzoátegui.Empresas mixtas en operación:Aguas Industriales de Jose, Super Octanos, Metor y Supermetanol.Productos:Metil-ter-butil-éter (MTBE) y metanol.Capacidad de producción:Aproximadamente 2 millones de TMA.La infraestructura de servicios programada contempla la creación de terminales especializados para la producción petroquímica prevista. Utiliza el terminal marino de PDVSA.

BIBLIOGRAFIA:http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero http://es.wikipedia.org/wiki/Polimerizaci%C3%B3n http://orinoquiaphoto.photoshelter.com/gallery-image/Aaron-Sosa/G0000AByQI.hNukw/I0000gcbtp_WzLXY http://www.kalipedia.com/geografia-venezuela/tema/geografia-politica/complejo-petroquimico-jose.html?x1=20080803klpgeogve_7.Kes&x=20080803klpgeogve_8.Kes

http://www.monografias.com/trabajos14/polimeros/polimeros.shtmlhttp://www.rena.edu.ve/primeraetapa/Geografia/produccion.html