En la industria del petróleo y el gas, los equipos con motor suelen operar en entornos donde pueden estar presentes gas natural, vapores inflamables y otras sustancias potencialmente peligrosas. Para equipos críticos como bombas de yacimientos petrolíferos, compresores, generadores diésel y demás maquinaria con motor, un arranque fiable es esencial para mantener la operación continua y garantizar la seguridad en las instalaciones.
Por lo tanto, la elección de un arrancador a prueba de explosiones para la industria del petróleo y el gas debe ir más allá de simplemente considerar la potencia de arranque. Deben tenerse en cuenta factores como la clasificación de la zona como peligrosa, la certificación del equipo, las especificaciones del motor, el entorno operativo y la fiabilidad de la energía de arranque.
Según la aplicación, las soluciones de arranque más comunes incluyen arrancadores eléctricos antideflagrantes, neumáticos, hidráulicos y de resorte. Cada solución presenta ventajas y limitaciones en cuanto a seguridad, consumo energético, mantenimiento y fiabilidad.
Este artículo explica los principales tipos de sistemas de arranque de motores utilizados en la industria del petróleo y el gas, sus características de funcionamiento y aplicaciones típicas, y cómo seleccionar la solución de arranque más adecuada en función de las condiciones de funcionamiento reales.
¿Qué es un encendedor a prueba de explosiones?
Un arrancador a prueba de explosiones generalmente se refiere a un dispositivo o sistema de arranque de motor diseñado para entornos potencialmente peligrosos y fabricado de acuerdo con los requisitos de seguridad aplicables.
En las instalaciones de petróleo y gas, ciertas áreas pueden contener concentraciones de gases o vapores inflamables que podrían formar una mezcla explosiva. La norma IECEx denomina a estos entornos atmósferas explosivas, donde los equipos deben utilizar medidas de protección adecuadas para reducir el riesgo de convertirse en una fuente de ignición.
Según el sistema de clasificación estadounidense, las áreas peligrosas en las instalaciones petroleras pueden clasificarse como Clase I, División 1/2 o Zona 0/1/2. Las normas API RP 500 y API RP 505 ofrecen orientación sobre los enfoques de clasificación de áreas peligrosas correspondientes que se utilizan en las instalaciones petroleras.
Por lo tanto, al seleccionar un motor de arranque para aplicaciones de petróleo y gas, no basta con considerar únicamente la potencia de arranque. También deben evaluarse los requisitos para áreas peligrosas y la idoneidad del sistema de arranque completo.
¿Por qué las aplicaciones de petróleo y gas necesitan arrancadores especializados?
Los equipos accionados por motor en la industria del petróleo y el gas suelen operar en condiciones más exigentes que los equipos en entornos industriales convencionales.
Desde atmósferas potencialmente explosivas y ubicaciones remotas hasta una disponibilidad limitada de energía y la necesidad de un arranque altamente fiable, el sistema de arranque debe seleccionarse y diseñarse cuidadosamente para la aplicación específica.
1. Entornos potencialmente peligrosos
Durante el proceso de exploración y desarrollo del producto petrolífero, existe la posibilidad de que se generen gases, vapores o nieblas inflamables que puedan crear una atmósfera explosiva.
Según la IECEx, las áreas de aplicación que pueden clasificarse como que cuentan con equipos para atmósferas explosivas incluyen plataformas petrolíferas y de gas en alta mar, refinerías, instalaciones de procesamiento de petróleo y gas, unidades flotantes de producción, almacenamiento y descarga (FPSO) e instalaciones de gasoductos.
Por lo tanto, la selección de arrancadores en las industrias del petróleo y el gas no debe basarse únicamente en las normas aplicadas a los dispositivos industriales generales. Esto se debe a que es necesario considerar la categoría de zona peligrosa, los requisitos de certificación del dispositivo, el lugar de instalación y la normativa vigente.
2. Operaciones remotas en yacimientos petrolíferos
Muchas instalaciones de petróleo y gas se ubican en zonas alejadas de centros urbanos e industriales; muchas de ellas se encuentran en condiciones difíciles. Estas condiciones suelen incluir yacimientos petrolíferos remotos, ubicaciones de perforación y pozos, estaciones de oleoductos, instalaciones marinas y plantas de producción aisladas.
Este tipo de instalaciones pueden sufrir cortes de energía, bajas temperaturas, problemas con la calidad de la batería o falta de mantenimiento.
Por este motivo, además de los sistemas de arranque eléctrico convencionales, se pueden considerar sistemas de arranque de respaldo independientes que no dependan de energía eléctrica externa para mejorar la disponibilidad del equipo y la fiabilidad del arranque.
3. Fiabilidad del arranque del motor
Para arrancar la bomba, el compresor, el generador y demás equipos alimentados por motores diésel en las industrias del petróleo y el gas, el motor de arranque debe proporcionar el par y la potencia adecuados para ese motor específico.
Hay ciertos parámetros que deben tenerse en cuenta al elegir un motor de arranque, como el tamaño del motor, el par de arranque, la velocidad de arranque, la temperatura ambiente, la fuente de alimentación y las condiciones de instalación.
También conviene tener en cuenta si el motor de arranque se va a utilizar como motor de arranque principal o de reserva, ya que sus requisitos pueden ser diferentes.
4. Arranque de emergencia y de respaldo
Para determinados equipos críticos de petróleo y gas, el sistema de arranque puede ser necesario no solo para el arranque rutinario del motor, sino también para el arranque de emergencia o de reserva.
Si el sistema de arranque eléctrico principal se ve afectado por un fallo de la batería, una interrupción del suministro eléctrico o problemas en el sistema de control eléctrico, un sistema de arranque mecánico, neumático o hidráulico independiente puede proporcionar un medio adicional para arrancar el motor.
Entre estas opciones, un arrancador mecánico de resorte almacena energía mecánica con antelación y la libera cuando se requiere arrancar el motor. Al no depender de una batería convencional ni de un suministro externo de aire comprimido, puede proporcionar una opción de arranque independiente para ciertas aplicaciones industriales.
Tipos de arrancadores utilizados en aplicaciones de petróleo y gas
No existe un único motor de arranque que sea adecuado para todas las aplicaciones de petróleo y gas.
Dependiendo de la fuente de energía y el mecanismo de arranque, las soluciones de arranque comunes utilizadas en la industria del petróleo y el gas incluyen las siguientes:
| Tipo de arranque | Fuente de energía | Aplicación típica |
| Arrancador eléctrico a prueba de explosiones | Alimentación eléctrica / batería | Motores diésel y equipos industriales |
| Arranque neumático | El aire comprimido | Motores de alta resistencia y equipos industriales |
| Arrancador hidráulico | energía hidráulica | Equipos pesados o especializados |
| Arranque de resorte mecánico | Energía mecánica almacenada | Arranque independiente o de respaldo del motor |
La selección final del motor de arranque siempre debe basarse en las especificaciones del motor, los requisitos de la aplicación, la clasificación de la zona como peligrosa y las condiciones del lugar.
Arrancadores eléctricos a prueba de explosiones
Los arrancadores eléctricos utilizan un motor eléctrico para hacer girar el cigüeñal del motor y son uno de los métodos de arranque más comunes para los motores diésel.
En entornos industriales convencionales, los sistemas de arranque eléctrico son de uso generalizado. Sin embargo, cuando un arrancador de motor eléctrico se instala en una zona peligrosa de la planta de producción de petróleo y gas, debe cumplir con las normas de seguridad pertinentes.
La norma API RP 500 abarca la clasificación de ubicaciones peligrosas para instalaciones eléctricas en plantas petrolíferas como Clase I, Divisiones 1 y 2, mientras que la norma API RP 505 clasifica las ubicaciones de Clase I, Zona 0, Zona 1 y Zona 2.
En este sentido, al elegir un arrancador de motor eléctrico a prueba de explosiones, no solo se debe prestar atención a su nombre, sino también considerar los siguientes puntos:
- Clasificación de área peligrosa aplicable
- Certificación o aprobación
- Voltaje y corriente de arranque
- Compatibilidad del motor
- Requerimientos de instalación
- Regulaciones locales
La selección final debe garantizar que el diseño y la certificación del arrancador sean adecuados para la zona de instalación real y los requisitos del proyecto.
Arrancadores neumáticos
Los arrancadores neumáticos utilizan aire comprimido para almacenar y liberar energía e impulsar el motor durante el proceso de arranque.
Debido a que el arranque neumático no depende de un motor eléctrico convencional alimentado por batería, los arrancadores neumáticos se utilizan ampliamente en ciertos motores diésel de servicio pesado y equipos industriales.
Para los equipos de petróleo y gas que ya cuentan con un sistema de aire comprimido fiable, el arranque neumático puede ser una solución de arranque eficaz.
Sin embargo, su rendimiento depende en gran medida del suministro de aire disponible. Por lo tanto, el proceso de selección debe tener en cuenta:
- Fuente de aire comprimido
- Presión de aire requerida
- Capacidad de almacenamiento de aire
- Sistema de tuberías y control
- Requisitos de arranque del motor
En otras palabras, seleccionar un motor de arranque neumático no es simplemente elegir el motor de arranque en sí. El sistema completo de aire comprimido también debe ser capaz de proporcionar la energía de arranque suficiente cuando el motor necesite arrancar.
Arrancadores hidráulicos
Los arrancadores hidráulicos ponen en marcha el motor utilizando energía hidráulica y se emplean generalmente en grandes motores diésel, maquinaria pesada o aplicaciones industriales donde se necesita una fuente de energía alternativa para arrancar el motor.
En un sistema de arranque hidráulico, el acumulador hidráulico se utiliza para almacenar energía con antelación. Cuando se requiere el arranque, la energía hidráulica almacenada se libera rápidamente para proporcionar el par de arranque necesario para hacer girar el motor.
En comparación con el arranque eléctrico, los sistemas hidráulicos pueden reducir la dependencia de los sistemas de baterías. Sin embargo, también pueden implicar configuraciones de sistema y requisitos de instalación más complejos.
Al seleccionar un sistema de arranque hidráulico, los factores importantes incluyen:
- Presión hidráulica
- Capacidad del acumulador hidráulico
- Par de arranque
- Requisitos del motor
- Configuración del circuito hidráulico
Para equipos industriales grandes o especializados, el arranque hidráulico puede ser una alternativa al arranque eléctrico convencional, especialmente cuando se requiere una fuente de energía de arranque independiente.
Arrancadores de resorte mecánicos
Un arrancador mecánico de resorte es un dispositivo mecánico para arrancar el motor que almacena energía mecánicamente y la libera cuando es necesario arrancar el motor.
El motor de arranque utiliza un mecanismo de resorte para almacenar energía con antelación. Cuando se requiere arrancar el motor, la energía mecánica almacenada se libera a través de un sistema de transmisión mecánica para hacer girar el cigüeñal.
Su principio de funcionamiento básico se puede resumir de la siguiente manera:
Almacenamiento de energía → Acoplamiento del motor de arranque → Liberación de energía → Arranque del motor → Puesta en marcha del motor
A diferencia de un arrancador eléctrico convencional, un arrancador mecánico de resorte no utiliza un motor eléctrico como fuente principal de energía para el arranque. En su lugar, utiliza energía mecánica previamente almacenada para hacer girar el motor.
En consecuencia, puede resultar útil en aplicaciones donde sea importante el arranque independiente, el arranque de respaldo o la reducción de la dependencia de las baterías.
Un arrancador mecánico de resorte puede ser especialmente útil para equipos que requieren independencia energética en el arranque. Esto significa que, si el sistema de arranque eléctrico principal puede verse afectado por el estado de la batería, el suministro eléctrico o una falla en el sistema eléctrico, el sistema de arranque mecánico ofrecerá una alternativa para arrancar el motor.
Pero hay algo que no debemos olvidar:
Un arrancador mecánico de resorte no puede considerarse automáticamente un arrancador a prueba de explosiones a menos que el equipo en cuestión esté certificado para tal fin.
En otras palabras, el funcionamiento mecánico no implica automáticamente la certificación a prueba de explosiones.
Si un producto está destinado a ser instalado en un área peligrosa específica, su idoneidad debe verificarse en función del diseño del producto, los documentos de certificación o aprobación, y la clasificación del área peligrosa y los requisitos del proyecto.
Arrancador mecánico de resorte Cqstart
El arrancador mecánico de resorte Cqstart es un dispositivo de arranque puramente mecánico diseñado para motores diésel. Utiliza un accionamiento manual para almacenar energía en un resorte de disco y la libera cuando se requiere el arranque, impulsando así el volante del motor para ponerlo en marcha.
No requiere batería, motor eléctrico, aire comprimido ni sistema hidráulico, lo que la hace idónea como solución de arranque independiente o de respaldo para ciertas aplicaciones de motores diésel.
Para aplicaciones ATEX en la industria del petróleo y el gas, el arrancador de resorte Cqstart puede considerarse para el arranque de motores diésel en yacimientos petrolíferos, plataformas marinas y otros entornos potencialmente peligrosos, sujeto a la certificación específica del producto y a los requisitos del proyecto.
Su diseño de arranque puramente mecánico y no eléctrico reduce la dependencia de los sistemas de arranque eléctrico convencionales y puede ser adecuado para aplicaciones donde la independencia y la fiabilidad del arranque son importantes.
Cqstart ofrece varios modelos diseñados para adaptarse a motores diésel con cilindradas que van desde menos de 2 L hasta aproximadamente 50 L, con interfaces SAE estándar y soluciones de montaje personalizadas disponibles.
Aplicaciones de los arrancadores a prueba de explosiones en la industria del petróleo y el gas.
Dependiendo del tipo de motor, la función del equipo y el entorno operativo, los sistemas de arranque de motores pueden utilizarse en una amplia gama de aplicaciones de petróleo y gas.
El método de arranque adecuado debe seleccionarse en función de la clasificación de la zona peligrosa, los requisitos del motor, la fuente de energía disponible y las especificaciones del proyecto.
Equipo del campo petrolífero
Los arrancadores pueden utilizarse en diversos equipos de yacimientos petrolíferos accionados por motores diésel, incluidos equipos de servicio de campo, unidades de potencia y maquinaria auxiliar.
En las operaciones en yacimientos petrolíferos remotos, se debe prestar especial atención a la fiabilidad de la energía de arranque, la disponibilidad de los equipos y la facilidad de mantenimiento.
Equipos para el servicio de pozos
Los sistemas de arranque pueden utilizarse en equipos de servicio de pozos que requieren un arranque frecuente o fiable del motor.
El motor de arranque seleccionado debe proporcionar un par de arranque suficiente y ser compatible con el motor y las condiciones reales de funcionamiento.
Los generadores diesel
Los sistemas de arranque se utilizan ampliamente en grupos electrógenos diésel que proporcionan energía principal o de reserva para instalaciones de petróleo y gas.
Para grupos electrógenos críticos, se puede considerar un sistema de arranque independiente o de respaldo para mejorar la fiabilidad del arranque y la disponibilidad del equipo.
Bomba
Los arrancadores pueden utilizarse en bombas accionadas por motores diésel empleadas en el transporte de petróleo y gas, el aumento de presión y otras aplicaciones auxiliares.
El sistema de arranque adecuado deberá seleccionarse en función de los requisitos de arranque del motor y de las fuentes de energía disponibles en el lugar.
Compresores de gas
Los sistemas de arranque pueden utilizarse para compresores de gas accionados por motores diésel.
Dado que los compresores pueden requerir un par de arranque significativo, factores como el par de arranque, la compatibilidad con el motor, la energía de arranque y el entorno operativo son particularmente importantes durante el proceso de selección.
Equipos de producción remota
Los sistemas de arranque pueden aplicarse a instalaciones de producción remotas, pozos petrolíferos y otros equipos de producción donde la disponibilidad de energía eléctrica puede ser limitada.
En estas aplicaciones, la capacidad de arranque independiente o de respaldo puede aportar un valor práctico significativo.
Equipos costa afuera
Los arrancadores también pueden utilizarse en plataformas marinas, embarcaciones y otros equipos de petróleo y gas en alta mar.
Dado que las instalaciones marinas exigen niveles más altos de especificaciones en términos de espacio, corrosión, seguridad, certificación y fiabilidad de los equipos, el sistema inicial debe elegirse en función de los parámetros ambientales, la clase de zona peligrosa y los criterios de certificación del proyecto.
¿Cómo elegir un arrancador a prueba de explosiones para aplicaciones en la industria del petróleo y el gas?
Para los compradores de equipos de petróleo y gas, seleccionar el motor de arranque adecuado debería implicar algo más que fijarse en el nombre del producto o la potencia del motor.
Una evaluación adecuada debe tener en cuenta las especificaciones del motor, el par de arranque, la fuente de energía, la finalidad del arranque, la clasificación de la zona como peligrosa y el entorno operativo.
Los siguientes pasos pueden ayudar a seleccionar el iniciador más adecuado.
1. Confirme el modelo del motor.
Primero, confirme las especificaciones básicas del motor, incluyendo:
- Fabricante del motor
- Modelo de motor
- Desplazamiento
- Potencia nominal
- Sistema de arranque existente
El tipo de motor es el factor principal a considerar al elegir un motor de arranque, ya que los distintos tipos de motores pueden tener diferentes requisitos de par, tipos de montaje y capacidades de arranque.
Al solicitar una oferta o un presupuesto, el tipo exacto de motor puede ayudar a determinar el motor de arranque adecuado.
2. Determinar el par de arranque requerido.
El par de arranque es uno de los parámetros más importantes a la hora de seleccionar un arrancador mecánico de resorte.
El motor de arranque debe proporcionar suficiente energía mecánica y par motor para superar la resistencia interna del motor durante el proceso de arranque y hacer girar el cigüeñal hasta la velocidad de arranque requerida.
Por lo tanto, no se debe seleccionar un jugador inicial basándose únicamente en:
- Caballos de fuerza del motor
- En cambio, lo real es:
- Par de arranque requerido
- También debería evaluarse.
Esto es especialmente importante para los grandes motores diésel y los equipos que operan en entornos de baja temperatura.
3. Identificar la fuente de energía disponible.
El siguiente paso es determinar qué tipo de energía inicial está disponible en el sitio, como por ejemplo:
- Energía eléctrica
- Batería
- El aire comprimido
- Poder hidráulico
- Energía mecánica
Si el lugar cuenta con un suministro eléctrico estable y baterías fiables, un arrancador eléctrico convencional puede ser una solución conveniente.
Para equipos con potencia eléctrica limitada o aplicaciones en las que se deba reducir la dependencia de una única fuente de energía, puede ser conveniente evaluar los sistemas de arranque neumáticos, hidráulicos o mecánicos.
4. Determinar el punto de inicio principal o de respaldo.
Antes de elegir un entrante, hay que responder a una pregunta importante:
¿El motor de arranque es el sistema de arranque principal o un sistema de arranque de reserva?
En caso de que el arrancador mecánico de resorte se utilice como arrancador principal, es necesario comprobar minuciosamente su rendimiento de arranque, su modo de funcionamiento y su compatibilidad con el motor.
En caso de que el arrancador mecánico de resorte vaya a servir como arrancador suplementario, también hay otros aspectos que deben tenerse en cuenta.
Definir la función del motor de arranque ayudará a evitar elegir la opción incorrecta debido a condiciones de funcionamiento inadecuadas.
5. Confirmar los requisitos de las zonas peligrosas
Para proyectos de petróleo y gas, los compradores deben confirmar la clasificación de área peligrosa y los requisitos de seguridad aplicables, incluidos:
- Clasificación de áreas
- Concepto de protección requerida
- Requisitos de certificacion
- Regulaciones locales
- Especificaciones del proyecto
Tanto la norma API RP 500 como la API RP 505 pueden considerarse muy buenas fuentes de información en lo que respecta a la clasificación de áreas peligrosas en instalaciones petroleras.
Cabe señalar que el hecho de que el arrancador mecánico de resorte funcione mecánicamente no significa automáticamente que este dispositivo sea a prueba de explosiones.
La idoneidad de este producto debe comprobarse de acuerdo con la documentación, la clasificación de zonas peligrosas y otros criterios relacionados con el proyecto.
6. Considere el entorno operativo
Finalmente, se debe evaluar el entorno real de instalación y funcionamiento, incluyendo:
- Temperatura ambiente
- Humedad
- Atmósfera corrosiva
- Dust
- Condiciones en alta mar
- Accesibilidad de la instalación
En el caso de yacimientos petrolíferos remotos, zonas de perforación y estructuras marinas, todos estos factores tendrán un impacto directo en la instalación, el mantenimiento y el rendimiento del motor de arranque.
Por lo tanto, al elegir un arrancador a prueba de explosiones para aplicaciones de petróleo y gas, se deben considerar conjuntamente los parámetros mencionados anteriormente junto con las especificaciones del motor, en lugar de considerar únicamente las especificaciones del arrancador.
Conclusión
Para la industria del petróleo y el gas, seleccionar un arrancador a prueba de explosiones para aplicaciones en dicha industria no es simplemente una cuestión de encontrar un arrancador etiquetado como "a prueba de explosiones".
Al seleccionar un motor de arranque, se deben considerar varios criterios, entre los que se incluyen el tipo de motor, la fuente de energía de arranque, la clasificación de la zona como peligrosa, las necesidades de certificación, el entorno operativo y las necesidades de arranque de respaldo.
Existen varios tipos de iniciadores, cada uno con sus propias ventajas y usos apropiados.
Una aplicación adecuada de un arrancador para el arranque independiente de equipos accionados por motores diésel sería el arrancador mecánico de resorte.
Si busca un arrancador mecánico de resorte fiable para aplicaciones en la industria del petróleo y el gas, póngase en contacto con Cqstart para hablar sobre las especificaciones de su motor y sus requisitos de arranque.
