UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS
MODALIDAD A DISTANCIA
ELABORACIÓN DE PROCEDIMIENTO PARA MONITOREO Y
CONTROL DE LOS PROCESO DE PRODUCCIÓN EN LA
PLANTA ZPF DEL BLOQUE 18 MEDIANTE EL SISTEMA
SCADA
Trabajo de Grado Previo a la obtención del título
De Tecnólogo en Petróleos
Autor:
Freddy Patricio Marcalla Maldonado
Director
Ing. Fausto Ramos Aguirre
Quito – Ecuador
Yo Freddy Patricio Marcalla Maldonado, declaro que el presente trabajo de investigación es de mi autoría y que los resultados de esta investigación son auténticos y originales. Como autor asumo la responsabilidad legal y académica de los contenidos de este trabajo de grado.
Quito 04 de Enero del 2017
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Elaboración de procedimiento para monitoreo y control de los procesos de producción en la planta ZPF DEL BOLQUE 18 mediante el sistema SCADA” que, para aspirar al título de Tecnólogo de Petróleos fue desarrollado por Freddy Patricio Marcalla Maldonado, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería e industrias; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 19, 27 Y 28.
En la ciudad de Quito a los 04 días del mes de enero del 2017
Dedico a Dios este trabajo de tesis de grado, por darme la vida a través de mis queridos PADRES quienes con mucho esfuerzo, cariño, amor y ejemplo han hecho de mí una persona con valores para poder desenvolverme en la vida.
Agradezco a Dios por concederme la vida y permitirme realizar el presente trabajo de tesis, a los docentes de la Universidad Tecnológica Equinoccial que durante mi carrera profesional aportaron para mi formación, gracias por su enseñanza y más que todo por su amistad y darme la oportunidad de ser un profesional.
A mi director de tesis, Ingeniero Fausto Ramos Aguirre, quien gracias a sus conocimientos, experiencia, paciencia, motivación y apoyo logré terminar mis estudios con éxito.
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO
PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 0502324015
APELLIDO Y NOMBRES: Marcalla Maldonado Freddy Patricio
DIRECCIÓN: Condornan y Pumapungo. Conjunto 2 Solidaridad Quitumbe casa 60 A
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 022916424
TELÉFONO MOVIL: 0993639863
DATOS DE LA OBRA
TITULO: Elaboración de procedimiento para monitoreo y control de los procesos de producción en la
planta ZPF DEL BOLQUE 18 mediante el sistema SCADA
AUTOR O AUTORES: Freddy Marcalla
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
10 de Septiembre 2016
DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
Ing. Fausto Ramos Aguirre
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TITULO POR EL QUE OPTA: Tecnólogo de Petróleos
RESUMEN: Mínimo 250 palabras El presente trabajo entrega información técnica y general acerca del funcionamiento, operación y posibles fallas de la planta de procesos ZPF de Petroamazonas en el Bloque 18 operada desde el cuarto de control con HMI, se refleja información detallada de cada uno de sus equipos, su función, su operación, sistema de seguridad integrado, mediante el sistema scada, sus componentes, posibles complicaciones, solución de problemas y cómo actuar ante
distintos escenarios el momento mismo de la operación, aportando conocimientos para quienes operen la planta con el fin de analizar puntos vulnerables de los equipos, garantizando correctas decisiones que eviten accidentes laborales, preservando los bienes del estado y medio ambiente, cumpliendo así con la legislación ecuatoriana en su artículo 326.
Se entrega de forma detallada información referente a los principales sistemas de la Planta: Sistema de Procesos, Sistema de Servicios Industriales y Sistema de Seguridad del Proceso, sistemas que están diseñados para garantizar una operación segura, eficiente y continua.
De acuerdo a las condiciones reales de trabajo se presentaran, mantenimiento de los
equipos con sus respectivos permisos de trabajo, análisis de riesgos, conclusiones y
recomendaciones así como también un glosario de términos usados en la industria
petrolera para una mejor comprensión del usuario y operadores
PALABRAS CLAVES: Sistema Scada, Separador, Bombas
troubleshooting and how to respond to different scenarios the time of the operation, providing knowledge for those who operate the plant in order to analyze vulnerabilities equipment, ensuring correct decisions to avoid accidents, preserve state assets and the environment, complying with Ecuadorian law in Article 326.
Delivered in detail information on the main systems of the plant, Process System, System Services and System Industrial Process Safety, systems that are designed to ensure safe, efficient and continuous operation.
According to the actual working conditions is present, maintenance of equipment with their work permits, risk analysis, conclusions and recommendations as well as a glossary of terms used in the oil industry for a better understanding of the user and operators.
KEYWORDS Scada System, Separator, Pumps
DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN
Yo, FREDDY PATRICIO MARCALLA MALDONADO, CI 0502324015 autor del proyecto titulado: Elaboración de procedimiento para monitoreo y control de los procesos de producción en la planta ZPF DEL BOLQUE 18 mediante el sistema SCADA previo a la obtención del título de TECNÓLOGO DE PETROLEOS en la Universidad Tecnológica Equinoccial.
1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las Instituciones de Educación Superior, de conformidad con el Artículo 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior, de entregar a la SENESCYT en formato digital una copia del referido trabajo de graduación para que sea integrado al Sistema Nacional de información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión pública respetando los derechos de autor.
2. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad Tecnológica Equinoccial a tener una copia del referido trabajo de graduación con el propósito de generar un Repositorio que democratice la información, respetando las políticas de propiedad intelectual vigentes.
I
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN ... 1
ABSTRACT ... 2
1 INTRODUCCIÓN ... 3
1.1 PROBLEMA ... 4
1.2 JUSTIFICACIÓN ... 4
1.3 OBJETIVOS DEL PROYECTO ... 5
1.3.1 OBJETIVO GENERAL ... 5
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 5
2 REVISION DE LITERATIRA ... 6
2.1 CONTROL INDUSTRIAL SISTEMA SCADA ... 6
2.2 NIVELES DEL SISTEMA SCADA... 7
2.3 PRINCIPIOS BASICOS DE INSTRUMENTACION Y CONTROL INDUSTRIAL ... 8
2.3.1 VARIABLES DE MEDICION ... 8
2.3.2 INSTRUMENTACION ... 11
3 METODOLOGÍA ... 14
3.1 UBICACIÓN DE LA PLANTA DE PROCESOS ZPF ... 14
3.2 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN DEL SISTEMAS ... 14
3.3 DESHIDRATACIÓN DE CRUDO PRIMARIA ... 17
3.3.1 SISTEMA DE SEPARACION DE AGUA LIBRE FWKO, V-1101 A 17 3.3.1.1 Operación y control ... 17
3.3.1.2 Consignas de seguridad y alarma ... 18
3.3.1.3 Descripción de Equipos. ... 18
II
3.3.1.5 Control de Nivel de Hidrocarburos Líquidos ... 20
3.3.1.6 Control de Presión ... 21
3.3.1.7 Sistemas de Seguridad ... 22
3.3.2 SISTEMA DE SEPARACION DE AGUA LIBRE FWKO, V-1101 B 23 3.3.2.1 Control de Nivel de Agua ... 25
3.3.2.2 Control de Nivel de Hidrocarburos Líquidos ... 25
3.3.2.3 Control de Presión ... 26
3.3.2.4 Sistemas de Seguridad ... 26
3.4 DESHIDRATACIÓN DE CRUDO SECUNDARIA ... 28
3.4.1 TRATADORES ELECTROSTATICOS V-1102 A. ... 28
3.4.1.1 Condiciones de Operación... 29
Descripción de Equipos... 31
3.4.1.2 Control de Nivel de Agua ... 33
3.4.1.3 Control de Nivel de Crudo ... 33
3.4.1.4 Control de Presión ... 34
3.4.1.5 Sistemas de Seguridad ... 34
3.4.2 TRATADORES ELECTROSTATICOS V-1102 B ... 35
3.4.2.1 Control de Nivel de Agua ... 35
3.4.2.2 Control de Nivel de Crudo ... 36
3.4.2.3 Control de Presión ... 36
3.4.2.4 Sistemas de Seguridad ... 37
3.5 ALMACENAMIENTO DE CRUDO DESHIDRATADO ... 39
3.5.1 ALMACENAMIENTO DE CRUDO, T-1401A/B ... 39
3.5.1.1 Control de Presión ... 39
III
3.6 BOMBEO Y FISCALIZACIÓN DE CRUDO ... 43
3.6.1 BOMBAS BOOSTER DE CRUDO P-1401A/B/C... 43
3.6.1.1 Control de Auto Recirculación de Flujo ... 43
3.6.1.2 Sistemas de Seguridad ... 43
3.6.2 UNIDAD LACT X-1404 ... 46
3.6.2.1 Descripción de Equipos Principales ... 46
3.6.3 PROBADOR DE CALIBRACIÓN DE MEDIDORE X-1405 ... 50
3.6.4 BOMBAS DE DESPACHO DE CRUDO P-1402A/B/C ... 53
Descripción de Equipos... 54
3.6.4.1 Control de Auto-Recirculación de Flujo ... 54
3.6.4.2 Sistemas de Seguridad ... 55
3.6.5 ALMACENAMIENTO DE AGUA DE PRODUCCIÓN T-1501 A 57 3.6.5.1 Control de Presión. ... 57
3.6.5.2 Sistemas de Seguridad ... 57
3.6.6 ALMACENAMIENTO AGUA DE PRODUCCIÓN T-1501B ... 60
3.6.6.1 Control de Presión ... 60
3.6.6.2 Sistemas de Seguridad ... 60
3.7 OPERACION DEL SISTEMA DE INYECCION DE AGUA ... 63
3.7.1 SISTEMA BOMBAS BOOSTER P1503A/B/C/D... 63
3.7.2 SISTEMA BOMBAS DE INYECCIÓN AGUA P-1501A/B/C/D/E65 3.7.2.1 Generalidades ... 65
3.7.2.2 Control de Auto-Recirculación de Flujo PCV P1501C/D/E-1 66 3.7.2.3 Sistemas de Seguridad ... 67
3.8 BOMBAS DE REPROCESAMIENTO, P-1403A/B ... 73
IV
3.8.2 OPERACIÓN Y CONTROL ... 74
3.8.3 DESCRIPCION DE EQUIPOS ... 75
3.8.4 SISTEMA DE SEGURIDAD ... 77
3.9 SISTEMAS DE SEGURIDAD DE PROCESO ... 79
3.9.1 ALIVIO DE BAJA PRESIÓN V-1210 ... 79
3.9.1.1 Control de Nivel ... 79
3.9.2 TAMBOR DE SELLO TEA DE BAJA PRESIÓN V-1212 ... 79
3.9.2.1 Control de Presión ... 80
3.9.2.2 Control de Temperatura ... 80
3.9.3 RECOLECCIÓN Y DISPOSICION DE ALIVIOS ALTA PRESIÓN V-1211, P-1211A/B ... 82
3.9.3.1 Control de Nivel ... 82
3.9.3.2 Control de Presión ... 83
3.9.3.3 Control de Temperatura ... 83
3.10 SISTEMAS DE SERVICIOS INDUSTRIALES ... 85
3.10.1 AIRE COMPRIMIDO X-1601 ... 85
3.10.1.1 Encendido y Apagado de Compresores ... 85
3.10.1.2 Compresor Maestro ... 86
3.10.1.3 Compresor Esclavo ... 86
3.10.2 SISTEMA DE SEGURIDAD ... 87
3.10.3 AGUA PARA SAND JET P-1603A/B y V-1603 ... 89
3.10.3.1 Generalidades ... 89
3.10.3.2 Control de Nivel de Líquidos ... 89
3.10.3.3 Control de presión ... 90
3.10.3.4 Sistemas de Seguridad ... 90
V
3.10.4.1 Descripción sistema contra incendio ... 92
3.10.4.1.1Bombas del Sistema Contra Incendio ... 92
3.10.5 SISTEMA DE ESPUMA ... 93
3.11 MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS ... 94
3.11.1 MANTENIMIENTO PREVENTIVO ... 94
3.11.2 MANTENIMIENTO PREDICTIVO ... 94
3.11.3 MANTENIMIENTO PROACTIVO ... 95
3.11.4 MANTENIMIENTO CORRECTIVO ... 95
3.12 SOLUCIÓN DE PROBLEMAS QUE PUEDAN PRESENTARSE EN LAS FACILIDADES ... 95
4 ANÁLISIS DE RESULTADOS ... 97
4.1 PERMISOS DE TRABAJO ... 97
4.1.1 OBJETIVOS ... 97
4.1.2 PERSONAS INVOLUCRADAS ... 98
4.1.3 APERTURA DEL PERMISO DE TRABAJO ... 100
4.1.4 TIPOS DE PERMISOS DE TRABAJO ... 100
4.1.4.1 Permisos de Trabajo General ... 100
5 CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES ... 101
5.1 CONCLUCIONES... 101
5.2 RECOMENDACIONES ... 102
6 NOMENCLATURA ... 103
7 GLOSARIO DE TÉRMINOS ... 103
8 BIBLOGRAFÍA ... 106
VI
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Valores de diseño de los Separadores V-1101A/B ... 18
Tabla 2. Valores de diseño de los Separadores V-1102 A/B ... 31
Tabla 3. Valores de diseño Bombas de Despacho de Crudo P-1402A/B/C. 54
Tabla 4. Disposición de las Bombas. ... 65
Tabla 5. Salida/Descarga Bombas de Reprocesamiento P-1403A/B ... 75
VII
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Despliegue Diagrama Niveles sistema Scada ... 7
Figura 2. Transmisor de Flujo ... 12
Figura 3. Convertidor Corriente Presión ... 13
Figura 4. Despliegue Planta de Procesos ZPF Palo Azul ... 15
Figura 5. Despliegue Planta de Procesos ZPF Palo Azul ... 16
Figura 6. Despliegue Separador de Agua Libre FWKO Tren A, V-1101A ... 19
Figura 7. Separador de Agua Libre FWKO Tren B, V-1101B. ... 24
Figura 8. Gota de Agua Individual en Campo eléctrico ... 30
Figura 9. Despliegue Tratador Electrostático “Tren A” - V-1102A ... 32
Figura 10. Despliegue Tratador Electrostático “Tren B” – V-1102... 38
Figura 11. Despliegue Tanque de Almacenamiento T-1401 A ... 41
Figura 12. Despliegue Tanque de Almacenamiento T-1401B ... 42
Figura 13. Despliegue Bombas Booster de Crudo P-1401A/B/C y P-1402 A/B/C ... 45
Figura 14. Despliegue gráfico Unidad Lact X-1404 ... 52
Figura 15. Despliegue Tratamiento agua de formación Palo Azul ... 56
Figura 16. Despliegue Tanque de Almacenamiento Agua de Producción T-1501A ... 59
Figura 17. Despliegue Tanque de Almacenamiento Agua de Producción T-1501B ... 62
Figura 18. Despliegue Sistema Bombas Booster P1503A/B/C/D... 64
Figura 19. Despliegue Bombas de Inyección de Agua P-1501A ... 69
Figura 20. Despliegue Bombas de Inyección de Agua P-1501B ... 70
Figura 21. Bombas de Inyección de Agua P-1501C/D ... 71
Figura 22. Bomba de Inyección de Agua P-1501E. ... 72
Figura 23. Despliegue Bombas de Reprocesamiento P-1403A/B ... 76
Figura 24. Despliegue Tratamiento del sistema de gas Palo Azul ... 78
Figura 25. Despliegue Alivio de Baja Presión, V-1210 ... 81
VIII
Figura 27. Despliegue Sistema de Aire Comprimido, K-1601 A/B/C. V-1605 V-1606 ... 88
IX
ÍNDICE DE ECUACIONES
PÁGINA
Ecuación 1. Calcular Gravedad Especifica ... 108
1
RESUMEN
El presente trabajo entrega información técnica y general acerca del funcionamiento, operación y posibles fallas de la planta de procesos ZPF de Petroamazonas en el Bloque 18 operada desde el cuarto de control con HMI, se refleja información detallada de cada uno de sus equipos, su función, su operación, sistema de seguridad integrado, mediante el sistema scada, sus componentes, posibles complicaciones, solución de problemas y cómo actuar ante distintos escenarios el momento mismo de la operación, aportando conocimientos para quienes operen la planta con el fin de analizar puntos vulnerables de los equipos, garantizando correctas decisiones que eviten accidentes laborales, preservando los bienes del estado y medio ambiente, cumpliendo así con la legislación ecuatoriana en su artículo 326.
Se entrega de forma detallada información referente a los principales sistemas de la Planta: Sistema de Procesos, Sistema de Servicios Industriales y Sistema de Seguridad del Proceso, sistemas que están diseñados para garantizar una operación segura, eficiente y continua.
2
ABSTRACT
This paper provides technical and general information about the operation,
operation and possible failures of the plant ZPF Petroamazonas processes in
Block 18 operated from the control room HMI, detailed information on each of
their teams reflects its function , operation, integrated security system
through the SCADA system, its components, possible complications,
troubleshooting and how to respond to different scenarios the time of the
operation, providing knowledge for those who operate the plant in order to
analyze vulnerabilities equipment, ensuring correct decisions to avoid
accidents, preserve state assets and the environment, complying with
Ecuadorian law in Article 326.
Delivered in detail information on the main systems of the plant, Process
System, System Services and System Industrial Process Safety, systems
that are designed to ensure safe, efficient and continuous operation.
According to the actual working conditions is present, maintenance of
equipment with their work permits, risk analysis, conclusions and
recommendations as well as a glossary of terms used in the oil industry for a
3
1 INTRODUCCIÓN
En los últimos años el desarrollo de los Sistemas de Control y Adquisición de Datos (SCADA) y las Interfaces Hombre Máquina (HMI) en particular, han tenido principal importancia en el proceso de las industrias.
El poseer las herramientas adecuadas que proporcionen una visión integrada de todos los recursos de control e información, estas permitan a ingenieros, supervisores, administradores y operadores visualizar e interactuar con el desarrollo de toda una operación a través de representaciones gráficas de sus procesos de producción, es esencial para cualquier industria moderna.
Disponer de una herramienta de trabajo, de fácil interpretación que nos ayude a entender la interacción que existe, entre la instrumentación de campo con los sistemas automáticos de control y finalmente la interfase utilizada por el operador de producción para el monitoreo, operación y control de procesos.
4
1.1 PROBLEMA
Debido a los altos riesgos existentes en una planta de procesos, se ha implementado un modelo automatizado para controlar los equipos, monitoreando variables en tiempo real
Minimizar mala operación en los equipos
Evitar accidentes operacional
Establecer un seguimiento correcto de producción del campo
Monitoreo constante de variables que alteren el funcionamiento
Control del caudal desde su extracción hasta su deshidratación.
1.2 JUSTIFICACIÓN
Frente a la problemática existente, se justifica la realización del análisis de operación de la planta de procesos mediante el programa PLC (HMI), operación realizada en forma automática, que puede ser usado por el operador de cuarto de control y por el organismo público de control ARCH para realizar una valoración del estado de dichos equipos, puede ser usado por empresas privadas las cuales se dedican a la certificación del estado y funcionamiento de estos equipos, y en sí a toda empresa que opere una planta de procesos.
Este proyecto de investigación es un documento que proporcionará al personal la información y la instrucción necesaria para la coordinación y operación segura de la planta. Está dirigido al personal de operaciones, al personal técnico y todas aquellas personas que estén interesadas en conocer los procesos desarrollados de la Estación ZPF.
5
1.3 OBJETIVOS DEL PROYECTO
1.3.1 OBJETIVO GENERAL
Mediante la utilización del sistema SCADA elaborar un procedimiento para el monitoreo y control de los procesos realizados en las facilidades de producción ZPF Bloque 18 en el Oriente Ecuatoriano.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Describir los procesos de producción aplicados en la planta ZPF Palo Azul Bloque 18.
Describir la aplicación del sistema SCADA utilizada en el sistema de monitoreo y control.
6
2 REVISION DE LITERATIRA
2.1 CONTROL INDUSTRIAL SISTEMA SCADA
En los inicios de la era industrial, las variables del proceso industrial y sus valores se conocían mediante la utilización de instrumentos simples, que gracias a la relativa simplicidad de los procesos permitían al operador llevar a cabo un control de las mismas de forma manual. Para lo cual se utilizaban manómetros, termómetros, indicadores de nivel, válvulas manuales etc.
La complejidad que los procesos han ido adquiriendo, ha exigido la automatización de los mismos; por medio de instrumentos de medición y control. Esto ha liberado al operario de la actuación directa de la planta pasando su actividad a la labor de supervisión y monitoreo del proceso desde salas de control.
El término SCADA viene de las siglas de Supervisory Control And Data Adquisition, es decir: Adquisición de Datos y Control de Supervisión. Se trata de una plataforma de software (conjunto de aplicaciones) y hardware (conjunto de computadores, elementos de red y sistemas de telecomunicaciones), mediante la cual se realiza el control de un proceso usualmente en tiempo real, mediante la comunicación con los dispositivos de campo (instrumentos de medición, controladores autónomos, autómatas programables, etc).
7 En este tipo de sistemas usualmente existe un conjunto de servidores, que efectúan tareas de supervisión y gestión de alarmas, así como tratamiento de datos y control de procesos. La comunicación se realiza mediante buses especiales o redes LAN. Todo esto se ejecuta normalmente en tiempo real, y permite dar al operador de la planta, la posibilidad de supervisar y controlar dichos procesos. Los programas necesarios y en su caso el hardware adicional que se necesite, se denomina en general sistema SCADA. (Creus Solé, Instrumentación Industrial, 1989).
2.2 NIVELES DEL SISTEMA SCADA
Figura 1. Despliegue Diagrama Niveles sistema Scada
8
Nivel de instrumentación: Este nivel toma las variables físicas (temperatura, presión, flujo etc.) y las convierte en una señal eléctrica o electrónica la cual es usada por el PLC para control y también es usada por el HMI para que pueda ser leída o interpretada por el operador.
Nivel de RTUs: Básicamente es un dispositivo inteligente. Microprocesador que recoge almacena y procesa la información que viene de la instrumentación de campo.
Nivel de Comunicaciones: Es el encargado de obtener la información del RTU y transmitirla por el medio escogido hasta el centro de control. Dependiendo del tipo de proceso se determina el requerimiento más apropiado en función de velocidad de transmisión y confiabilidad. Estos podrían ser: Línea telefónica, Radio de Comunicaciones, Micro-ondas, Sistema Satelital o fibra óptica.
Nivel de Monitoreo y Control: Compuesto por un conjunto de computadores, que tienen las características de un “Terminal Servers” o “Workstation”. Contiene el software con ambiente grafico para mostrar las variables del proceso con las cuales el operador puede interactuar para el monitoreo y control del mismo. Mantienen comunicación bidireccional con todos los RTU.
2.3 PRINCIPIOS BASICOS DE INSTRUMENTACION Y
CONTROL INDUSTRIAL
2.3.1 VARIABLES DE MEDICION
9 Según el Sistema Internacional de Unidades, existen siete que son consideradas como fundamentales, las mismas que son: Longitud (m), Tiempo (S), Masa (Kg), Intensidad de corriente eléctrica (A), Temperatura (K), Cantidad de sustancia (Mol) e Intensidad luminosa (Candela).
Toda medición consiste en atribuir un valor numérico cuantitativo a alguna propiedad de un cuerpo. Este valor numérico es conocido como magnitud física y pueden cuantificarse en la comparación con un patrón.
Presión: La presión está relacionada directamente con la fuerza y la unidad de superficie en la siguiente expresión. P=F/A, Unidades: Lb/plg2 (PSI), la intensidad de la presión se expresa siempre en función de un punto de referencia, este punto puede ser el cero absoluto o la presión atmosférica.
Presión Atmosférica: El hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso actuando sobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presión atmosférica, que es la presión ejercida por la atmósfera de la tierra al nivel del mar o a las alturas próximas a este; el valor de la presión es cercano a 14.7 lb/plg2 (PSI), disminuyendo estos valores con la altitud.
Presión manométrica: Es la presión que se encuentra por arriba de la presión atmosférica tomando como referencia o punto cero, a la presión atmosférica, todos los transmisores de presión y los manómetros de presión miden presión manométrica. Unidades (Psig).
10 Presión de vacío: Se refiere a presiones manométricas menores que la presión atmosférica. Debido a que son presiones muy bajas generalmente se las expresa en unidades de pulgadas de agua (InH2O).
Flujo: La dinámica de fluidos, realiza el estudio de esta variable tan compleja y a la vez muy utilizada en procesos industriales. Sabemos que un fluido toma la forma del recipiente que lo contiene y que este puede desplazarse por diferencias de nivel. Pero cuando el fluido se encuentra en una tubería en forma horizontal, la única forma para que pueda desplazarse es que haya diferencia de presión en los dos extremos de la tubería y el volumen trasladado de un punto a otro por la unidad de tiempo, las unidades de medición son: Barriles por día BPD o Galones por min. GPM.
Temperatura: En el proceso industrial forma parte de muchos lazos de control. Por ejemplo en los Heater Treater, la temperatura es un factor muy importante para la separación de agua y crudo.
La temperatura es un parámetro termodinámico del estado de un sistema que caracteriza el calor. Es importante notar que al igual que la presión, la temperatura también tiene un cero absoluto que es 0 °K (grados Kelvin). En nuestra industria la unidad más utilizada es los grados Fahrenheit.
Nivel: Es la columna de un líquido medida en distancia. Pero la instrumentación utilizada para la medición de esta variable es muy variada. Ejemplo:
Medición de nivel en base a la presión hidrostática que ejerce la columna del líquido
11
2.3.2 INSTRUMENTACION
Es el grupo de elementos que sirven para medir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en éste. En otras palabras, la instrumentación es la ventana a la realidad de lo que está sucediendo en determinado proceso, lo cual servirá para determinar si el mismo va encaminado hacia donde deseamos, y de no ser así; podremos usar la instrumentación para actuar sobre algunos parámetros del sistema y proceder de forma correctiva se clasifica. (Soisson, Instrumentación Industrial, 1992)
Instrumentos indicadores: Indican directamente el valor de la variable de proceso. Ejemplos: manómetros, termómetros, etc.
Instrumentos ciegos: Son los que cumplen una función reguladora en el proceso, pero no muestran nada directamente. Ejemplos termostatos, presostatos, etc.
Elementos primarios: Algunos elementos entran en contacto directo con el fluido o variable del proceso que se desea medir, con el fin de absorber energía del mismo. Y por este medio pueden evaluar la variable en cuestión. (Placa orificio, RTD, Termocupla, flotador, etc.)
12 Figura 2. Transmisor de Flujo
(Soisson, 1992)
Convertidores: Para que la señal de un transmisor pueda ser compatible con lo esperado por el receptor de esa señal, se utiliza un elemento convertidor para lograr la antes mencionada compatibilidad de señal. Generalmente reciben una señal neumática de 3-15psig y la modifica a una señal estándar de corriente o viceversa. Ejemplo:
Convertidor Corriente/presión IP para posicionamiento de válvulas: Es un dispositivo que recibe señal eléctrica de 4-20mA y la convierte a señal de presión de aire, que va de 3-15 PSI en forma proporcional. El actuador de la válvula recibe esta presión moviendo físicamente la posición de la válvula en forma igualmente proporcional.
13 Figura 3. Convertidor Corriente Presión
Fuente: (Soisson, 1992)
14
3 METODOLOGÍA
3.1 UBICACIÓN DE LA PLANTA DE PROCESOS ZPF
La Estación ZPF se encuentra ubicada en la provincia de Orellana, cantón La Joya de los Sachas, en el Bloque 18, cuenta con 100 trabajadores de Petroamazonas EP aproximadamente, en el área del Cuarto de Control trabajan 3 personas por turno.
El ZPF está diseñado para manejar crudos producidos y provenientes de pozos de Palo Azul, entregando 40,000 BOPD de crudo para exportación al ENO, tratar 92,000 barriles de agua para inyección en la formación y recuperar un flujo de gas hasta de 13.6 MMSCFD como combustible para generación eléctrica.
3.2 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN DEL SISTEMAS
El poseer las herramientas adecuadas que proporcionen una visión integrada de todos los recursos de control e información, estas permitan a ingenieros, supervisores, administradores y operadores visualizar e interactuar con el desarrollo de toda una operación a través de representaciones gráficas de sus procesos de producción, es esencial para cualquier industria moderna.
15
PLANTA DE PROCESOS ZPF PALO AZUL BLOQUE 18
Figura 4. Despliegue Planta de Procesos ZPF Palo Azul Fuente: (Sistema Scada ZPF Bloque 18 Palo Azul)
16
DESHIDRATACION DE CRUDO ZPF PALO AZUL
Figura 5. Despliegue Planta de Procesos ZPF Palo Azul Fuente: (Sistema Scada ZPF Bloque 18 Palo Azul)
17
3.3 DESHIDRATACIÓN DE CRUDO PRIMARIA
3.3.1 SISTEMA DE SEPARACION DE AGUA LIBRE FWKO, V-1101 A
Se utiliza un separador trifásico para retirar el agua, crudo y gas de la corriente de producción que proviene de Palo Azul y entra al ZPF. El crudo llega con una temperatura de 140 ºF y una presión de 75 psig.
Cada separador del sistema está diseñado para manejar: 65.000 BLPD (45,000 BWPD y 20,000 BOPD) y 13.6 MMSCFD con un contenido de CO2
de 74% vol. La presión de diseño es de 100 psig @ 200 ºF y presión de prueba hidrostática 150 psig.
Este separador consta de las siguientes partes internas: Placa deflectora, cubo o balde (Bucket) para recolección de crudo transferido al tratador electrostático V-1102A/B, compuerta regulable (Weir), rompedor de vórtices en la salida de crudo y agua, recubrimiento interno epoxi fenólico y espesor de corrosión 0,125 pulgadas.
El sistema separa el gas que viene mezclado con crudo y agua, el cual es rico en CO2 y con bajo poder calorífico (418,02 BTU/scf) que se utiliza como
gas de blanketing (cobertura) para los tanques de almacenamiento que se encuentran en el ZPF. Igualmente se utiliza como gas de combustión en los motores de generación eléctrica y el gas sobrante es quemado en el sistema de tea de alta presión.
3.3.1.1 Operación y control
18 3.3.1.2 Consignas de seguridad y alarma
Las señales de I/O (entradas/salidas) de los separadores llegan al controlador
#1 (Delta V), para controlar y monitorear de las variables de proceso y se encuentra comunicado con el sistema principal de control de proceso (BPCS).
3.3.1.3 Descripción de Equipos.
Tabla 1. Valores de diseño de los Separadores V-1101A/B
Característica Descripción
Dimensión 11pulgadas-0pulgadas x ID x 46pies – 11pulgadas T/T
Tipo Trifásico Bucket & weir Espesor de corrosión 0.125 pulgadas
Material SA – 516 – Gr.70
Condiciones de diseño P @ T 100 psig @ 200 ºF Presión prueba hidrostática 150 psig
Recubrimiento interno Epoxifenólico
Aislamiento NO
Interno Placa deflectora – Bucket - weir Rompedor de vórtice
Fuente: (Placa separador V-1101 A/B)
19 Figura 6. Despliegue Separador de Agua Libre FWKO Tren A, V-1101A
Fuente: (Sistema Scada ZPF Bloque 18 Palo Azul)
20 En este recipiente se realizan las siguientes acciones de control, las cuales son manejadas a través del BPCS: Control de nivel de agua. LV-V1101A-2 Control de nivel de hidrocarburos líquidos. LV-V1101A-3 Control de presión. PV-V1101A-2
3.3.1.4 Control de Nivel de Agua
El recipiente cuenta con una cámara de acumulación de agua que la recibe por rebose. El nivel de líquidos en esta cámara es controlado por la válvula LV-V1101A-5, mediante señal análoga de 4-20 mA enviada por el transmisor LIT-V1101A-2 al controlador de nivel LIC-V1101A-5 y cuenta con alarmas por alto (H) y bajo nivel (L) de agua.
La válvula de control es de acción FC (Fail Closed – Falla Cerrada) es decir, se cierra cuando hay una falla de aire de instrumentos. Además, el sistema cuenta con una válvula de globo de 8” de operación manual para by-pass. SET POINT, en operación normal son:
Nivel.
Hi Lim = 6 pies Hi Hi Lim = 7 pies Lo Lim = 2.5 pies Lo Lo Lim = 2 pies
Set point de la válvula 4,9 pes
3.3.1.5 Control de Nivel de Hidrocarburos Líquidos
21 La válvula de control es de acción FC (Fail Closed – Falla Cerrada) es decir, se cierra cuando hay una falla de aire de instrumentos. Además, el sistema cuenta con una válvula de globo de 6 pulgadas de operación manual para by-pass.
Los SET POINT, en operación normal son: Nivel
Hi Lim = 5 pies Hi Hi Lim = 6.5 pies Lo Lim = 1.5 pies Lo Lo Lim = 1.4 pies
Set point de la válvula 2,8 pies 3.3.1.6 Control de Presión
La presión en el recipiente es controlada por la válvula PV-V1101A-2, mediante señal análoga de 4-20 mA enviada por el transmisor PIT-V1101A-2 al controlador PIC-V1101A-2, y cuenta con alarmas por alta (H) y baja presión (L).
Esta válvula descarga en el cabezal de alivio de alta presión y es de acción FC (Fail Closed – Falla Cerrada) es decir, se cierra cuando hay una falla de aire de instrumentos. Además, el sistema cuenta con una válvula de globo de 6 pulgadas de operación manual para by-pass.
Los SET POINT, en operación normal son: Presiòn
Hi Lim = 60 psi Hi Hi Lim = 70 psi Lo Lim = 35 psi Lo Lo Lim = 30 psi
22 3.3.1.7 Sistemas de Seguridad
Este Separador cuenta con válvula de shutdown, (SDV-V1101A-1,) ubicada en la línea de entrada, la cual normalmente permanece abierta para permitir la alimentación de la planta. La válvula se cierra con el objeto de aislar el equipo del cabezal de alimentación de fluidos y este accionamiento ocurre por cualquiera de las siguientes condiciones en el recipiente: Alta Alta presión (PAHH-V1101A-1). Baja Baja presión (PALL-V1101A-1). Alto Alto nivel de interfase (LAHH-V1101A-1). Alto Alto nivel de crudo, en el bucket (LAHH-V1101A-4).
Cuando el PT-V1101A-1 detecta Alta Alta presión PAHH-1101A-1 en el separador, es decir, supera la presión máxima permitida (75 psig), se activa el enclavamiento I1 se cierra la válvula de shutdown, (SDV-V1101A-1,). Esta señal es controlada por el DELTA V SIS del sistema de ESD (parada de emergencia) y enviada al BPCS.
Cuando el LT-V1101A-1, detecta Alto Alto nivel de interfase (LAHH-V1101A-1) en el separador, la válvula de shutdown, (SDV-V1101A-1,) se debe cerrar a través del enclavamiento I1. Esta señal es controlada por el DELTA V SIS del sistema de ESD (parada de emergencia) y enviada al BPCS.
Cuando el LT-V1101A-4 detecta Alto Alto nivel de crudo (LAHH-V1101A-4), es decir, supera los 6 pies de altura se activa el enclavamiento I1 y se produce el cierre de la válvula. Esta señal es controlada por el DELTA V SIS del sistema de ESD (parada de emergencia) y enviada al BPCS.
Adicionalmente, la SDV-V1101A-1 se cierra por las siguientes condiciones en el Tratador Electrostático asociado (V-1102A). Alto Alto nivel de líquidos en la cámara desgasificadora (LAHH-V1102A-4). Alto Alto nivel de líquidos en la zona de coalescencia (LAHH-V1102A-3).
23 Como dispositivos finales de protección se cuentan con dos válvulas de alivio PSV-V1101A-1 y PSV-V1101A-2 ambas de 4 pulgadas x 6 pulgadas ajustadas a 100 psig y descargando al cabezal de alivio de alta presión.
Todas las válvulas de control se pueden operar en automático y manual desde el HMI.
3.3.2 SISTEMA DE SEPARACION DE AGUA LIBRE FWKO, V-1101 B
24 Figura 7. Separador de Agua Libre FWKO Tren B, V-1101B.
Fuente: (Sistema Scada ZPF Bloque 18 Palo Azul)
25 3.3.2.1 Control de Nivel de Agua
El recipiente cuenta con una cámara de acumulación de agua que la recibe por rebose. El nivel de líquidos en esta cámara es controlado por la válvula LV-V1101B-2, mediante señal análoga de 4-20 mA enviada por el transmisor LIT-V1101B-2 al controlador de nivel LIC-V1101B-5 y cuenta con alarmas por alto (H) y bajo nivel (L) de agua.
La válvula de control es de acción FC (Fail Closed – Falla Cerrada) es decir, se cierra cuando hay una falla de aire de instrumentos. Además, el sistema cuenta con una válvula de globo de 8” θ de operación manual para by-pass, Los SET POINT, en operación normal son:
Nivel de agua. Hi Lim = 6 pies Hi Hi Lim = 7 pies Lo Lim = 2.5 pies Lo Lo Lim = 2 pies
Set point de la válvula 4,9 pies
3.3.2.2 Control de Nivel de Hidrocarburos Líquidos
El recipiente cuenta con un bafle separador, donde se recibe por rebose el crudo emulsionado. El nivel de líquidos en esta cámara es controlado por la válvula LV-V1101B-3, mediante señal análoga de 4-20 mA enviada por el transmisor LIT-V1101B-3 al controlador de nivel LIC-V1101B-6 y cuenta con alarmas por alto (H) y bajo nivel (L) de hidrocarburo líquido.
26 Nivel OIL
Hi Lim = 5 pies Hi Hi Lim = 6.5 pies Lo Lim = 1.5 pies Lo Lo Lim = 1.4 pies
Set point de la válvula 2,6 pies
3.3.2.3 Control de Presión
Señal análoga de 4-20 mA enviada por el transmisor PIT-V1101B-2 al controlador PIC-V1101B-2, y cuenta con alarmas por alta (H) y baja presión (L).
Esta válvula descarga en el cabezal de alivio de alta presión y es de acción FC (Fail Closed – Falla Cerrada) es decir, se cierra cuando hay una falla de aire de instrumentos. Además, el sistema cuenta con una válvula de globo de 6 pulgadas de operación manual para by-pass.
Los SET POINT, en operación normal son: Presiòn
Hi Lim = 60 pies Hi Hi Lim = 70 pies Lo Lim = 35 pies Lo Lo Lim = 34 pies
Set point de la válvula 42.5 pies.
3.3.2.4 Sistemas de Seguridad
27 nivel de interfase (LAHH-V1101B-1). Alto Alto nivel de crudo, en el bucket (LAHH-V1101B-4).
Cuando el PT-V1101B-1 detecta Alta Alta presión PAHH-1101B-1 en el separador, es decir, supera la presión máxima permitida (75 psig), se activa el enclavamiento I4 se cierra la válvula de shutdown, (SDV-V1101B-1). Esta señal es controlada por el DELTA V SIS del sistema de ESD (parada de emergencia) y enviada al BPCS.
Cuando el LT-V1101B-1, detecta Alto Alto nivel de interfase (LAHH-V1101B-1) en el separador, la válvula de shutdown, (SDV-V1101B-1,) se debe cerrar a través del enclavamiento I4. Esta señal es controlada por el DELTA V SIS del sistema de ESD (parada de emergencia) y enviada al BPCS.
Cuando el LT-V1101B-4 detecta Alto Alto nivel de crudo (LAHH-V1101B-4), es decir, supera los 6 pies de altura se activa el enclavamiento I4 y se produce el cierre de la válvula de shutdown, (SDV-V1101B-1,). Esta señal es controlada por el DELTA V SIS del sistema de ESD (parada de emergencia) y enviada al BPCS.
Adicionalmente la SDV-V1101B-1 se cierra por las siguientes condiciones en el Tratador Electrostático asociado (V-1102B). Alto Alto nivel de líquidos en la cámara desgasificadora (LAHH-V1102B-4). Alto Alto nivel de líquidos en la zona de coalescencia (LAHH-V1102B-3).
Todos los accionamientos antes descritos, se ejecutan a través del SIS. Como dispositivos finales de protección se cuentan con dos válvulas de alivio PSV-V1101B-1 y PSV-V1101B-2 ambas de 4 pulgadas x 6 pulgadas ajustadas a 100 psig, y descargando al cabezal de alivio de alta presión.
28
3.4 DESHIDRATACIÓN DE CRUDO SECUNDARIA
3.4.1 TRATADORES ELECTROSTATICOS V-1102 A.
El tratador electrostático utiliza un transformador para generar un campo eléctrico con el fin de polarizar las gotas de agua, para posibilitar su coalescencia y precipitación para retirar del crudo los últimos residuos de agua (< 0.5% BSW).
Este equipo de proceso recibe la producción de la vasija separadora trifásica V-1101A/B.
Cada tratador electrostático del sistema está diseñado para manejar: 1 MMSCFD de gas (74% en vol. de CO2) y 25,000 BLPD (5,000 BWPD y 20,000 BOPD) con un contenido máximo de agua 0,5 % (BSW). La presión de diseño es de 100 psig @ 200 ºF y presión de prueba hidrostática 150 psig.
Esta vasija consta de secciones internas así: Ciclones anti-espuma (2 c/u), canal de distribución de flujo, eliminador de vórtice, extractor de neblina, bafle divisorio, parrillas electrostáticas, línea de 3 pulgadas en el fondo de la vasija con perforaciones para el sistema de agua de Sand jet y tubo colector de crudo en la parte superior de las parrillas electrostáticas.
29 3.4.1.1 Condiciones de Operación
El equipo opera bajo condiciones normales de presión, temperatura, nivel y caudal según diseño, regulando el proceso por medio de lazos de control sobre el nivel de crudo, interface gas –aceite-agua, zona de coalescencia agua - aceite y presión del tratador.
El Fluido entra a la vasija proveniente de las corrientes de los separadores primarios trifásicos V-1101A/B, chocando con los “Two Defoaming Cyclones”, produciéndose la separación de gas y crudo de la emulsión:
El gas, sale por la parte superior de la vasija pasando por el extractor de neblina, dirigiéndose hacia el cabezal de alivio de baja presión a través de la válvula PV-V1102A/B-1, con punto de control a 31 psig.
La emulsión crudo – agua pasa por la parte inferior del bafle de la vasija hacia la cámara de coalescencia, pasando por el distribuidor ranurado que permite el flujo a través de la sección de acumulación de agua donde se realiza un proceso de lavado, alcanzando luego la sección de coalescencia y precipitación electrostática donde se presenta la polarización de las gotas de agua.
30 Figura 8. Gota de Agua Individual en Campo eléctrico
En la figura se observa la agrupación de moléculas de agua en un campo eléctrico.
La ilustra lo que le sucede a una gota de agua individual, cuando entra a un campo eléctrico. Dado que las cargas eléctricas en cada gota son separadas, el polo negativo de la gota es atraído al polo positivo de la otra gota, casi inmediatamente después que el crudo entra al campo eléctrico, las gotas de aguas comienzan a combinarse o coalescen como las cargas eléctricas opuestas son atraídas entre sí.
La sección de recolección de aceite limpio está ubicado sobre las mallas generadoras de campo eléctrico y consta de un colector fabricado en tubo de X pulgadas de diámetro, Y pies de longitud y un Schedule Z perforado en el eje superior con “n” huecos de W” de diámetro. El crudo sale por una boquilla de 6 pulgadas ubicada en la parte superior, por línea 6 pulgadas.
El Agua, separada en ésta cámara se retira por la parte inferior de la vasija la línea 3 11004-AA3-PP, tren “A” y línea 3 pulgadas-NW-11005-AA3-PP tren “B”, donde se encuentra instalado un rompedor de vórtice. En esta sección se considera que la presencia del gas asociado es mínima.
31 Las siguientes son las condiciones anormales que se pueden producir dentro de las vasijas V–1102A/B:
Alto Alto nivel de crudo en la sección primaria Bajo Bajo nivel de crudo en la sección primaria
Alto Alto nivel de interfase en la sección de coalescencia Bajo Bajo nivel de interfase en la sección de coalescencia.
Descripción de Equipos
Tabla 2. Valores de diseño de los Separadores V-1102 A/B
Característica Descripción
Dimensión 10”-0” x ID x 18’ – 0” T/T
Tipo Trifásico / electrostático
Espesor del cuerpo NO
Espesor de corrosión 0.125”
Material SA – 516 – Gr.70
Condiciones de diseño P @ T 100 psig @ 200 ºF Presión prueba hidrostática 150 psig
Recubrimiento interno Epoxi fenólico
Aislamiento NO
Interno Ciclones anti espuma
Rompedor de vértice Transformador potencia / voltaje 10 kVA / 480 VAC
(Placa Electrostáticos V-1102 A/B)
32 Figura 9. Despliegue Tratador Electrostático “Tren A” - V-1102A
Fuente: (Sistema Scada ZPF Bloque 18 Palo Azul)
33 En este recipiente se realizan las siguientes acciones de control, las cuales son manejadas a través del BPCS: Control de nivel de agua. LV-V-1102A-1 Control de nivel de crudo. LV-V-1102A -2 Control de presión. PV-V1102A -1
3.4.1.2 Control de Nivel de Agua
En la cámara de coalescencia, donde se encuentran las celdas de potencial, se cuenta con un transmisor de nivel de interfase LT-V1102A-1 que envía la señal a la válvula LV-V1102A-1 para controlar el nivel de agua, la cual es desalojada por la parte inferior del recipiente. Este transmisor cuenta con alarmas por Alto y Bajo nivel de interfase, la válvula de control es de acción FC (Fail Closed – Falla Cerrada) es decir, se cierra cuando hay una falla de aire de instrumentos. Además, el sistema cuenta con una válvula de globo de 2 pulgadas de operación manual para by-pass.
SET POINT, en operación normal son: Nivel H2O
Hi Lim = 6.3 pies Hi Hi Lim = 8 pies Lo Lim = 2.5 pies Lo Lo Lim = 2 pies
Set point de la válvula 3.1 pies
3.4.1.3 Control de Nivel de Crudo
El nivel de crudo en el recipiente es controlado por la válvula LV-V1102A-2, mediante el transmisor de nivel LT-V1102A-2, ubicado en la cámara desgasificadora del recipiente. La válvula de control es de acción FO (Fail Open – Falla Abierta) y el sistema cuenta con una válvula de globo de 4 pulgadas de operación manual para by-pass.
SET POINT, en operación normal son: Nivel OIL
34 Hi Hi Lim = 5.3 pies
Lo Lim = 3 pies Lo Lo Lim = 2.5 pies
Set point de la válvula 4.3 pies
3.4.1.4 Control de Presión
La presión en el recipiente es controlada por la válvula de control PV-V1102A-1 mediante el PIT-PV-V1102A-1 que cuenta con alarmas por Alta y Baja presión. Esta válvula descarga en el cabezal de recolección de gas de baja presión 6 pulgadas-LF-11006-AMO-PP. La válvula de control es de acción FC (Fail Closed – Falla Cerrada) y el sistema cuenta con una válvula de globo de 3 pulgadas de operación manual para by-pass.
SET POINT, en operación normal son: Presiòn
Hi Lim = 39psi Hi Hi Lim = 40psi Lo Lim = 22psi Lo Lo Lim = 21psi
Set point de la válvula 31psi
3.4.1.5 Sistemas de Seguridad
Alto Alto nivel de líquidos en la cámara de coalescencia (LAHH-V1102A-3), cierra la PV-V1102A-1.
Bajo Bajo nivel de líquidos en la cámara de coalescencia (LALL-V1102A-3), cierra la LV-V1102A-1.
35 Todos los accionamientos antes descritos, se ejecutan a través del SIS. Como dispositivos finales de protección se cuentan con dos válvulas de alivios PSV-V1102A-1 y PSV-V1102A-2 al 100% de apertura, calculados para escenario de fuego en vasija aislada (por evaporación de líquidos), descargando al cabezal de alivio de alta presión.
Todas las válvulas de control se pueden operar en automático y manual desde el HMI.
3.4.2 TRATADORES ELECTROSTATICOS V-1102 B
En este recipiente se realizan las siguientes acciones de control, las cuales son manejadas a través del BPCS: Control de nivel de agua. LV-V-1102B-1 Control de nivel de crudo. LV-V-1102B-2 Control de presión. PV-V1102B -1 3.4.2.1 Control de Nivel de Agua
En la cámara de coalescencia, donde se encuentran las celdas de potencial, se cuenta con un transmisor de nivel de interfase LT-V1102B-1 que envía la señal a la válvula LV-V1102B-1 para controlar el nivel de agua, la cual es desalojada por la parte inferior del recipiente. Éste transmisor cuenta con alarmas por Alto y Bajo nivel de interfase, la válvula de control es de acción FC (Fail Closed – Falla Cerrada) es decir, se cierra cuando hay una falla de aire de instrumentos. Además, el sistema cuenta con una válvula de globo de 2 pulgadas de operación manual para by-pass.
SET POINT, en operación normal son: Nivel H2O
Hi Lim = 4.5 pies Hi Hi Lim = 5 pies Lo Lim = 2.5 pies Lo Lo Lim = 2 pies
36 3.4.2.2 Control de Nivel de Crudo
El nivel de crudo en el recipiente es controlado por la válvula LV-V1102B-2, mediante el transmisor de nivel total LT-V1102B-2 ubicado en la cámara desgasificadora del recipiente. La válvula de control es de acción FO (Fail Open – Falla Abierta) y el sistema cuenta con una válvula de globo de 4 pulgadas de operación manual para by-pass.
SET POINT, en operación normal son: Nivel OIL
Hi Lim = 5 pies Hi Hi Lim = 5.3 pies Lo Lim = 3 pies Lo Lo Lim = 2.5 pies
Set point de la válvula 4.3 pies
3.4.2.3 Control de Presión
La presión en el recipiente es controlada por la válvula de control PV-V1102A-1 mediante el PIT-V1102B-1 que cuenta con alarmas por alta y baja presión. Esta válvula descarga en el cabezal de recolección de gas de baja presión 6 pulgadas-LF-11007-AMO-PP, La válvula de control es de acción FC (Fail Closed – Falla Cerrada) y el sistema cuenta con una válvula de globo de 3 pulgadas de operación manual para by-pass.
SET POINT, en operación normal son: Presiòn
Hi Lim = 38.5psi Hi Hi Lim = 40psi Lo Lim = 22psi Lo Lo Lim = 21psi
37 3.4.2.4 Sistemas de Seguridad
Este equipo no cuenta con válvula de shutdown, por señal del LT-V-1102B-1 las válvulas de control mediante las válvulas solenoides (asociadas a los mecanismos de seguridad) accionan el cierre automático de dichas válvulas: Alto Alto nivel de líquidos en la cámara de coalescencia (LAHH-V1102B-3), cierra la PV-V1102B-1. Bajo Bajo nivel de líquidos en la cámara de coalescencia (LALL-V1102B-3), cierra la LV-V1102B-1
.
Adicionalmente, la SDV-V1101B-1 ubicada a la entrada del FWKO del “tren B” se cierra por las siguientes condiciones en el Tratador Electrostático asociado (V-1102B), aislando el tren completo de deshidratación de crudo. Alto Alto nivel de líquidos en la cámara desgasificadora (LAHH-V1102B-4). Alto Alto nivel de líquidos en la zona de coalescencia (LAHH-V1102B-3).
Todos los accionamientos antes descritos, se ejecutan a través del SIS. Como dispositivos finales de protección se dispone de dos válvulas de alivio PSV-V1102B-1 y PSV-V1102B-2 al 100% de apertura calculadas, para escenario de fuego en vasija aislada (por evaporación de líquidos), descargando al cabezal de alivio de alta presión.
38 Figura 10. Despliegue Tratador Electrostático “Tren B” – V-1102
Fuente: (Sistema Scada ZPF Bloque 18 Palo Azul)
39
3.5 ALMACENAMIENTO DE CRUDO DESHIDRATADO
3.5.1 ALMACENAMIENTO DE CRUDO, T-1401A/B
En este recipiente se realizan las siguientes acciones de control local, manejadas a través del BPCS: Control de presión. PCV-T1401A/B-1 Control de nivel de interfase (solo en operación de lavado en el T1401 A). LIC-T1401A/B-3
Durante operación normal, los tanques son monitoreados por diferentes variables tales como: presión PIT-T1401A/B-1, nivel total LIT-T1401A/B-3, nivel de interfase LIT-T1401A/B-3 y temperatura TW/TT-T1401A/B-1, las cuales ejecutan diversas acciones en el sistema BPCS, entre ellas alarmas de Alto y Bajo.
3.5.1.1 Control de Presión
La presión en los tanques es controlada por medio de las válvulas PCV-T1401A/B-1, autorregulada y pilotadas. La función de las válvulas, es mantener presión positiva en el tanque de 2 pulgadas WC (columna de agua) mediante el ingreso de gas de cobertura (Blanketing) proveniente de la red de distribución. Esta válvula es de 2 pulgadas, de acción FO (Fail Open – Falla Abierta) y tiene señal viva de presión proveniente del tanque.
40 El PIT-T1401A/B-1 cuenta con alarma de Alta presión.
3.5.1.2 Control de Nivel de Interfase
Normalmente, los tanques almacenan crudo en especificaciones y listo para ser despachado, sin embargo los tanques cuentan con internos para una operación llamada “Lavado de Crudo”, donde se recibe el crudo emulsionado que sale de los FWKO’s para hacer la separación del agua por decantación en los tanques, recuperando el crudo por rebose hacia el otro tanque disponible.
El control de nivel de interfase se realiza con las señales de los transmisores LIT-T1401A/B-1, para comandar el arranque de las bombas de reprocesamiento P-1403 A/B, con el objeto de desalojar el agua decantada en los tanques T-1501 A/B. Esta operación de las bombas es automática, previa adecuación de alineación de válvulas y la activación de los niveles de interfase en el tanque. Adicionalmente, existe un selector virtual HS-T1401 en el HMI para alinear uno de los dos tanques de almacenamiento de crudo para esta operación.
Los tanques de almacenamiento de crudo no cuentan con señales y/o acciones de protección configuradas en el SIS. Sin embargo, existen ciertas acciones ejecutadas por el BPCS para la protección de los equipos de bombeo que succionan de estos tanques, estas alarmas son: Bajo Bajo nivel de líquidos en los tanques (LALL-T1401A/B-2), que actúan en las bombas booster de crudo 1401 A/B/C, en las bombas de despacho de crudo P-1402 A/B/C y las bombas de reprocesamiento P-1403 A/B.
41 Figura 11. Despliegue Tanque de Almacenamiento T-1401 A
Fuente: (Sistema Scada ZPF Bloque 18 Palo Azul)
42 Figura 12. Despliegue Tanque de Almacenamiento T-1401B
Fuente: (Sistema Scada ZPF Bloque 18 Palo Azul)
43
3.6 BOMBEO Y FISCALIZACIÓN DE CRUDO
3.6.1 BOMBAS BOOSTER DE CRUDO P-1401A/B/C
En las bombas booster de crudo de la planta se ejecuta la siguiente acción de control local:
Control de Auto recirculación de flujo.
Durante operación normal, las bombas son monitoreadas en diferentes estados y presiones como: presión de succión PIT-1401A/B/C -1, presión de descarga PIT-1401A/B/C -2, y presión diferencial en filtros PDIT-1401A/B/C. Ejecutando diversas acciones en el sistema BPCS o SIS, entre ellas activando alarmas y parada por Baja Baja presión succión, Alta presión de descarga y Alta presión diferencial en los filtros.
3.6.1.1 Control de Auto Recirculación de Flujo
Como medida de protección de las Bombas por Bajo flujo, se ha provisto de una válvula de auto-recirculación para cada Bomba, ARC-P1401A/B/C-1 de tipo YARWAY. Esta válvula tiene como principio cerrar el paso del flujo de descarga de la bomba y desviarlo a la línea de recirculación, cuando éste llegue a ser el mínimo. De tal forma, que la bomba sigue operando con descarga bloqueada manejando su flujo mínimo hacia el tanque de almacenamiento.
3.6.1.2 Sistemas de Seguridad
44 Además, las bombas cuentan con una protección adicional a través del SIS, que genera parada individual de cada una de las máquinas: Baja Baja presión de succión (PALL-P1401A/B/C-1).
Vía OPC (por comunicaciones) el sistema de detección de fugas del oleoducto envía señal de parada al sistema de bombeo (booster y despacho).
45 Figura 13. Despliegue Bombas Booster de Crudo P-1401A/B/C y P-1402 A/B/C
Fuente: (Sistema Scada ZPF Bloque 18 Palo Azul)
46
3.6.2 UNIDAD LACT X-1404
La unidad LACT (Lease Automatic Custody Transfer) Unidad Automática de Transferencia en Custodia, no está conectada con el sistema SCADA, se puede operar y visualizar los equipos asociados, es un conjunto de componentes y tuberías montadas sobre un patín, diseñada para medir de manera precisa, tanto la calidad como la cantidad de un hidrocarburo líquido. Esta medición, se hace para transferir de manera automática y precisa la custodia de un líquido de una parte responsable a otra. Por lo tanto, todos los componentes utilizados para medir la cantidad y calidad, deben tener la posibilidad de revisarse en línea, para asegurar una operación adecuada y correcta.
Podemos comparar una Unidad LACT con una caja registradora, que debe ser capaz de probar tanto al vendedor como al comprador, que la información de la medición es correcta.
El proceso de fiscalización y bombeo al oleoducto ENO, se inicia en los tanques de almacenamiento de crudo T-1401A/B, de donde las bombas booster P-1401A/B/C dispuestas en paralelo succionan de estos tanques y entregan a la Unidad LACT para la respectiva medición y fiscalización de crudo dentro de especificaciones (0.5% BSW). Posteriormente las bombas de despacho P-1402 A/B/C, dispuestas en paralelo succionan y descargan el crudo al oleoducto ENO de 12 pulgadas.
3.6.2.1 Descripción de Equipos Principales
Filtros: Sistema de limpieza a la entrada de la Unidad LACT para cada medidor, con alarma de alta presión diferencial en PDT-X1404A/B.
47 analizador AE-X1404A/B-1 detecta agua por encima del 0.5%, la señal es enviada a un panel de control, energizando la válvula de tres vías XDV-X1404A/B-1, desviando el fluido que este fuera de especificaciones a los tanques T-1401A/B.
Por lo general, el monitor de agua dispone de un mecanismo de reloj ajustado a un tiempo prudencial (5 a 10 minutos) para que mejore el dato, o en caso contrario justifique el desvío y prevenir el paso por el medidor.
El interruptor manual HS–XDV-X1404A/B-1 de cambio de estado en válvula de tres vías, se encuentra localizado en el HMI. Tiene la opción de abrir y cerrar la válvula en posición Auto/Manual.
Sistema automático de muestreo. AE – X1404A/B-2: El sistema de muestreo automático está diseñado para tomar una muestra representativa proporcional a la rata de flujo del producto que está pasando a través del sistema o también es ajustable en función del tiempo. El sistema de muestreo es controlado desde el control panel en la sala de control.
El Transmisor/Monitor de agua en aceite, está monitoreando continuamente el contenido de agua en el crudo que está fluyendo, consta de una unidad microprocesadora con sensor de capacitancia, el cual cambia su valor cuando el aceite está contaminado con agua.
El sistema de muestreo automático consta de: Un acondicionador de flujo aguas arriba del sitio de localización del muestreador. Un dispositivo físico para extraer gotas (grabs) de la corriente fluyendo. Un medidor de flujo para controlar que el muestreo sea proporcional a la rata de flujo o del tiempo. Un medidor para controlar el volumen total de la muestra extraída. Un recipiente de cinco galones portátil para recolectar y almacenar las gotas (grabs), para ser transferida al laboratorio para análisis.
48 Las gotas deben ser tomadas proporcionalmente al flujo. Sin embargo, si la rata de flujo durante la entrega del tender (batch) varía ± 10% del promedio de la rata de flujo, una muestra representativa podría ser obtenida por un control de las gotas proporcional al tiempo.
El flujo a monitorear debe ser acondicionado en sentido vertical, para que el agua y el crudo estén fluyendo en un plano vertical y pasen al toma muestras y al monitor de BSW distribuido en una fase uniforme, mediante un circuito rápido (Fast Loop) se toma una muestra representativa a través de una sonda localizada en la tubería principal, la cual desvía una porción del fluido fluyendo al sampler loop. La sonda está localizada aguas arriba del bisel del último codo de 90º o 45º.
Medidores de Flujo: Los medidores de flujo FE-X1404A/B tipo másico, tecnología coriolis, son utilizados para determinar la cantidad de fluido y el sistema de muestreo automático se utiliza para determinar la calidad del mismo. La máxima rata de flujo es de 60,000 BPD y la mínima 12,000 BPD, operados a 50 psi, 120 ºF de temperatura, con una viscosidad de 14 centipoises a 100 ºF, 28 grados API y un alivio de presión térmico calibrado a 280 psig a 120 ºF para su máxima presión de trabajo.
Un medidor Coriolis consiste en un sensor y transmisor. Un sensor típico Coriolis tiene uno o dos tubos a través de los cuales pasa el fluido. El tubo o los tubos son hechos para vibrar a una frecuencia natural o armónica, por medio de un mecanismo de manejo electromagnético. La corriente de flujo genera una fuerza de Coriolis que es directamente proporcional a la masa de la rata de flujo. La magnitud de la fuerza de Coriolis puede ser detectada y convertida a flujo másico.
49 El flujo de dos fases (Líquido-Gas) afecta el rendimiento del medidor. Al filtro que protege el medidor Coriolis, deberá instalársele un equipo eliminador de aire / vapor, si es necesario para no degradar la precisión de la medición. Cualquier condición que tienda a contribuir a la vaporización o cavitación de la corriente del líquido deberá ser evitada y operar el medidor dentro del rango de especificaciones de flujo.
Mezcladores Estáticos: Una mezcla uniforme del líquido en la línea se logra a la máxima rata de flujo utilizando un mezclador estático colocado antes del Muestreador. El mezclador normalmente se instala en un tramo vertical de tubería. Las ratas de flujo a través del mezclador no pueden ser inferiores a 3 pies/seg, de otra forma no se logrará una mezcla adecuada. Alguna caída de presión se experimenta a través del mezclador estático, pero se requiere para obtener una mezcla representativa y poder determinar el corte de agua.
El mezclador generalmente es un tubo de longitud aproximada de un metro, del mismo diámetro de la tubería de entrada y salida del mezclador. Contiene un determinado número de aspas que forman un laberinto para el paso de la corriente o corrientes a mezclar. Por lo general, si justifica, hay uno de respaldo (back up) para facilitar el mantenimiento.
Un valor previamente establecido de presión diferencial indica que el mezclador en servicio se encuentra obstruido y requiere limpieza.
50 Bombas de Recirculación P-1404A/B-1: Esta Bomba permite succionar del recipiente cilíndrico y descargar al mismo recipiente con el fin de que la muestra sea homogénea y representativa.
3.6.3 PROBADOR DE CALIBRACIÓN DE MEDIDORE X-1405
La Unidad LACT X-1404 está dotada de un probador de tubería bidireccional de 8” ANSI 300, para una rata máxima de flujo de 60,000 BPD, velocidad máxima de la esfera 4.86 ft/s, volumen nominal de 150 galones, para el proceso de calibración de los medidores. Utiliza un desplazador de caucho sintético tipo esfera, para recorrer la sección calibrada del probador, hacer sello y activar los microswitches XS-X1405-1/2 durante la calibración de los medidores.
El volumen del probador entre los switches detectores es de 150 galones, por lo menos se deberá generar 10,000 pulsos en una pasada entre switches detectores con una precisión de ± 0.01%.
Como todo el flujo que pasa por el medidor FE-X1404A, Brazo A de medición y FE-X1404B, Brazo B de medición, se desvía al tubo probador, es decir, el probador es conectado en serie con el medidor, el líquido pasa dentro del probador X-1405 obliga a la esfera conocida como desplazador, a moverse dentro del tubo probador realizando un sello móvil con las paredes internas del tubo, de modo que siempre viajará a la misma velocidad con que viaja el fluido a través de la tubería.
52 Figura 14. Despliegue gráfico Unidad Lact X-1404
Fuente: (Sistema Scada ZPF Bloque 18 Palo Azul)