INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL EN UN TANQUE DE GAS NATURAL
LICUADO
Autor: González Pérez, Pablo.
Directora: Sousa, Eva María.
Entidad colaboradora: Sener, Ingeniería y Sistemas
RESUMEN DEL PROYECTO
El proyecto que se presenta consiste, fundamentalmente, en el estudio de la instrumentación y el control de una planta almacenadora de gas natural licuado (Planta regasificadora). En concreto se trata de la planta de Sagunto, ubicada en el pueblo del mismo nombre en la provincia de Valencia, y perteneciente a Saggas (compañía donde se encuentran las tres principales empresas eléctricas nacionales: Endesa, Iberdrola y Unión Fenosa). Dicha planta está formada por dos grandes tanques de almacenamiento de 150.000m3 de capacidad.
Las partes claramente diferencias que se tratan en este proyecto son:
Instrumentación de campo
Típicamente será para medida, monitorización y/o control de caudal, presión, nivel y temperatura tal y como se indique en los diagramas de tuberías e instrumentos (P&ID´s1).
Estos instrumentos de campo, son especificados y seleccionados en base a su conveniencia para la aplicación, y debido a las características especiales del tanque (condiciones criogénicas para mantener el gas natural licuado) muchos de los sensores tendrán que cumplir unas especificaciones de resistencia, rangos, precisiones,… acorde con lo que se calcula en instrumentación. Aunque dichos sensores ya están estandarizados por los proveedores, hay que realizar estudios y cálculos para elegir los que mejor se adapten a nuestro proyecto y aplicación
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concreta. Además se debe de tener en cuenta los estándares y certificados que el cliente exige en su especificación.
Control
El estudio del control de la planta se subdivide a su vez en tres partes, desde el propio sensor o equipo de medida anteriormente citado, el transmisor y las comunicaciones hasta la sala de control.
* Los transmisores se encargan de enviar la señal eléctrica de la medida de presión, temperatura, nivel o caudal que realiza el sensor/transductor en campo, hasta el sistema de control. Por las condiciones del proceso y como ocurre en los sensores, tendrán que ser tabulados al igual que los sensores para ver cual es el que mejor se adapta a nuestra aplicación.
* Se estudian las comunicaciones de los dispositivos de campo al sistema de control. Todos seguirán un protocolo de comunicación basado en HART (lo que también será una exigencia para los proveedores).
El Sistema de Control realizará la regulación continua del proceso, además del mando, enclavamientos, vigilancia de alarmas y generación de informes para la planta.
El control, monitorización y alarmas de la planta, serán implementados en un Sistema con Control Distribuido (SCD o DCS). Para dimensionar dicho sistema se requiere una serie de documentación especificada, partiendo siempre de los diagramas P&ID´s se realizarán la lista de entradas/salidas al Sistema de Control, los diagramas lógicos (donde se desarrolla el control propiamente dicho de cada planta) y los gráficos de control desde donde se controla y monitoriza el proceso por el operador de la planta.
Todas las operaciones de la planta se controlan, como norma general, desde la Sala de Control Central. Existen tres sistemas fundamentales de control
Sistema de Control Distribuido (DCS): sirve para controlar y supervisar las operaciones de la planta. Es un sistema basado en el control de procesos y en la adquisición de datos.
Sistema de Emergencia (ESD): es un sistema con una lógica de diseño con redundancia triple de circuitos a prueba de fallos. Tiene altos niveles de integridad y seguridad de datos. Este ESD incluye actuaciones de parada de emergencia y parada de proceso al DCS en caso de problema.
Sistema de Fuego y Gas (F&GS): incluye detección de fuego, gas y vertidos de gas licuado. Asimismo todos los equipamientos relacionados con la lucha contra incendios. También se emite señales al DCS en caso de emergencia.
INSTRUMENTATION AND CONTROL OF A LIQUEFIED NATURAL
GAS PLANT
Author: González Pérez, Pablo.
Director: Sousa, Eva María.
Collaborating company: Sener, Ingeniería y Sistemas
SUMMARY OF THE PROJECT
This project consists on the study of the instrumentation and control of a Liquefied Natural Gas Plant (Regasifying Plant). The plant being built in Sagunto, in the province of Valencia, and it belongs to Saggas (a consortium of the three main spanish electric companies: Endesa, Iberdrola and Union Fenosa). The plant counts with two large storage tanks with 150.000m3 capacity.
The areas of this project are:
Instrumentation in the field
As indicated in the Piping and Instrumentation Diagrams (P&ID’s), the instruments will be used for measuring, monitoring and/or for controlling volume, pressure, level and temperature.
The instruments are specified and selected according to the application, and because of the particular operating conditions in most of the plant (cryogenic conditions to maintain the natural gas in liquid state), most sensors need to comply with specifications of resistance, ranks, precisions,… according with what is calculated in orchestration. Despite these sensors are already standardized by the suppliers, many studies and calculations have to be carried out in order to choose the ones that best fit the specific requirements. Besides it should always be kept in mind the standards and certificates that the client requires in his specifications.
Control
The control of the plant comprises three parts: the sensor or primary element itself, the transmitter, and the communications with the control room.
* The transmitters are electronic devices that are mounted in the field in close proximity to a sensor. They are used to provide the correct electrical power to turn on (or excite) the sensor, then to read the low level sensor signal, and amplify it to a higher level electrical signal and send that signal a long distance to a control or read-out device, which is normally in the control room. In order to purchase the transmitters as well as the sensors, several suppliers send technical and economical proposals. Then, it is necessary to do technical comparisons between the offers to find the one that best fits technically and economically.
* The communications between the devices in the field and the control system are also studied. The communication is based on a HART protocol, which is also required to the suppliers.
The Control System will carry out the continuous regulation of the process: commands, interlocks, alarms follow up and creation of periodic plant reports. The control, the monitoring and the alarms of the plant, are all implemented in what is called a Distributed Control System (DCS). In order to specify the DCS, it is necessary information whose starting point is always the P&ID’s. A list of Inputs and Outputs to the Control System is then worked out in detail, and from there, the logic diagrams (used to do the programming of the plant control) and the graphics to be displayed in screens in the control room, which help the plant operators to control the plant.
In general, all the plant operations are controlled from the Central Control Room. There are three main types of Control System:
Distributed Control System (DCS): it is where the operation of the plant is supervised and controlled. It is based on the control of processes and data acquisition.
Emergency System (ESD): it is a system based on fail-proof circuit with triple redundancy. It has high levels of integrity and security of data. The ESD includes emergency stop actions and process shut down in the DCS in case of specific problems.
Fire and Gas System (F&GS): it includes detection of: fire, gas or liquid natural gas leakage. Likewise all equipment related to fire fighting. The operators will be warned through the DCS in case of emergency.
