Implementación del sistema de instrumentación para la Unidad Mobile Test UNIT (MTU) reconstruída de la compañía Technical System Power Cía. Ltda.

(1)

(2)

II

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL SISTEMA DE EDUCACION A DISTANCIA CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS

CARÁTULA TEMA:

¨IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN PARA LA UNIDAD MOBILE TEST UNIT (MTU) RECONSTRUIDA DE LA COMPAÑĺA

TECHNICAL SYSTEM POWER CIA. LTDA.¨

TESIS DE GRADO PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE TECNÓLOGO EN PETRÓLEOS.

Elaborado por: Jaime Enrique Terán Merchán Director de Tesis: Ing. Raúl Baldeón López.

(3)

III

DECLARACIÓN

Yo Jaime Enrique Terán Merchán, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que

no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.

La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.

_________________________

(4)

IV

CERTIFICADO DEL DIRECTOR

Certifico que la presente tesis de grado fue elaborada en su totalidad por el señor, JAIME ENRIQUE TERÁN MERCHÁN.

(5)

V

(6)

VI

AGRADECIMIENTO

Al Director Ing. Raúl Baldeón, por brindarme su apoyo y su guía en el desarrollo de este

trabajo.

A la compañía Technical System Power por haberme abierto las puertas y las facilidades

para realizar este trabajo de investigación, a las personas que me brindaron todo su apoyo para culminar este trabajo de investigación a todos ellos muchas gracias.

(7)

VII

DEDICATORIA

Este proyecto está dedicado a:

 Dios por darme la fortaleza para culminar tan anhelada meta.

 Por el apoyo incondicional de todas aquellas personas que me rodean, confiaron y creyeron en mi persona.

(8)

VIII

ÍNDICE GENERAL

DECLARACIÓN ...III

CERTIFICADO DEL DIRECTOR ... IV

CERTIFICADO DE LA EMPRESA ... V

AGRADECIMIENTO ... VI

DEDICATORIA ... VII

ĺNDICE GENERAL ... VIII

ÍNDICE DE CONTENIDOS ... IX

ÍNDICE DE GRÁFICOS ... XII

ÍNDICE DE TABLAS ... XV

ÍNDICE DE ANEXOS ... XVI

RESUMEN ... XVII

(9)

IX

ÍNDICE DE CONTENIDOS

CAPÍTULO I

1. INTRODUCCIÓN

1.2 OBJETIVO GENERAL ... 1

1.3 OBJETIVOS ESPECIFICOS ... 1

1.4 HIPOTESIS O IDEAS A DEFENDER ... 2

1.5 JUSTIFICACION ... 2

1.6 PARTE TEORICA ... 4

1.7 METODOLOGIA ... 4

1.8 UBICACION DEL AREA DEL PROYECTO ... 6

1.9 DEFICION DE TERMINOS BASICOS ... 7

1.9.1 LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR BOMBEO HIDRAULICO ... 7

1.9.2 FLUIDO MOTRIZ ... 9

1.9.3 BOMBA JET ... 9

1.9.4 BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO ... 11

1.9.5 SEPARADOR DE PRODUCCION ... 12

1.9.6 CABEZAL DEL POZO ... 14

1.9.7 INSTRUMENTACION ... 15

CAPÍTULO II 2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1 EQUIPOS DE LA UNIDAD MOBILE TEST UNI ... 17

2.1.1 TANQUES D E ALMACENAMIENTO, TANQUES D E LAVADO, SEPARADORES Y / O TRATADORES ... 17

2.1.2 BOMBAS DE SUPERFICIE ... 18

(10)

X

2.1.4 VÁLVULA DE CONTROL ... 18

2.1.5 LUBRICADOR ... 19

2.1.6 MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA ... 19

2.1.6.1 Ventajas y desventajas ... 21

2. 1.7 TRANSMISIÓN MECÁNICA ... 23

2. 1.8 BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO ... 26

2. 1.9 BOMBAS RECIPROCANTES ... 26

2. 1.10 BOMBA ROTATORIA ... 27

2. 1.11 VESSEL DE FLUIDO MOTRIZ / SEPARADOR DE PRODUCCIÓN ... 28

2. 1.11.1 Funcionamiento ... 28

2. 1.11.2 Eliminación de líquido del gas ... 29

2. 1.11.3 Eliminación de gas del líquido ... 30

2. 1.11.4 Partes constitutivas de un separador de gas ... 30

2. 1.12 CLASIFICACIÓN DE LOS SEPARADORES ... 32

2. 2 EQUIPO DE FONDO ... 34

2. 2.1 BOMBA HIDRÁULICA JET ... 35

2.2.2 CARACTERÍSTICAS DEL BOMBEO HIDRÁULICO TIPO JET. ... 36

2. 2.3 INSTRUMENTACION ... 38

CAPÍTULO III 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE LA IMPLEMENTACIÓN DE INSTRUMENTACIÓN A LA UNIDAD MOBIL TEST UNIT (MTU)………....…39

3.1 SENSORES DEL MOTOR………....…39

3.1.1 SOLENOID SHUTOFF 24V ………...………….…...40

3.1.2 SENSOR DE TEMPERATURA DE AGUA ………..………42

3.1.3 SENSOR DE PRESIÓN DE ACEITE……….…………....…43

(11)

XI

3.2 SENSORES DE LA BOMBA / VESSEL……….…..47

3.2.1 SWITCH DE ALTA Y BAJA PRESIÓN DE SUCCIÓN DE LA BOMBA....…...47

3.2.2 SWITCH DE ALTA Y BAJA PRESIÓN DE DESCARGA….………..49

3.2.3 SWITCH DE ALTA VIBRACIÓN………..52

3.3 MÓDULO ELECTRÓNICO DEEP SEA ELECTRONIC / PROGRAMADOR LÓGICO DSE/PLC ………...54

3.3.1 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS Y BENEFICIOS………….……….55

3.3.2 INSTALACIÓN SOFTWARE DEEP SEA ELECTRONIC……….…..……57

3.3.3 INSTALACIÓN DEL HADWARE ……….……….62

3.3.4 CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO DEEP SEA ELECTRONIC EN LA UNIDAD MOBILE TEST UNIT.………....63

3.4. DISEÑO DEL DIAGRAMA DE CONTROL ELÉCTRICO………83

3.4.1 SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA………..……...83

3.4.2 DIAGRAMA DE CONTROL ELÉCTRICO. ………..………..84

3.5 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA………...…85

3.5.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN DE LA UNIDAD MOBIL TEST UNIT (MTU). ……….85

3.5.2 OPERACIÓN DE LA UNIDAD MOBILE TEST UNIT………...………….87

3.6 RECOLECCIÓN DE DATOS….………….………..88

3.6.1 PROYECTO…...……….88

3.6.2 LUGAR……..……….89

3.6.3 METODO DE RECOLECCION...………...89

3.6.4 DEFINICIÓN OPERACIONAL………...………...89

3.6.5 TABULACION DE LOS DATOS ……….… …90

3.6.6. INTERPRETACIÓN DE LA INFORMACIÓN………..………,..91

3.7. ESTUDIO TÉCNICO ECONÓMICO DEL PROYECTO………..…………...91

3.7.1 DISEÑO Y FACTIBILIDAD TÉCNICA………91

(12)

XII

3.7.3 PROYECCIÓN DE GASTOS………..94

CAPÍTULO IV

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 CONCLUSIONES………..95 4.2 RECOMENDACIONES………..………..…96

(13)

XIII

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico No 1 Mobil Test Unit .……….. 3

Gráfico No 2 Ubicación TPS Cia. LTDA. ……… 6

Gráfico No 3 Bomba Jet de Fondo de Pozo………..10

Gráfico No 4 Bomba Quintuplex……….………….12

Gráfico No 5 Separador Trifásico de Prueba………13

Gráfico No 6 Partes del Cabezal del Pozo……….15

Gráfico No 7 Instrumentos de Control………..16

Gráfico No 8 Motor a Diesel de Combustión In………...21

Gráfico No 9 Motor Caterpillar 3406. ………..22

Gráfico No 10 2Transmisión Mecánica………..24

Gráfico No 11 Partes transmisión Mecánica………25

Gráfico No 12 Bomba de Desplazamiento Positivo………27

Gráfico No 13 Separador de Producción………..33

Gráfico No 14 Solenoide de Apagado del Motor ………..41

Gráfico No 15 Sensor de Temperatura de Agua ……….43

Gráfico No 16 Sensor de Presión de Aceite……….44

Gráfico No 17 Sensor de Velocidad ………45

Gráfico No 18 Sensor de velocidad PICKUP………46

Gráfico No 19 Switch de alta y baja presión ………48

Gráfico No 20 Conexión Sensor de Presión ……….49

Gráfico No 21 Switch Control de presión ………50

Gráfico No 22 Calibración Set de Presión………51

Gráfico No 23 Switch de alta vibración……….……..52

Gráfico No 24 Esquema switch de alta vibración………53

Gráfico No 25 Módulo Electrónico Deep Sea Electronic……….55

(14)

XIV

Gráfico No 27 Software Deep Sea Electronic………...58

Gráfico No 29 Software Deep Sea Electronic………...……60

Gráfico No 31 Hardware Deep Sea Electronic ……… 62

Gráfico No 32 Configuración Software DSE Paso No. 1 ………...63

Gráfico No 33 Configuración Software DSE Paso No2……….…..64

Gráfico No 3 Configuración Software DSE Paso No6………...68

Gráfico No 40 Configuración Software DSE Paso No9 ………..71

Gráfico No 41 Configuración Software DSE Paso No10……….73

Gráfico No 42 Configuración Software DSE Paso No11……….……74

Gráfico No 45 Configuración Software DSE Paso No14 ………...77

Gráfico No 50 Configuración Software DSE Paso No. 19..……….82

Gráfico No 51 Simbología de Partes Deep Sea Electronic ……….……….…84

Gráfico No 52 Carátula Módulo DSE………..86

(15)

XV

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Parámetros Operativos de Mobil Test Unit... 90

Tabla 2 Requisición Importación de materiales para el sistema de instrumentación. ... 92

Tabla 3 Requisición local de materiales para el sistema de instrumentación. ... 93

(16)

XVI

ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo 1 VESSEL DE FLUIDO MOTRIZ / SEPARADOR DE PRODUCCIÓN ... 98 Anexo 2 INSTRUMENTACIÓN DEEP SEA ELECTRONIC ... 99

(17)

XVII RESUMEN

La finalidad de esta investigación responde a la necesidad de optimizar el tiempo de

operación de la unidad MTU y tecnificar los equipos reconstruidos los mismos que son rentados a distintos clientes, este estudio suplirá las necesidades operativas y productivas para la empresa y el cliente.

Como objetivo principal de la reconstrucción de la Unidad Mobile Test Unit (MTU), utilizando la instrumentación como medio de protección de esta unidad

Marco referencial: generalidades de system mobile test unit (mtu), ubicación geográfica, Marco teórico: parte experimental, equipos, planificación, instrumentación y análisis económico. La conclusión final se refiere a que la Unidad Mobile Test Unit (MTU) es altamente utilizado para la extracción y evaluación de crudo en producción en la mayoría de empresas estatales y privadas por tanto es de vital importancia brindar la protección necesaria para su funcionamiento mediante una instrumentación adecuada.

La recomendación de utilizar los datos más reales posibles para ingresar los datos en el software obtener mejores resultados.

(18)

XVIII ABSTRACT

The purpose of this research responds to the need to optimize the operating time of MTU

and rebuilt equipment technify the same are rented to different customers, this study will

meet the operational needs and productive for the company and the customer.

As the main objective of the reconstruction of the Mobile Unit Test Unit (MTU), using the

instrumentation as a means of protection for this unit

Frame of reference: general system of mobile test unit (MTU), geographic location,

Theoretical framework: the experimental, equipment, planning, implementation and

economic analysis. The final conclusion relates to the Mobile Unit Test Unit (MTU) is

highly used for the extraction and evaluation of oil production in most state and private

enterprises is therefore vital to provide the protection necessary for their operation through

a proper instrumentation.

The recommendation to use the data as real as possible to enter data into the software for

(19)

(20)

1 CAPÍTULO I

1. INTRODUCCIÓN

La finalidad de esta investigación responde a la necesidad de optimizar el tiempo de

operación de la unidad MTU y tecnificar los equipos reconstruidos los mismos que son rentados a distintos clientes, este estudio satisfacería las necesidades operativas y productivas para la empresa y el cliente.

1.2. OBJETIVO GENERAL

Mejorar el trabajo de la unidad MOBILE TEST UNIT (MTU) reconstruida de la compañía Technical System Power, mediante el diseño e instalación de la instrumentación automática.

1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Diseñar un tablero de control electrónico utilizando un módulo PLC que permita conectar sensores digitales y analógicos.

 Realizar mantenimiento preventivo de acuerdo a las horas de servicio de la unidad MTU.

 Obtener parámetros de operación de una forma ágil y versátil.

(21)

2 1.4. HIPÓTESIS O IDEAS A DEFENDER

Con el propósito de dar una respuesta provisional al problema planteado, se realizará la siguiente hipótesis:

Realizando la implementación del sistema de instrumentación para la Unidad Mobile Test Unit (MTU) reconstruida de la compañía Technical System Power Cía. Ltda. Optimizara

recursos técnicos y económicos.

1.5. JUSTIFICACIÓN

Hoy en día la mayoría de Empresas que reconstruye maquinaria se despreocupa de instalar un sistema de instrumentación para proteger su inversión y precautelar la vida del personal involucrado en su operación.

Es necesario instalar un sistema que nos permita ahorrar tiempo y valorar las posibles fallas que se presenten en la unidad MTU

Este objetivo permitirá tener un mayor aporte a la producción de la unidad, generando desarrollo operativo al campo donde se encuentre en alquiler permitiendo que la empresa pueda crecer técnica y económicamente.

Actualmente la Unidad Mobile Test Unit no posee un sistema de instrumentación para su operación, motivo por el cual se realizara el diseño de instrumentación para todos sus componentes.

(22)

3 1.6. PARTE TEÓRICA

La unidad Mobile Test Unit (MTU) sirve para evaluar pozos petroleros utilizando el método de bombeo hidráulico. Este tipo de bombeo utiliza un fluido motriz para llevar el petróleo a la superficie (petróleo o agua) este tipo de bombeo consta de una bomba en el fondo del pozo y en la superficie una bomba de desplazamiento positivo, un separador de producción y el cabezal pozo.

Gráfico No 1 Mobil Test Unit

Fuente: TPS.CIA.LTDA

(23)

4

Esta unidad permite bombear hasta 4000 BDP a 3800 PSI. Su acumulador permite tener un

sistema presurizado, autónomo una vez que se inicia la prueba. Los elementos que hacen única a nuestra MTU.

La bomba de desplazamiento positivo proporciona la presión para bajar la bomba por la

tubería de producción empujada por un fluido motriz una vez que la bomba se aloja en la tubería se incrementa la presión de la bomba de desplazamiento positivo para que empiece a trabajar, el fluido ingresa a la bomba donde se produce un efecto Venturi, al pasar el fluido motriz por el área más pequeña de la boquilla se produce una depresión en este punto y aumenta la velocidad lo que genera la succión del fluido de formación entre el espacio de la boquilla y la garganta.

1.7. METODOLOGÍA

El proyecto de investigación corresponde a una metodología descriptiva, apoyado por un

estudio documental, bibliográfico y de campo.

Al referirse a los estudios descriptivos Ary, Jacobs y Razaviech (1990) manifiestan:

Los estudios de esta índole tratan de obtener información acerca del estado actual de los fenómenos. Con ello se pretende precisar la naturaleza de una situación tal como existe en el momento del estudio, el objetivo consiste en describir “lo que existe” con respecto a las variaciones o a las condiciones de una situación (P.308).

(24)

5

Gutiérrez (1990), al referirse a la investigación bibliográfica manifiesta lo siguiente: “La investigación bibliográfica consiste en la búsqueda de la información científica en las bibliotecas. La investigación bibliográfica puede ser realizada independientemente o como parte de la investigación de campo y de laboratorio”, (P. 38).

Es fundamental la investigación documental porque tiene el propósito de ampliar y profundizar los conocimientos sobre el tema con apoyo de fuentes bibliográficas y la orientación que se le dará con criterios técnicos, conclusiones y recomendaciones adecuadas.

Para complementar el estudio, es obvio que el investigador tendrá que buscar información documental en libros, revistas, publicaciones o algún otro tipo de documentación que le permita obtener la mayor cantidad de datos posibles.

Gutiérrez (1990), al referirse a la investigación de campo manifiesta lo siguiente:

La investigación de campo es aquella en la que el mismo objeto de estudio sirve de fuente de información para el investigador. O es aquella que se lleva a cabo en el campo de los hechos, o sea en los lugares donde se están desarrollando los acontecimientos por lo que este tipo de investigación conduce a la observación directa y en vivo, de cosas, circunstancias en que ocurren ciertos hechos, por este motivo la naturaleza de las fuentes determinan la manera de obtener datos, (P. 38, 39)

(25)

6

diseños y el estado actual de cada una de las facilidades petroleras con que cuenta la compañía Technical System Power.

1.8. UBICACIÓN DEL ÁREA DEL PROYECTO

Este proyecto será desarrollado en el campo, en los talleres de Technical System Power Cia. Ltda., los mismo que están ubicados en la Ciudad de Francisco de Orellana Km. 7 ½ vía a lago Agrio.

Gráfico No 2 Ubicación TPS. CIA. LTDA.

Fuente: TPS.CIA.LTDA Elaborado Por: Jaime Terán M.

Technical System

(26)

7

TECHNICAL SYSTEMS POWER CIA. LTDA es una empresa dedicada a la prestación de Servicios para la Industria Petrolera, mediante la incorporación y desarrollo de nuevos y mejores procesos en los campos de Ingeniería y un completo sistema administrativo y técnico que sumados a más de treinta años de experiencia a nivel nacional e internacional, marcan la diferencia en garantía, servicio y calidad en todos nuestros servicios.

TPS Cia. Ltda. es un grupo serio, confiable, capaz y comprometido a proporcionar servicios y productos de calidad.

Seguros de poder atender los requerimientos en el momento preciso, satisfaciendo las necesidades de mejoramiento continuo que están buscando las empresas, y permitiéndonos de esta manera ser un aliado estratégico en el desarrollo empresarial.

1.9. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS

- Levantamiento Artificial por Bombeo Hidráulico - Fluido Motriz

- Bomba Jet

- Bomba de Desplazamiento Positivo - Separador de Producción

- Cabezal del Pozo - Instrumentación

1.9.1. LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR BOMBEO HIDRÁULICO

(27)

8

condiciones económicas y eficientes. Hoy en día, literalmente miles de estos pozos producen cada vez menos, sea por la caída de presión del yacimiento o por que las estructuras encontradas tienen presiones de formación muy bajas que no logran levantar el peso de la columna hidrostática Cuando la energía natural del yacimiento no es suficiente para hacer que un pozo fluya a la superficie en volúmenes suficientes y económicos, la energía natural debe ser suplementada por medios artificiales. Estos suplementos a la

energía natural se conocen como levantamiento artificial

El sistema de bombeo hidráulico, es el método de levantamiento artificial en el cual, la energía que opera a la bomba de profundidad es transmitida hidráulicamente, desde una unidad de poder en superficie.

El principio operativo del bombeo hidráulico, y de todos los sistemas hidráulicos, se basa en la “Ley de Pascal”.

Esta ley dice que “si ejerce una presión sobre una superficie de un fluido contenido en un recipiente, ésta se transmite a todas las superficies del mismo con igual intensidad”

Desde una central de fuerza el fluido motriz y para nuestro caso, el petróleo motriz es bombeado a los diferentes pozos mediante un sistema de distribución de líneas de alta presión. En cada pozo el petróleo motriz circula hacia abajo por el tubing, opera el motor hidráulico y la bomba que esta acoplada comienza a bombear descargando el fluido de formación al espacio anular donde se mezcla con el petróleo motriz, mezcla que llega a la superficie para recibir los diferentes tratamientos como la separación del agua, gas, petróleo etc.

(28)

9 1.9.2. FLUIDO MOTRIZ

En los sistemas de bombeo hidráulico, el fluido motriz transmite la potencia a la bomba de subsuelo y, a la vez, lubrica todas las partes móviles de la misma. El transporte del fluido motriz y del fluido producido se realiza a través de un sistema de tuberías que depende del tipo de sistemas de fluido o de potencia: bien sea de fluido cerrado o de fluido abierto

Existen dos tipos de sistemas, el sistema de fluido motriz cerrado, en el cual el fluido motriz no se mezcla con los fluidos del pozo, regresando por medio de una tubería paralela. Generalmente se usa este sistema cuando el fluido motriz es agua.

El segundo sistema, es el de fluido motriz abierto y que actualmente se utiliza en la mayoría de los campos, en el cual los fluidos tanto motriz como de formación se mezclan y llegan a la superficie por el espacio anular.

1.9.3. BOMBA JET

El bombeo hidráulico tipo Jet, es un mecanismo de producción de pozos petroleros, que

(29)

10

Gráfico No 3 Bomba Jet de Fondo de Pozo

(30)

11

cable. Los fluidos producidos pueden ser utilizados como fluido motriz, su mantenimiento es de bajo costo y de fácil implementación.

1.9.4 BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Las bombas utilizadas en este tipo de levantamiento para bombear el fluido motriz pueden ser triples o múltiples. Las que se emplean generalmente, son las triples.

- Bombas Triplex

Estas bombas usan émbolo, camisa de metal a metal, válvula tipo bola. - Bombas múltiples:

Este tipo de bomba tiene un terminal de potencia y una de fluido. El terminal de potencia comprende, entre otras partes: el cigüeñal, la biela y los engranajes.

El terminal de fluido está formado por pistones individuales, cada uno con válvulas de

retención y descarga.

Usualmente, estas válvulas están provistas de resorte. Las bombas múltiples más comúnmente instaladas en el campo son las de configuración horizontal.

(31)

12

Gráfico No 4 Bomba Quintuplex

1.9.5. SEPARADOR DE PRODUCCIÓN

(32)

13 Gráfico No 5 Separador Trifásico de Prueba

(33)

14

factores tales como la presión de flujo en el cabezal del pozo, la presión con que llega a la estación, la relación gas-petróleo, la temperatura y el tipo de crudo.

1.9.6. CABEZAL DEL POZO

El cabezal de pozo es la base sobre la superficie sobre la cual se construye el pozo durante la fase de perforación y producción.

(34)

15

Gráfico No 6 Partes del Cabezal del Pozo

Fuente: Guía Bombeo Hidráulico UTE. Elaborado Por: Jaime Terán M.

1.9.7. INSTRUMENTACIÓN

(35)

16

El instrumento más conocido y utilizado es el reloj, el cual nos sirve para controlar el uso eficaz de nuestro tiempo.

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.

Gráfico No 7 Instrumentos de Control

Fuente: TPS.CIA.LTDA

(36)

(37)

17 CAPÍTULO II

2. PARTE EXPERIMENTAL

La parte experimental de este proyecto está basado en el estudio de cada uno de los

componentes de la unidad MTU que se encuentran en la superficie y en el fondo del pozo.

de esta manera nos familiarizamos con el equipo y podemos comenzar a implementar el sistema de instrumentación a la unidad Mobile Test Unit .

2.1. EQUIPOS DE LA UNIDAD MOBILE TEST UNIT

Existe una amplia gama de equipos que complementan a la unidad Mobile Test Unit, estos equipos son de marcas reconocidas, con un amplio stock de repuestos y servicio técnico para casos de mantenimiento preventivo y correctivo.

2.1.1. TANQUES D E ALMACENAMIENTO, TANQUES D E LAVADO, SEPARADORES Y / O TRATADORES

(38)

18

tanque de almacenamiento y equipos de limpieza de sólidos, estos equipos operan independientemente de las operaciones en las estaciones de producción.

2.1.2. BOMBAS DE SUPERFICIE

Las bombas utilizadas en este tipo de levantamiento para bombear el fluido motor pueden ser triples o múltiples.

2.1.3. MÚLTIPLES DE CONTROL

Cuando se opera una cantidad apreciable de pozos desde una batería central, se suele usar un múltiple de control para dirigir los flujos directamente a cada uno de los pozos Medidores de flujo global o individual para cada pozo se pueden instalar en el múltiple de control de fluido de potencia. Para regular y/o distribuir el suministro de fluido de potencia a uno o más pozos, se usan varios tipos de válvulas de control. La válvula común a todos los sistemas de bombeo libre es la de cuatro vías o válvula control del cabezal del pozo.

2.1.4. VÁLVULA DE CONTROL

(39)

19

requerida por cualquiera de los pozos. La válvula de control de flujo consta la cantidad de fluido de potencia que se necesita en cada pozo cuando se emplea una bomba reciprocarte.

2.1.5. LUBRICADOR

Es una pieza de tubería extendida con una línea lateral para desviar el flujo de fluido cuando se baja o se extrae la bomba del pozo. También se utiliza para controlar la presencia de gases corrosivos que pueden obstaculizar la bajada de la bomba o su remoción del pozo.

2.1.6. MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA

Un motor diesel funciona mediante la ignición (encendido) del combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presión en una cámara (o pre cámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de auto combustión, sin necesidad de chispa como en los motores de gasolina. Ésta es la

llamada auto inflamación.

(40)

20

rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo.

Esta expansión, al revés de lo que ocurre con el motor de gasolina, se hace a presión constante ya que continúa durante la carrera de trabajo o de expansión. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación.

(41)

21

Gráfico No8 Motor a Diesel de Combustión Interna

2.1.6.1. Ventajas y desventajas

La principal ventaja de los motores diesel, comparados con los motores a gasolina, es su bajo consumo de combustible.

(42)

22

de automoción, con la que se consiguen prestaciones semejantes a las de los motores de gasolina, presenta el inconveniente de incrementar el consumo, con lo que la principal ventaja de estos motores prácticamente desaparece.

Gráfico No 4 Motor Caterpillar 3406

(43)

23 2.1.7. TRANSMISIÓN MECÁNICA

Se denomina transmisión mecánica a un mecanismo encargado de transmitir potencia entre dos o más elementos dentro de una máquina. Son parte fundamental de los elementos u

órganos de una máquina, muchas veces clasificados como uno de los dos subgrupos fundamentales de estos elementos de transmisión y elementos de sujeción.

En la gran mayoría de los casos, estas transmisiones se realizan a través de elementos rotantes, ya que la transmisión de energía por rotación ocupa mucho menos espacio que aquella por traslación.

Una transmisión mecánica es una forma de intercambiar energía mecánica distinta a las transmisiones neumáticas o hidráulicas, ya que para ejercer su función emplea el movimiento de cuerpos sólidos, como lo son los engranajes y las correas de transmisión.

Típicamente, la transmisión cambia la velocidad de rotación de un eje de entrada, lo que resulta en una velocidad de salida diferente.

(44)

24

También se emplean transmisiones en equipamiento naval, agrícola, industrial, construcciones de minería y petróleo.

Gráfico No 5 Transmisión Mecánica

(45)

25

Gráfico No 6 Partes transmisión Mecánica

(46)

26

2.1.8. BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. “El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la

disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, en una máquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor).

Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión) y disminuye volumen (impulsión), por esto a éstas máquinas también se les denomina Volumétricas.

2.1.9. BOMBAS RECIPROCANTES

(47)

27

Gráfico No 7 Bomba de Desplazamiento Positivo

Fuente: National Oil Pump Elaborado Por: Jaime Terán M.

En las bombas de pistón, el pistón desplaza directamente el fluido a bombear. El pistón y la junta de pistón están en contacto con el fluido, de manera que con la utilización de materiales adecuados para el pistón y diseños apropiados para la junta se logra una alta seguridad de funcionamiento.

Las juntas de pistón se eligen en función del fluido, de la presión y de la temperatura.

2.1.10. BOMBA ROTATORIA

(48)

28

muchas aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en forma constante, puede manejar líquidos que contengan aire o vapor. Su principal aplicación es la de manejar líquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de válvula de admisión de carga.

2.1.11. VESSEL DE FLUIDO MOTRIZ / SEPARADOR DE PRODUCCIÓN

El separador es un recipiente en el cual una mezcla de fluidos que no son solubles entre sí, se separan el uno con el otro.

En las estaciones de recolección y tratamiento de petróleo se utilizan los separadores para separar el gas natural, agua, sedimentos y materiales del crudo, que arrastra consigo el flujo de hidrocarburos provenientes de los yacimientos.

Existe en la industria un conjunto variable de formas y tamaños en los separadores, equipos muy utilizados para las diferentes fases de la industria petrolera.

El número de fluidos a segregar o separarse es usualmente de dos o tres; de acuerdo a esta

denominación, el separador podrá ser del tipo de dos fases (por ejemplo gas y líquido) o del tipo de tres fases como gas, hidrocarburos líquidos y agua. El número de fases se refiere al

número de corrientes que salen del separador y no al número de fases que hay dentro de él. Ver Anexo No 1

2.1.11.1. Funcionamiento

(49)

29

temperatura ambiente 90 F, por ejemplo: Cuando cambian las condiciones de presión y temperatura a la cual se produce la separación, también cambiará la cantidad de gas y/o de líquido que se separa de la corriente. La cantidad de líquido que permanece en el fondo del recipiente será tanto mayor cuando más alta sea la presión y más baja la temperatura (P y T).

De la misma manera, para cada patrón de P y T, será diferente la composición del gas y del

líquido que se separan en la unidad. Desde el punto de vista práctico estas composiciones se pueden calcular teóricamente. La actividad se conoce como “Separación instantánea” (“flash calculation”).

Hasta hace algunos años estos cálculos eran sumamente fastidiosos y se requerían de varias horas para conocer la cantidad de líquido y la composición resultante mediante simuladores.

No obstante, el ingeniero se debe mantener siempre alerta para interpretar la veracidad de la respuesta que eventualmente arroje un determinado simulador, porque es muy común que la persona se equivoque al introducir la información y, por lo tanto, sean erróneos los resultados.

Así, cuando se desea diseñar un separador, lo primero que deberá hacerse es calcular la cantidad de líquido que permanecerá en el fondo del recipiente y las respectivas composiciones y características de las fases que se separan. Eso servirá de punto de apoyo para hacer el diseño conceptual.

2.1.11.2. Eliminación de líquido del gas

(50)

30

instantánea de las moléculas de gas en atención a la disminución de la presión; esta separación aumenta progresivamente a través de la tubería vertical dentro del pozo y horizontal desde la cabeza del pozo hasta la estación de recolección y tratamiento de los hidrocarburos.

Bajo ciertas condiciones de presión y temperatura así como de diseño de las líneas de flujo, el fluido puede ser completamente separado en líquido y gas antes de que llegue al

separador; en este caso el separador suministra el espacio mediante el cual se realiza la separación final. La diferencia de densidades de los hidrocarburos líquidos y gaseosos permite desarrollar una separación aceptable.

2.1.11.3. Eliminación de gas del líquido

La mayoría de los petróleos crudos están saturados con gas natural a presiones y temperaturas de yacimientos. Las características físico – químicas del petróleo y sus condiciones de presión y temperatura determinan la cantidad de gas que tiene un determinado volumen másico de hidrocarburos; en consecuencia, la tasa a la cual el gas

natural es liberado de dicho fluido está directamente relacionado con la presión del yacimiento y a la temperatura de operación del separador.

2.1.11.4. Partes constitutivas de un separador de gas

Un separador sin importar la forma como se halle constituido se divide básicamente en cuatro secciones:

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31

c. Sección de extracción de neblina o sección de aglutinación. d. Sección de sumidero o sistema de eliminación del líquido.

a. Sección de separación primaria o inicial

En esta sección se separa la parte de liquida de la corriente de gas reduciendo también la

turbulencia del fluido. Para conseguir este efecto, es necesario producir un cambio de dirección del fluido mediante la ayuda de boquillas generalmente tangenciales, lengüetas desviadas o con la ayuda de deflectores ubicados adecuadamente. Con cualquiera de las tres formas para producir dicho efecto se induce una fuerza centrífuga al flujo, con lo que separara un gran volumen de líquido.

b. Sección secundaria o de ajuste gravitacional

Esta sección ha sido diseñada para conseguir la separación de la mayor cantidad de gotas de líquido de la corriente de gas, las gotas se separan principalmente por gravedad por lo que

la turbulencia del flujo debe ser mínima. Para desarrollar este proceso el separador deberá tener suficiente longitud.

En muchos de los separadores se utiliza aspas o veletas con la finalidad de reducir a un menor grado la turbulencia del flujo a más de servir como superficies colectoras de gotas de líquido.

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32 c. Sección de extracción de neblina o aglutinación

En esta sección, se separa las pequeñas gotas de líquido del gas que no han sido separadas en las dos etapas anteriores.

El principio que se utiliza para el efecto es el choque y la fuerza centrífuga. Las pequeñas gotas separadas son colectadas a recipientes adecuados en donde la acumulación de éstas forman gotas más grandes que por gravedad descienden al depósito de hidrocarburos en el separador.

El dispositivo diseñado y construido para el efecto toma el nombre de extractor de niebla, el mismo que se encuentra constituido por un conjunto de veletas o aspas, alambre entretejido, o por tubos ciclónicos.

d. Sumidero o sistema de eliminación del líquido

En esta sección se almacena y descarga el líquido separado de la corriente de gas. Esta parte del separador debe tener la capacidad suficiente para manejar los volúmenes acumulados de petróleo para lo cual es necesario una instrumentación adecuada, sean estos

indicadores de nivel, flotadores y válvulas de descarga. La sección de almacenamiento de líquidos debe ubicarse en el separador de tal forma que el

líquido acumulado no sea arrastrado por la corriente de gas que fluye a través del separador.

2.1.12. Clasificación de los separadores

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33

producción de petróleo y en el caso de los separadores de prueba nos ayuda a conocer las características de los petróleos que se extraen en cada pozo.

La utilidad de un separador depende del trabajo y las necesidades que se requieren al momento de la separación de los fluidos.

Los separadores son clasificados tomando en cuenta su diseño, su función y las fases que va

a separar.

Por su función en: • Prueba

• Producción.

Gráfico No 13 Separador de Producción

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34 a) Separadores de Prueba

Son separadores como anteriormente lo señalamos nos ayuda a determinar las

características físico-químicas de un fluido el cual es extraído de un pozo establecido y de esta forma saber las propiedades de ese yacimiento.

b) Separadores de Producción

Estos separadores sirven para separar el petróleo, del gas y del agua sin importar el pozo del que proviene ya que estos separadores mejoran la producción de petróleo disminuyendo el contenido de impurezas.

Por su diseño se clasifican en: • Verticales y

• Horizontales (de un tubo o doble tubo).

Los separadores según el diseño se los selecciona considerando varios factores que son: el trabajo que va a realizar, la disponibilidad de espacio y las ventajas y desventajas que presentan cada uno de ellos.

2.2 EQUIPO DE FONDO

Los equipos de fondo en el sistema Mobile Test Unit tienen constantemente un

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35

petroleros, por tal razón estos equipos siempre tienen que estar en condiciones óptimas de operación, minimizando el tiempo de cada evaluación en el campo.

2.2.1. BOMBA HIDRÁULICA JET

El bombeo hidráulico tipo Jet, es un mecanismo de producción de pozos petroleros, que

actúa mediante la transferencia de potencia a una bomba de subsuelo con un fluido presurizado que es bombeado a través de la tubería de producción. La bomba de subsuelo actúa como un transformador convirtiendo la energía del fluido motriz en energía potencial o presión sobre los fluidos producidos.

Esta clase de equipo no tiene partes móviles, lo que la hace resistente a los fluidos corrosivos y abrasivos. Además, s adapta a todos los ensamblajes de fondo del bombeo hidráulico tiene alta capacidad y puede manejar el gas libre del pozo, pero requiere mayores presiones a su entrada que las bombas convencionales, para evitar la cavitación. Su eficiencia es menor que la de los equipos de desplazamiento positivo, por lo cual necesita mayor potencia.

Es un equipo hidrodinámico y opera, principalmente, a través de la transferencia de momento entre dos corrientes de fluido adyacentes. El fluido de potencia de alta presión pasa a través de la boquilla, donde la energía potencial del fluido (energía de presión) se transforma en energía cinética.

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36

Los fluidos son conducidos a un difusor de área expandida, que convierte la energía cinética remanente en presiones estáticas suficiente para levantar los fluidos hasta la superficie.

Los tamaños físicos de la boquilla y el conducto de mezcla determinan las tasas de flujo; mientras que la relación de sus áreas de flujo establece la relación entre el cabezal

producido y la tasa de flujo.

La bomba de subsuelo tipo Jet, logra su acción de bombeo mediante la transferencia de energía entre dos corrientes de fluidos. La alta presión del fluido motriz enviado desde la superficie pasa a través de una boquilla donde su energía potencial o presión es convertida en energía cinética en la forma de chorro de fluido a gran velocidad. El fluido a producir es succionado y mezclado con el fluido motriz en la garganta de la bomba y llevado a superficie.

2.2.2. CARACTERÍSTICAS DEL BOMBEO HIDRÁULICO TIPO JET.

No requiere de varillas o cables eléctricos para la transmisión de potencia a la bomba de subsuelo. Es un sistema con dos bombas una en superficie que proporciona el fluido motriz

y una en el fondo que trabaja para producir los fluidos de los pozos. La bomba de subsuelo puede ser instalada y recuperada hidráulicamente o con unidades de cable. Los fluidos producidos pueden ser utilizados como fluido motriz. Su mantenimiento es de bajo costo y de fácil implementación.

Entre las ventajas y beneficios más importantes tenemos:

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 Cálculo de la Pwf en condiciones fluyentes por el programa de diseño.

 La bomba Jet no tiene partes móviles lo que significa alta duración y menor tiempo en tareas de mantenimiento.

 Puede ser instalada en pozos desviados.

 Pueden ser fácilmente operadas a control remoto.

 Puede bombear todo tipo de crudos, inclusive crudos pesados.

 Las bombas de subsuelo pueden ser circuladas o recuperadas hidráulicamente. Esta ventaja es muy importante porque reduce los requerimientos de los equipos de reacondicionamiento (workover) para hacer el mantenimiento a los equipos de subsuelo.

 La bomba Jet es fácilmente optimizada cambiando el tamaño de la boquilla y la garganta.

 Muy apropiadas para instalación de medidores de presión debido a su baja vibración.

 Muy apropiadas para zonas urbanas o cerca de zonas urbanas, plataformas costa afuera y zonas ambientalmente sensibles.

 Puede manejar fluidos contaminados con CO2, SO2, gas y arena.

 Bajos costos de equipos de subsuelo comparado con otros sistemas de levantamiento artificial.

 Con las nuevas tecnologías en sistemas de bombeo en superficie, se pueden lograr paquetes de bajos costos de inversión, bajos costos de mantenimiento y máximo desempeño.

 Se pueden instalar sistemas centralizados de bombeo donde un grupo de equipos de bombeo en superficie suministra el fluido motriz a varios pozos simultáneamente.  El concepto es similar a los sistemas de disposición de agua o a sistemas de bombeo

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38

 No se requiere taladros de workover para atender el mantenimiento del pozo reduciendo de manera sustancial el OPEX.

 Menos pérdida de tiempo durante el servicio al pozo, reduciendo las pérdidas de producción.

 El mantenimiento de los equipos es muy bajo y por lo tanto se requiere de un inventario mínimo de partes de repuesto.

2.3. INSTRUMENTACIÓN

La instrumentación es lo que ha permitido el gran avance tecnológico de la ciencia actual en casos tales como: los viajes espaciales, la automatización de los procesos industriales y mucho otros de los aspectos de nuestro mundo moderno; ya que la automatización es solo posible a través de elementos que puedan censar lo que sucede en el ambiente, para luego tomar una acción de control pre-programada que actué sobre el sistema para obtener el resultado previsto.

En este proyecto la implementación de la instrumentación es un factor muy importante para proteger al personal que opera la unidad y proteger a los equipos que componen el sistema

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CAPÍTULO III

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE LA IMPLEMENTACIÓN DE INSTRUMENTACIÓN A LA UNIDAD MOBIL TEST UNIT (MTU)

La implementación de instrumentación a la unidad Mobile Test Unit se refiere al grupo de

elementos que sirven para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso, con el fin de optimizar los recursos utilizados. Estas variables a medir pueden ser presión, temperatura, vibración y velocidad.

Gracias a la simplificación de la configuración del modulo Deep Sea Electronic y los diversos sensores de la unidad Mobile Test Unit (MTU) tienen la capacidad de hacer que la implementación del modulo DSE en la Unidad Mobile Test Unit sea más accesible en términos de costos, ayudando a que las compañías reduzcan su dependencia de los consultores expertos, generalmente muy caros. Estos módulos DSE especialmente están recomendados para los equipos que poseen un motor de combustión interna.

Al final de la presente implementación de instrumentación el modulo DSE trabajara en conjunto con todos los sensores del motor y bomba de la unidad Mobile Test Unit.

3.1. SENSORES DEL MOTOR

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40 3.1.1. SOLENOID SHUTOFF 24V.

Es un electroimán se encuentra ensamblado en la bomba de inyección controlando la cremallera del gobernor de velocidad del motor. Esta constituido de un electroimán y un embolo que abre y cierra el paso de combustible del motor.

La bobina trabaja con un voltaje de 24 VDC, cada vez que la bobina recibe el voltaje se energiza accionando el embolo hacia adentro de la bobina o electroimán.

Este componente corta el paso de combustible hacia la cámara de inyección del motor.

Esta válvula será el componente esencial o primordial dentro del sistema del conjunto motor-bomba, cuando ocurra un cambio en las variables de temperatura y presión y/o vibración los sensores correspondientes a cada variable enviaran una señal hacia el módulo DEEP SEA ELECTRONIC Ubicado en el tablero de control este a su vez envía la señal interna al relé de control de la válvula de combustible, el cual enviara una señal al solenoide para que cierre el paso de combustible y el motor se apague.

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Gráfico No 8 Solenoide de Apagado del Motor

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42 3.1.2. SENSOR DE TEMPERATURA DE AGUA

Este sensor se encuentra instalado en el cabezote del motor se encuentra en contacto directo con el refrigerante que circula en el cabezote del motor, es un sensor del tipo resistivo su resistencia interna varía según cambia la temperatura del refrigerante. Este sensor trabaja en conjunto con el módulo DEEP SEA ELECTRONIC el cual se encuentra instalado en la parte frontal del tablero de control, indicando el valor de la temperatura del refrigerante y a su vez se encarga de apagar o alarmar la unidad por una falla de alta temperatura sobre los 200 grados Fahrenheit.

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Gráfico No 9 Sensor de Temperatura de Agua

Fuente: Manual Murphy Elaborado por: Jaime Teran

3.1.3. SENSOR DE PRESIÓN DE ACEITE

Este sensor se encuentra instalado en la parte lateral del block del motor directamente con las tomas de presión de aceite del motor.

Este es un sensor del tipo resistivo su resistencia interna varía según cambia la presión del aceite del motor. Este sensor trabaja en conjunto con el módulo DEEP SEA ELECTRONIC

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la presión de aceite y a su vez se encarga de apagar o alarmar la unidad por una falla de baja presión de aceite bajo el SET de 30 psi

Gráfico No 16 Sensor de Presión de Aceite

.

Fuente: Manual Murphy Elaborado Por: Jaime Terán M.

3.1.4. SENSOR DE VELOCIDAD DEL MOTOR (PICK UP)

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El sensor de velocidad del motor es un generador de imán permanente. Este sensor tiene un solo polo. El sensor de velocidad del motor está compuesto por bobinas (2). Las bobinas están arrolladas en una pieza polar del imán permanente (4).

Gráfico No 10 Sensor de Velocidad

Fuente: Caterpillar

Elaborado por: Jaime Teran M.

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Este sensor o Pick UP trabaja en conjunto con el módulo DEEP SEA ELECTRONIC indicando las revoluciones (RPM) en la pantalla principal, y a su vez protegiendo el motor de combustión interna por una sobre velocidad o OVERSPEED con de SET de 2000 RPM.

Gráfico No 11 Sensor de velocidad pick up

Fuente: Caterpillar

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47 3.1.2. SENSORES DE LA BOMBA / VESSEL.

La seguridad en la operación del equipo durante las evaluaciones de producción de pozos petroleros es fundamental, con la instalación de sensores en la bomba de desplazamiento positivo se protege la integridad del personal y la inversión realizada en la unidad Mobile Test Unit.

A continuación se detalla los sensores instalados en la implementación de la instrumentación de la unidad re construida.

3.1.2.1. Switch de alta y baja presión de succión de la bomba

Este switch está instalado en tablero de control del operador, este es indicador y a la vez switch de alta y baja presión de succión de la bomba quintuplex, es el encargado de registrar la presión de succión de la bomba quintuplex,.

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Gráfico No 12 Switch de alta y baja presión

Fuente: Murphy

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Gráfico No 13 Conexión Sensor de Presión

Fuente: Murphy

3.1.2.2. Switch de alta y baja presión de descarga.

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la presión de operación oscila entre los 1000 -3500 psi, vemos que es una presión importante.

Esta es la presión de descarga que entrega la bomba quintuplex a la bomba jet en el fondo para extraer el crudo o petróleo.

Este switch al igual que el de presión de succión que vimos anteriormente, posee dos contactos eléctricos normalmente abiertos (NO) los cuales son calibrados por el operador

tanto para baja presión de descarga como para alta presión de descarga.

Gráfico No 14 Switch Control de presión

Fuente: Murphy.

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Cuando la presión de descarga se eleva o baja del parámetro de operación, se cierra bien sea el contacto de alta presión o baja presión de descarga enviando una señal al módulo DEEP SEA ELECTRONIC el cual se encuentra en el panel del operador, interpretada por el DEEP SEA ELECTRONIC el cual cierra internamente un contacto eléctrico el cual enviara un voltaje de 24 VDC para que la electroválvula SELENOIDE se energice y corte el paso de combustible apagando el motor por una baja o alta presión de descarga de la

bomba quintuplex, de esta manera se salvaguarda el equipo y al personal.

Gráfico No 15 Calibración Set de Presión

Fuente: Caterpillar

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52 3.1.2.3. Switch de alta vibración.

Este dispositivo está ubicado tanto en el motor como en la bomba, será el encargado de indicar que el motor o la bomba tienen alta vibración, su funcionamiento se basa en un imán que tiene sensibilidad la cual puede se calibrada.

Gráfico No 16 Switch de alta vibración

Fuente: Murphy

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Cuando existe una alta vibración ya sea del motor, transmisión y bomba, el imán cierra un contacto normalmente abierto, este a su vez envía la señal al módulo DEPP SEA ELECTRONIC ubicado en el tablero de control del operador, el cual recibe una señal digital, y a su vez este envía una señal de voltaje para que se energice la electroválvula solenoide y cierre el paso de combustible para que se apague el motor.

De esta manera se precautela al equipo, mientras los técnicos especialistas de análisis de vibraciones hagan mediciones y corrijan la falla de vibración del equipo.

Gráfico No 17 Esquema switch de alta vibración

Fuente: Murphy

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3.3. MÓDULO ELECTRÓNICO DEEP SEA ELECTRONIC / PROGRAMADOR LÓGICO DSE/PLC.

Este modelo de módulo DSE 6110 es utilizado como el control principal en la automatización de unidades, desde grupos electrógenos hasta grupos industriales como la aplicación al sistema implementación de instrumentación de la unidad re construida MOBILE TEST UNIT de la compañía Technical System Power.

Una de las principales cualidades de este módulo DSE es su versatilidad para su operación y su fácil programación mediante su teclado manual o directamente por medio de un puerto USB a PC.

Este modulo Deep Sea Electronic se maneja con un software propio de la misma marca que nos permite realizar el trabajo y la programación de una forma rápida.

La implantación del sistema de instrumentación se lo realiza mediante la generación de un diagrama eléctrico el cual nos indica las conexiones entre los sensores y el módulo DSE

además de todos los detalles de programación del módulo DSE por medio de un software de configuración directamente desde una PC al Modulo DSE realizando el enlace de la señal con un cable directamente desde un puerto USB de la PC.

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Gráfico No 18 Módulo Electrónico Deep Sea Electronic

Fuente: DSE ELECTRONIC. Elaborado por: Jaime Teran M.

3.3.1 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS Y BENEFICIOS

• El texto de retro iluminación LCD • Frente del panel de edición

• LED y LCD la indicación de alarma • Modo de ahorro de energía

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56 • PC y la configuración del panel frontal

• 6 entradas digitales (SWICHT PROTECCIONES) • 3 entradas analógicas (SENSORES)

• 6 salidas (4 configurables en Magnetic Pick-up) • Temporizadores configurables y las alarmas • Alternativas de configuración

• Registro de eventos (10) • Inicio a distancia de entrada

• 3 Fases de seguimiento del generador • Corriente de seguimiento y protección • Batería de control del voltaje

• Precalentamiento para el motor • Contador de Horas

• Integral de parada o de advertencia en condición de falla • Fácil instalación y diseño de botón

• Los parámetros del motor son controlados simultáneamente • El módulo puede ser configurado para adaptarse a cada

aplicación

• Compatible con una amplia gama de motores de combustión interna • Utiliza DSE configuración de software para PC

• Grado de protección IP65 (con junta opcional) ofrece una mayor

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57

3.3.2. INSTALACIÓN SOFTWARE DEEP SEA ELECTRONIC

Para comenzar la programación del sistema de implementación de instrumentación con el modulo electrónico DSE es necesario instalar un software que contiene el programa que nos ayudara con el proceso de programación. Realizaremos los siguientes pasos:

Inserte el CD de software en la unidad de CD-ROM en el PC. La instalación del CD y se ejecutará automáticamente si esta función está habilitada en su PC.

Al no estar habilitada esta función seleccione manualmente en MI PC Setup DSE SUITE. El grafico No 26 nos indica el comienzo de la instalación pulsamos click en next para continuar con la instalación.

Gráfico No 19 Software Deep Sea Electronic

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En el gráfico No. 27 selecionamos la carpeta de instalación del programa. C:/ Program Files / Deep Sea Electronic PLC/ DSE Configuration Suite. pulsamos Click en siguiente para continuar con la instalacion.

Gráfico No 27 Software Electrónico Deep Sea Electronic

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En el gráfico No. 28 realizamos la confirmación de instalación del software en el computador .

Pulsamos Click next para confirmar la instalación.

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En la pantalla del computador nos desplegará el gráfico No.29 en este comienza a instalarse el programa del Software Deep Sea Electronic, tenemos que esperar unos minutos hasta su instalación hasta que nos desplegué el gráfico No 30 de finalización de la instalación.

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Al final de la instalación nos desplegará el gráfico No.30 Instalación completa del software Deep Sea Electronic

Pulsamos Click en Close para terminar con la instalación.

Con estos pasos terminamos la instalación del software y podemos comenzar con la programación del módulo electrónico Deep Sea Electronic.

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62 3.3.3. INSTALACIÓN DEL HARDWARE

Luego de la instalación del software Deep Sea Electronic estamos listos para comenzar con la configuración del módulo electrónico DSE que controlará a la Unidad Mobile Test Unit Para comenzar con la programación es necesario interconectar al modulo DSE con el computador PC por medio de un cable y puerto USB tipo A o B como se muestra en el gráfico No31.

Gráfico No 31 Hardware Deep Sea Electronic

Fuente: DSE configuración software Elaborado por: Jaime Teran M.

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3.3.4. CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO DEEP SEA ELECTRONIC EN LA UNIDAD MOBILE TEST UNIT.

Paso No.1

Para ejecutar la configuración de aplicaciones de software para el programa de Windows, haga clic en el icono Deep Sea Electronics PLC Configuración. Después de una breve demora para cargar la aplicación, la pantalla de inicio se muestra en el gráfico No32.

Gráfico No 32 Configuración Software DSE Paso No. 1

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64 Paso No.2

en este paso pulsaremos con un clic en el icono Crear Nueva Configuración, 6xxx Módulos 6000).

Seleccionaremos el módulo 6110 MPU, este es el módulo que implementaremos al Sistema de Instrumentación de la Unidad Mobile Test Unit Reconstruida de la Compañía Technical System Power.

Gráfico No 20 Configuración Software DSE Paso No2

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65 Paso No.3

Luego seleccionamos Opciones de Módulo (Module Options) editamos el proyecto a desarrollar por ejemplo MOBILE TEST UNIT MTU y el nombre de la compañía TECHNICAL SYSTEM POWER.

Gráfico No 21 Configuración Software DSE Paso No3

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66 Paso No.4

En este paso seleccionaremos el tipo de motor de combustión interna con el que trabaja la Unidad Mobile Test Unit.

En esta aplicación seleccionamos Conventional Engine.

Gráfico No 22 Configuración Software DSE Paso No 4

Fuente: DSE configuración software

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67 Paso No.5

En este paso seleccionamos Inputs corresponden a las entradas del DSE, nos desplegara varias opciones las cuales las programaremos a continuación.

 Entradas digitales y analógicas

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68 Paso No.6

Comenzamos seleccionando con un click en el icono OIL PRESSURE esta opción nos protege al motor de combustión interna de una baja presión de aceite.

 Oil Pressure

Configuramos el Set Point a 30 psi bajo esta presión de aceite, el motor se apagara

automáticamente y en el Display principal del modulo DSE nos emitirá una alarma o falla.

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69 Paso No.7

Seleccionamos temperatura de refrigerante (Coolant Temperature).

Configuramos el tipo de sensor a usarse y el set en 200 grados Fahrenheit, para que el motor de combustión se apague por una falla de alta temperatura en el refrigerante sobre el set point calibrado.

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70 Paso No.8

Luego Configuramos las entradas digitales estas serán activadas por los swicht de alta y baja presión.

En la primera pantalla encontraremos la programación de Input A-B-C todas estas tienen que ser calibradas para shutdown apagado de la unidad.

INPUT A = BAJA PRESIÓN DE SUCCIÓN BOMBA (PSL)

INPUT B = ALTA PRESIÓN DE SUCCIÓN BOMBA (PSH) INPUT C = BAJA PRESIÓN DE DESCARGA BOMBA (PSL)

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71 Paso No.9

Pantalla de programaciones input D-E-F todas programadas y calibradas para shutdown apagado de la unidad.

INPUT D = ALTA PRESIÓN DE DESCARGA (PSH) INPUT E = ALTA VIBRACIÓN DEL MOTOR (VM)

INPUT F = ALTA VIBRACIÓN DE LA BOMBA (VB)

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72 Paso No.10

En la pantalla de configuración de digital outputs (Salidas Digitales) encontraremos las salidas A y B configuradas por fábrica corresponden:

OUTPUT A = FUEL RELAY

Esta será la señal de salida la cual nos activara el Solenoide que contrala la cremallera del

gobernor cortando el paso de combustible del motor, por cualquier alarma que genere la operación de la unidad Mobile Test Unit (Apagado del motor).

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74 Paso No.11

En esta aplicación no será seleccionada la opción GENERATOR OPTIONS, ya que este módulo Deep Sea Electronic estamos implementando a una unidad de bombeo Hidráulico para pruebas de pozos petroleros por lo cual desactivaremos con un click en el casillero alternador fitted.

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75 Paso No. 12

Luego configuraremos en opciones del motor el sensor de velocidad Magnetic PickUp en este caso tenemos un volante del motor con 113 dientes ingresaremos este valor para que el módulo nos pueda entregar las RPM del motor en el Display principal (Sensing options). La opción de start attempts la Configuramos en el parámetro 1 para un solo arranque del motor.

Gráfico No 25 Configuración Software DSE Paso No 12.

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76 Paso No.13

Pantalla Crank Disconnect esta opción nos permite que el motor de arranque se desconecte al momento de encendido a las revoluciones que configuremos en este caso el motor de arranque se desconectara a las 600 RPM.

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77 Paso No.14.

Pantalla Speed Settings esta opción nos permite configurar la parada del motor por overspeed sobre revoluciones (RPM), este parámetro será calibrado a 2000 RPM la velocidad máxima de trabajo es 1800 RPM.

Gráfico No 26 Configuración Software DSE Paso No 14.

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78 Paso No.15

Pantalla Plant Battery esta opción nos permite proteger al módulo Deep Sea Electronic y sus demás instrumentos acoplados por un Alto y Bajo Voltaje en la fuente de 24 vdc y a su vez indicar si los parámetros de estabilización de carga 24vdc están correctos.

Fuente: DSE configuración software

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79 Paso No.16.

Pantalla Maintenance Alarm esta opción nos ayuda a estar pendiente en el próximo mantenimiento del motor depende el tipo de motor de combustión para realizar su mantenimiento a las horas programadas en este tipo de motor Caterpillar 3406 corresponde a las 250 horas. en el Display principal del módulo DSE nos desplegara una alarma de aviso.