UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA ANTONIO JOS DE SUCRE VICE -RECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRNICA PRACTICA PROFESIONAL DE GRADO

TUTOR INDUSTRIAL: JOSE ZAVALA TUTOR ACADEMICO: ANTONIO PATETI

AUTOR: ALCIDES ZORRILLA

SUMARIO PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS DESCRIPCION DEL PROCESO PRODUCTIVO DEL CRUDO EXTRAPESADO DESCRIPCION DEL PROCESO DE MEDICION FISCAL Y TRANSFERENCIA DE CUSTODIA DE CRUDO DISEO DEL SISTEMA DE MEDIDA DISEO DE LA LOGICA DE CONTROL PARA LA GESTION DEL SISTEMA DE MEDICION DISEO DE MONITOREO SCADA PARA SISTEMA DE CONTROL

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAEL CRUDO EXTRAPESADO TIENE UNA SERIE DE CARACTERISTICAS FISICAS LAS CUALES ORIGINAN QUE SU EXTRACCION SE REALICE A TRAVES DE LA INYECCION DE NAFTA O DILUENTE ESTE PROCESO CONSISTE EN LA INYECCION DE CRUDO DE MAYOR GRAVEDAD API EN EL POZO A FIN DE DILUIR EL CRUDO EXTRAPESADO HASTA UNA PROPORCION EN LA CUAL SEA MANEJABLE Y EXTRAIBLE POR MEDIOS CONVENCIONALES TOMANDO EN CUENTA LA IMPORTANCIA DE ESTE PROCEDIMIENTO PARA EL MANEJO DEL CRUDO EXTRAPESADO SE HACE VITAL UNA ESTRICTA CONTABILIZACION DEL DILUENTE USADO DURANTE LA PRODUCCION, POR LO CUAL LA OPTIMIZACION DE LOS SISTEMAS DE MEDICION ES UNA PRIORIDAD PARA LA INDUSTRIA PETROLERA. EN VISTA DE LO ANTERIORMENTE EXPUESTO SE PLANTEA EL DISEO DE UN SISTEMA DE CONTROL Y MONITOREO PARA UN SKID DE MEDICION FISCAL. BACK

OBJETIVO GENERAL

DISEAR UN SISTEMA DE CONTROL Y MONITORERO PARA UN SKID DE MEDICION FISCAL Y TRANSFERENCIA DE CRUDO DILUENTE

OBJETIVOS ESPECIFICOS DESCRIPCION DEL PROCESO DE MEDICION FISCAL Y TRANSFERENCIA DE

CUSTODIA DE CRUDO

ESTUDIO NORMATIVA TECNICA PARA FISCALIZACION DE HIDROCARBUROS LIQUIDOS SELECCIN DE LA UBICACIN Y PUNTO DE CONEXIN DEL SISTEMA DE MEDIDA DISEO DEL SISTEMA DE MEDIDA DISEO DE LA LOGICA DE CONTROL PARA LA GESTION DEL SISTEMA DE MEDICION DISEO DE MONITOREO SCADA PARA SISTEMA DE CONTROL VALIDACION DE LA LOGICA DE CONTROL Y MONITOREO MEDIANTE SIMULACIONES

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DESCRIPCION DEL PROCESO PRODUCTIVO DEL CRUDO EXTRAPESADO

Este proceso esta conformado por una serie de etapas las cuales pueden ser realizadas de distintas maneras, el siguiente diagrama ilustra dicho proceso y sus posibles variantes

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DESCRIPCION DEL PROCESO DE MEDICION FISCAL Y TRANSFERENCIA DE CUSTODIA DE CRUDO

Para la correcta comprensin de este proceso deben de ser definidos los conceptos involucrados en el mismo. La medicin fiscal se refiere a la observacin de determinadas variables del fluido tomando como referencias una serie de normativas gubernamentales las cuales especifican un estndar mnimo de exactitud que deben tener todos los instrumentos involucrados en este proceso La transferencia de custodia se refiere al paso del fluido de una etapa del proceso de produccin a otra El proceso de medicin fiscal se realiza por medio de lo que se conoce como un skid de medicin el cual esta conformado por una serie de instrumentos de medida los cuales se encargan de censar determinadas variables del crudo que circula a travs de el.

DESCRIPCION DEL PROCESO DE MEDICION FISCAL Y TRANSFERENCIA DE CUSTODIA DE CRUDO

Los instrumentos de medida, la variable a medir y su propsito en el skid se detallan en la siguiente tablaPropiedad medida Densidad Flujo Msico Presin Instrumento de medida Medidor de flujo msico Medidor de flujo msico Tx. De presin Objetivo de la medicion Calculo de la gravedad API Calculo del flujo volumtrico Compensacin por presin usada para el calculo de flujo volumtrico Compensacin por temperatura usada para el calculo de flujo volumtrico Porcentaje de agua en crudo

Temperatura

Tx. De temperatura

Corte de agua

Medidor de corte de agua

Todos los datos obtenidos por los medidores son enviados a un computador de flujo que se encarga de realizar los clculos correspondientes

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DISEO DEL SISTEMA DE MEDIDA

Para afrontar el diseo de un sistema de medida consiste es importante conocer ciertas caractersticas del proceso tales como: Presion estandar de trabajo : 100 psi Flujo volumetrico promedio en la estacion: 100.000 Bpd Gravedad API del diluente: 26 API Estos datos determinaran ciertas elecciones realizadas durante las etapas de diseo, dichas etapas son: Seleccin de la ubicacin y punto de conexin del sistema Seleccin de los instrumentos y materiales Diseo del sistema

SELECCIN DE UBICACIN Y PUNTO DE CONEXIN DEL SISTEMA

El skid de medicin ser instalado en un rea de 12,9 m X 16,8 m ubicada en el Centro de Operaciones Bare

LATITUD LONGITUD

8 44 52,79 N 64 7 35 W

SELECCIN DE INSTRUMENTOS DE MEDICION

Los instrumentos de medicin fueron seleccionados mediante el mtodo de matrices de moody, este consiste en la comparacin de una serie de atributos y sub-atributos de los equipos involucrados para al final determinar de manera porcentual la opcin mas adecuada. Los equipos elegidos fueron seleccionados debido a que presentaban las siguientes caractersticas

Construccin robusta con alta resistencia a condiciones hostiles Proteccin contra interferencias electromagnticas y de radiofrecuencias Soporte para protocolos industriales Parmetros de sensibilidad y exactitud acordes con lo establecido en normativas gubernamentales Alto grado de confiabilidad del soporte tcnico del fabricante

SELECCIN DE INSTRUMENTOS DE MEDICION

Los equipos seleccionados para formar parte del skid de medicin son los siguientes

DISEO DEL SISTEMA

En el proceso de diseo de un sistema de medida convergen una serie de disciplinas las cuales se complementan para lograr el objetivo, por tanto es recomendable abordar esta labor tomando en cuenta los diferentes enfoques que son: Diseo mecnico y de instrumentacin Diseo de arquitectura de control y transmisin de datos Diseo de arquitectura de alimentacin elctrica Diseo de arquitectura civil

DISEO MECANICO Y DE INSTRUMENTACION

Este enfoque del diseo se divide en dos partes claramente definidas las cuales son la etapa de medicin y de filtrado del skid. La etapa de filtrado tiene como objetivo eliminar cualquier impureza que traiga el crudo para de esa manera proteger a los instrumentos de medida, especialmente al medidor de flujo masico

DISEO MECANICO Y DE INSTRUMENTACION

Por su parte la seccin de medicin se compone de una serie de carreras, a travs de las cuales circula el fluido mientras se miden las propiedades necesarias para el proceso. El primer paso a realizar es determinar el numero de carreras que tendr el sistema, estas se calculan en funcin de la capacidad de los medidores de flujo msico y la produccin diaria promedio del punto de conexin, este valor se obtiene a travs de la siguiente relacin.

Para esta ecuacin los valores a usar son Produccin diaria: 100.000 Bpd Capacidad del medidor: 67.422,233 Bpd Factor de seguridad: 0,75

DISEO MECANICO Y DE INSTRUMENTACION

st l l s ti l sist t , rr r s, r l r t i s r s i l t i i l i s ri r f rz r l s i r s, st rt rr r s r i i r l r tiv fis liz i i r r r s li i s, l sist t r fi itiv rr r s i i

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DISEO MECANICO Y DE INSTRUMENTACION

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E DE ENTRADA Y SA IDA

DISEO MECANICO Y DE INSTRUMENTACION

DISEO MECANICO Y DE INSTRUMENTACION

Configuracin estilo bandera para medidor coriolis

DISEO DE ARQUITECTURA DE CONTROL Y TRANSMISION DE DATOS

Este enfoque del diseo se refiere a la configuracin realizada para la adecuacin de las seales involucradas en el proceso de medida y de la interaccin existente entre los diversos instrumentos, la siguiente figura ilustra la arquitectura diseada de manera clara

DISEO DE ARQUITECTURA DE ALIMENTACION ELECTRICA El elemento crucial de esta parte del diseo es el calculo del generador auxiliar, el cual se dimensiona para ofrecer 4 horas de autonoma en caso de falla elctrica, a continuacin se presenta la potencia consumida por los equipos electrnicos del skidEquipo Computador de flujo Medidores de flujo coriolis Tx. presin Tx. temperatura Medidor corte de agua Multiplexor Gateway Switch Ethernet Radio modem Cantidad 1 4 5 4 1 1 1 1 1 Potencia por equipo 33,6 W 4,2 W 0,56 W 1,5 W 150 W 1,44 W 18,48 W 18 W 120 W Potencia total consumida 33,6 W 16,8 W 2,8W 6W 150 W 1,44 W 18,48 W 18 W 120 W

DISEO DE ARQUITECTURA DE ALIMENTACION ELECTRICA Estos equipos demandan una potencia por hora de 367,12 W, sabiendo esto se deben considerar una serie de parmetros a fin poder dimensionar correctamente el banco de bateras necesario para ofrecer la autonoma deseada, dichos parmetros son:Propiedad Potencia a consumir Tiempo de autonoma Voltaje nominal Capacidad de la batera Eficiencia de inversin para conversin de voltaje AC Porcentaje mximo de descarga Porcentaje de capacidad til Dmax Sigla Pavg Tmax Vavg Q Valor 420 W 4 horas 48 V 12 Ah 85% (min)

90% 50%

DISEO DE ARQUITECTURA DE ALIMENTACION ELECTRICA Con los valores anteriores se procede al calculo del numero de baterias necesarias denominado N, para ello se utilizan las expresiones para energia efectiva

Por medio de esta formula se calcula el valor como tal de la energa efectiva la cual tomando los valores de la tabla anterior resulta en 1680 Wh.

De la expresion anterior se realiza el despeje de N lo cual da un resultado de N= 7,62 8, por tanto debe implementarse un banco de 8 baterias para lograr la autonomia deseada

DISEO DE ARQUITECTURA CIVIL El enfoque civil del diseo se relaciona con el calculo de las lozas de soporte para las estructuras del skid de medicin ,el alojamiento del computador de flujo y el generador auxiliar y la tanquilla de drenaje

DE FILTRADO: Medidas: 3,2 m de ancho 7,5 m de largo 0,5 m de altura

LOZA DE SECCION

LOZA DE SECCION DE MEDICION: Medidas: 3,2 m de ancho 7,8 m de largo 0,45 m de altura

DISEO DE ARQUITECTURA CIVIL

LOZA DE ALOJAMIENTO:Medidas : 1,8 m de ancho 3,3 m de largo 0,15 m de altura

TANQUILLA DE DRENAJE Medidas : 2 m de ancho 2 m de largo 2,5 m de profundidad 9 m cubicos de capacidad

DISEO DE LOGICA DE CONTROL PARA GESTION DE SISTEMA DE MEDICIONL l i r r r r tr l f is CONCEPT. El si r s t i j r i fl j i t PLC tiliz str l l i l s ftw r s i r

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DISEO DE LOGICA DE CONTROL PARA GESTION DE SISTEMA DE MEDICION

El programa fue elabora por medio del lenguaje de diagrama de bloques de funciones, hace extenso uso de la herramienta CONCEPT DFB para ahorrar memoria en lo concerniente a variables de programa y se encuentra optimizado para el PLC QUANTUM 140 CPU 534 14. A continuacin se ilustran las variables de entrada del programa, estas se encuentran conectadas a los transmisores de presion, temperatura y a los medidores coriolisCarrera Tx presion Tx temperatura Medidor coriolis Flujo maximo

1 2 3 4

Txp1 Txp2 Txp3 Txp4

Txt1 Txt2 Txt3 Txt4

Cor1 Cor2 Cor3 Cor4

FM1 FM2 FM3 FM4

DISEO DE LOGICA DE CONTROL PARA GESTION DE SISTEMA DE MEDICION

A continuacin se muestran las variables de salida del programa, estas se encuentran conectadas a las vlvulas de entrada, salida, venteo y drenaje de cada carrera

Carrera 1 2 3 4

Valvula entrada Vin1 Vin2 Vin3 Vin4

Valvula salida Vout1 Vout2 Vout3 Vout4

Valvula de venteo Vvent1 Vvent2 Vvent3 Vvent4

Valvula drenaje Vvac1 Vvac2 Vvac3 Vvac4

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DISEO DE MONITOREO SCADA PARA SISTEMA DE CONTROL

El sistema de monitoreo SCADA fue realizado de manera local, el soft are utilizado fue el Wonder are Intouch, tiene como funcin ser una representacin grafica del comportamiento del sistema a medida que varian sus estados. Intouch trabaja por medio de la asignacion de etiquetas o tagnames a sus variables, un aspecto importante de las mismas es el tipo, como el sistema fue desarrollado para una simulacion local sin conexin con el PLC se utilizaron variables del tipo memory discrete

DISEO DE MONITOREO SCADA PARA SISTEMA DE CONTROL

La siguiente tabla muestra las variables de entrada involucradas en el sistema SCADA su tagname y su equivalente con las variables del PLCVariable Tx presion Tx temperatura Coriolis Alerta flujo maximo SCADA presionX tempX coriolisX MaxFlowX PLC TxpX TxtX CorX MFX

La siguiente tabla muestra las variables de salida involucradas en el sistema SCADA su tagname y su equivalente con las variables del PLCVariable Valvula de entrada Valvula de salida Valvula de venteo Valvula de drenado Carrera SCADA InValvX OutValvX ValvVentX ValvDrX CarreraX PLC VinX VoutX VventX VvacX XXXXXX

DISEO DE MONITOREO SCADA PARA SISTEMA DE CONTROL

La interfaz grafica fue elaborada dibujando iconos en la pantalla representativos, dndoles propiedad de botn que reacciona al toque de cursor y asocindolos al tagname correspondiente

DISEO DE MONITOREO SCADA PARA SISTEMA DE CONTROL El comportamiento de la interfaz grafica se define por medio de scripts, estos son los programas que definen la interaccion existente entre las variables y su respuesta a los estimulos ya sea del usuario o del elemento externo de entrada. Como diagrama de flujo el script sigue el mismo esquema del programa presente en el PLC.

GRACIAS POR SU ATENCION