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7/25/2019 Papel Tenico

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Los mejores mtodos en inyeccin de qumicos

Sistema diseado para la produccin petrolera y de gas

Papel Tcnico

Por Don Matherne Jr. Director de ingeniera

Abstracto

La inyeccin de qumicos en un proceso controlado y confiable es un factor clave

en la productividad y rentabilidad de la produccin petrolera y de gas. El presente

papel tcnico documenta algunas de las consideraciones y prcticas que ayudan a

establecer el sistema ms apropiado.


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Los mejores mtodos en inyeccin de qumicos

Diseo del sistema

Al imentacin de energa

Suministro

Hay una gran cantidad de mtodos disponibles para suministrar energa a un

sistema de bombas de inyeccin; asimismo, hay una gran cantidad de factores

que deben considerarse al momento de elegir la fuente de suministro adecuada.

Entre los factores ms importantes se encuentran:

Ubicacin:ste suele ser el factor que implica mayores limitaciones. En

ocasiones, la eleccin de la fuente de suministro se reduce a aquello que

est disponible. Es probable que un lugar aislado no cuente con

instalaciones elctricas o que tenga un clima inapropiado para la

generacin de energa solar.

Impacto ambiental: ltimamente se ha incrementado la preocupacin

respecto al impacto que tienen los equipos de proceso en el medio

ambiente. Por lo general, el expulsar el gas natural una vez utilizado en los

equipos de proceso, tiene consecuencias desfavorables y, en muchos

casos, incluso est prohibido. Estos factores limitan un equipo neumtico

que no fue diseado para un sistema de recuperacin de gas, por lo que


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podran considerarse fuentes de energa elctricas o alternativas en lugar

de un sistema neumtico.

Costos de energa: Toda energa generada tiene un costo. Los costos por

energa elctrica son bastante altos dado que el consumo de una bomba de

inyeccin de qumicos es grande. Los paneles solares y las bateras son

bastante caros, en especial cuando, debido a un mal diseo, se consumen

demasiado estos artculos. El mtodo ms efectivo es utilizar un sistema

neumtico de inyeccin con recuperacin de gas.

Sistema motriz

Hay una gran cantidad de mtodos disponibles para suministrar energa a un

sistema de bombas de inyeccin. Las restricciones de ubicacin, as como de

disponibilidad de un suministro de energa confiable determinan la especificacin

del motor. Es comn que los sistemas de inyeccin de qumicos posean uno de

estos tres suministros de energa: neumtico, elctrico o mediante panel solar.

Neumtico:Los sistemas neumticos generan una fuerza motriz mediante

el aire o gas comprimido que da potencia al motor. El motor aplica dicha

fuerza a un sistema de mbolo o diafragma que, a su vez, inyecta el

qumico a una velocidad prestablecida. A menudo, los inyectores de

qumicos estn accionados mediante gas natural dada su gran

disponibilidad en la mayora de las zonas de pozos. Es importante

comprender y familiarizarse con las prcticas de ventilacin asociadas con

cada rea. Si el sistema de ventilacin utiliza gas motriz, entonces no es

recomendable contra con un sistema de inyeccin con recuperacin de gas.


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Los sistemas con recuperacin de gas tienen la posibilidad de recuperar el

gas expelido que se utiliza en los equipos neumticos, lo cual permite que

el gas motriz se reinyecte a la lnea de proceso o se consuma de forma

segura.

Elctrico: Los sistemas elctricos generan una fuerza motriz mediante el

uso de energa elctrica para encender un motor de este tipo. El motor

aplica dicha fuerza a un sistema de mbolo o diafragma que, a su vez,

inyecta el qumico a una velocidad prestablecida.

Solar: Los sistemas alimentados con energa solar generan electricidad

mediante un efecto fotovoltaico. La luz solar excita los tomos de un semi-

conductor que origina un flujo de electrones, una corriente elctrica que se

abre paso hasta llegar al almacenamiento de batera que, a su vez,

enciende el motor elctrico de corriente continua. Disear un sistema que

funciona mediante energa solar es mucho ms complejo que disear un

sistema elctrico o neumtico. Es esencial que el fabricante emplee los

componentes de mejor calidad y que sepa cmo combinarlos a la

perfeccin. Hay que tener la certeza de que el fabricante del sistema solar

utiliza bateras de gel o vidrio mateado, diseadas ex profeso para

aplicaciones solares de ciclo profundo. Adems, es importante especificar

la cantidad de das de autonoma que se desea o la cantidad de das que el

sistema deber funcionar sin luz solar. Por lo general, estos valores oscilan

entre los 5 y los 7 das en el sur de los Estados Unidos, entre 2 y 4 das en

Oriente Medio y hasta 30 das en sitios como Canad, el norte de Rusia y el

rtico.


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Qumicos

Los tipos de qumicos que se inyectarn deben considerarse de antemano, previo

al diseo y especificaciones del sistema de inyeccin.

Compatibilidad:Los qumicos utilizados en la actualidad son ms efectivos

en los procesos de produccin de petrleo, aunque tambin representan

algunos problemas en los equipos de inyeccin. Es comn que, durante los

procesos, los qumicos se concentren y se vuelvan ms poderosos.Desafortunadamente, esto no representa un buen augurio para los

materiales que se emplean en la transportacin, el almacenaje y la

inyeccin de qumicos. Es esencial que todos los materiales de

construccin cumplan con las especificaciones para el manejo de los

qumicos con los que entran en contacto. Esto se vuelve especialmente

importante al manejar componentes a presin y materiales suaves, tales

como los sellos estticos y dinmicos.

Viscosidad: La viscosidad es una caracterstica de los qumicos que,

algunas veces, se pasa por alto. Es muy importante considerar los niveles

de viscosidad que manejar un sistema a varias temperaturas, pues sta

producir un efecto en la velocidad de flujo, la presin y el desgaste.

Adems, los caudalmetros son susceptibles a los errores al tratarse de

viscosidades diferentes. Asegrese de elegir un caudalmetro apropiado,

uno que pueda manejar rangos de flujo en las temperaturas extremas, tantomayor como menor, que planea trabajar.

Frecuencia de inyeccin: al buscar un sistema de inyeccin de qumicos

deber poner especial atencin en la frecuencia de inyeccin del equipo.

Algunos qumicos requieren un dosaje poco frecuente, en tanto que otros


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requieren un flujo constante para alcanzar el desempeo deseado del

sistema. Asegrese de que el sistema de inyeccin est diseado para

producir la velocidad de flujo deseada a la frecuencia establecida.

Los depuradores H2S requieren de un flujo realmente constante.

Debe sealarse que este objetivo es imposible de alcanzar si slo se

emplea una bomba de inyeccin a una velocidad alta. Los mejores

mtodos requieren del uso de muchas otras piezas diseadas

especialmente para un flujo y una presin de descarga

predeterminada. Los sistemas controlados por temporizador no

estn recomendados para condic iones de flujo continuo.

Parmetros generales de diseo

La informacin ms comn que se emplea en el diseo o la adaptacin de un

sistema de inyeccin consiste en: presin de descarga, velocidad de flujo

prestablecida, presin del suministro de gas y composicin del gas (sistema

neumtico).

Presin de descarga: La presin de descarga es el resultado de la presin

a la que opera el sistema, la tubera o la cabeza de pozo. Bsicamente, es

la presin que el inyector de qumico debe vencer en el punto de inyeccin

para poder dosificar la cantidad deseada del qumico en el sistema. Por lo

general, conforme la presin de descarga aumenta, la resiliencia del

sistema de inyeccin de qumicos aumenta tambin. Es vital asegurarse de

que todas las tuberas, vlvulas y accesorios cumplen con las


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especificaciones para el MAWP (Maximum Allowable Working Pressure-

Presin mxima de trabajo) del sistema.

Velocidad de flujo: La velocidad de flujo, la mayora de las veces, depende

del tipo de qumico, la concentracin de ste, las condiciones de proceso,

entre otros parmetros. Este valor lo ajusta el fabricante del qumico o, en

su defecto, lo recomienda. La velocidad de flujo, adems, depende de la

interaccin de los qumicos con el medio de proceso y la velocidad de

reaccin. Es esencial inyectar la cantidad de qumico sealada a la

velocidad establecida por varias razones: el dosaje inadecuado puede

ocasionar que el qumico no reaccione de la manera debida, lo cual puede

ocasionar un dao en el equipo, la formacin de hidratos, multas cuantiosas

y paros en el sistema de proceso. Por otro lado, pueden incrementarse los

costos debido al exceso de inyeccin, ya que los qumicos suelen ser

bastante caros. El equipo de inyeccin de qumicos debe estar diseado no

slo para manejar y alcanzar las velocidades de flujo deseadas, sinotambin para mantener dichas velocidades una vez que se realiz la

primera calibracin del sistema.

Los inyectores de qumicos debern cumplir en todo momento con

los sistemas mtricos establecidos en la norma API 674 y 675.

Solicite al fabricante de los sistemas de inyeccin que realice

pruebas de alineacin y balanceo dinmicos en las partes donde

aplique.

Suministro de gas: Los sistemas neumticos de inyeccin requieren de

gas presurizado que encienda el motor. Se debe poner especial atencin a

la presin y volumen disponibles de sistema de instrumentos de aire o una


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fuente de gas natural. Bsicamente, se necesita suficiente gas para evitar

que el motor se ahogue a causa de la deficiencia en el suministro de gas

que requiere para operar de manera efectiva. Debe haber suficiente presin

para que el motor pueda generar la fuerza suficiente para superar la fuerza

contraproducente del proceso que acta sobre el mbolo o el diafragma.

Otro aspecto que debe tenerse en cuenta es la composicin del qumico o

del gas de una fuente de gas natural. Muchas de estas fuentes cuentan con

grandes concentraciones de H2S, CO2y otros constituyentes perjudicialesque pueden ocasionar fallas de distintos tipos: la ms comn es la

fractura/fatiga por corrosin o estrs, lo cual puede acelerar la falla de

componentes metlicos, plsticos y de elastmero.

Asegrese de que todos los componentes para gas natural cumplen

con los estndares de la norma NACE MR0175.

Diseo del sistema de control

Los sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition - Control de

Supervisin y Adquisicin de Datos) se han convertido en los ms populares en

los sistemas de inyeccin de qumicos, y con mucha razn. Desafortunadamente,

hay muchos sitios con demasiadas variables que han dedicado parte de su

personal a manejar los equipos de manera efectiva y darle mantenimiento a los

sistemas de inyeccin de qumicos. Los sistemas SCADA se utilizan en granmedida debido a que no sirven slo para reportar y controlar los sistemas de

medicin, como los utilizados para monitorear la velocidad de flujo o las presiones

de descarga, sino tambin para predecir alguna falla futura mediante diagnsticos

definidos de manera acertada. Lo anterior permite a los proveedores de servicios


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programar sistemas rutinarios de mantenimiento saludable. No hay razn para

dedicar recursos a un acontecimiento de emergencia en el que algn inyector o

alguna pieza de vital importancia para el equipo ha fallado. Las empresas de

produccin de energa se estn dando cuenta de la importancia del manejo de

inyeccin de qumicos desde un punto de vista proactivo. Si un sistema de control

es congruente, entonces hay muchos aspectos que deben cuidarse, discutirse y

evaluarse junto con el proveedor del sistema de inyeccin de qumicos.

Protocolo de control: En la industria del gas y el petrleo, los parmetros

de sistema cambian constantemente incluso sin previo aviso. El hecho de

que un sistema de inyeccin de qumicos est bien instalado y calibrado no

significa que ste seguir operando con toda eficiencia, incluso si el

inyector mantiene su velocidad de dosaje. Al igual que estos factores, hay

una infinidad de aspectos que pueden cambiar: la velocidad de flujo, la

presin de flujo, la presin en el suministro de gas, los remanentes del

sistema, la temperatura de operacin, etctera. Tan slo se necesita queuna de estas variables sufra una modificacin para que se alteren las

condiciones de un sistema completamente afinado. Es crucial contar con un

sistema que reconozca dichos cambios o los resultados de stos para

poder reaccionar de manera apropiada mediante la alteracin de algn

parmetro como puede ser la velocidad de inyeccin para, as, armonizar el

sistema. Por lo tanto, es importante que el proveedor explique o haga una

demostracin respecto al diseo del sistema de control. Hay muchasmaneras de recolectar datos y crear una base a partir de la cual se puedan

tomar acciones, por ejemplo, alterar una variable del sistema. Quizs la

solucin ms sencilla, a prueba de tontos y probada por la industria, sea

utilizar un sistema de control de proaccin de procesos (PID PLC). Este tipo


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de sistema de control realiza mediciones de ciertas variables mediante un

sensor con la finalidad de comparar dichos valores con los establecidos en

un inicio o con aquellos establecidos en una frmula proporcional de

valores. Si los valores que se estn analizando no satisfacen al sistema,

entonces el sistema de control de proaccin de procesos, PLC, alterar una

variable hasta que el sistema se estabilice.

Sistema de control/Integracin RTU (Unidad de terminal remota):

Proporcione tanta informacin como le sea posible acerca de su sistema

SCADA pues, para el fabricante del sistema de inyeccin de qumicos y el

sistema de control, ser de vital importancia comprender el tipo y modelo de

Unidad de terminal remota (RTU) que estar en comunicacin con el

sistema de control de procesos PLC. Adems, se deber establecer si el

RTU debe ser visto como sistema esclavo o maestro y proporcionar al

fabricante un registro de salidas para que ste realice un mapa del PLC con

respecto al RTU.

Comunicaciones: Los tres protocolos de comunicacin utilizados con ms

frecuencia IP/Ethernet, Serial y Fieldbus. Para cada uno de estos

protocolos hay distintos mtodos y estndares. Es importante especificar

qu tipo de protocolo garantiza la comunicacin entre el dispositivo de

control PLC y el RTU para enviar y recibir datos entre s o con cualquier

otro sistema SCADA.

Confiabilidad


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Los sistemas de inyeccin, por lo general, se encuentran sujetos a operar en

condiciones extremas. Estos sistemas se ubican en ambientes en los que los

elementos pueden ocasionar fallas por s solos. Adems, se requiere que estos

sistemas inyecten algunos de los qumicos ms cidos a velocidades de flujo y

presiones de descarga verdaderamente extremas. El hecho innegable es que,

tarde o temprano, los sistemas de inyeccin de qumicos fallarn. No es

cuestin de preguntarse si suceder o no, sino de cundo suceder. De este

modo, se vuelve imperativo que los fabricantes de inyectores de qumicosinformen bien acerca de los sistemas de medicin confiables, ya que resulta

necesario para proporcionar un enfoque proactivo en el manejo del

mantenimiento de los equipos y sistemas de inyeccin de qumicos.

MTBF: Solicite el tiempo medio entre fallos (Mean time between failures)

para cualquier equipo de grandes dimensiones o para los componentes

y piezas que son considerados para trabajos de mantenimiento.

Periodo de inactividad previsto anualmente: Calcule de manera

racional el periodo mximo de inactividad que se puede permitir al ao.

A menudo es ms comn que estemos hablando de horas y no de das

de inactividad cuando se trata de sistemas y equipos importantes.

Discuta este clculo o sus expectativas con el fabricante del sistema de

inyeccin de qumicos y asegrese de que los sistemas de medicin

estn disponibles para garantizar que un periodo de inactividad mayor

sea una anomala que se debe resolver y no una regla. Es probable que,

para garantizar que el periodo de inactividad sea el mnimo posible,

exista algn programa de intercambio o de equipo de respaldo de

emergencia.


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Calidad garantizada

El mercado de gas y petrleo de hoy en da est saturado de fabricantes de

equipos y proveedores de servicios. El confirmar si la empresa est pensando en

el consumidor final al ofrecer productos y sistemas de calidad impecables puede

resultar una tarea desalentadora y de enormes proporciones, pero existen dos

formas de saber con rapidez si sus necesidades sern satisfechas por el

fabricante o proveedor.

Certificacin QMS (Quality Managements Systems): El diseador o

fabricante se ajusta al sistema de calidad y puede generar los documentos

que respalden dicho sistema con la certificacin adecuada? Cada compaa

que pretende competir en el mercado del gas y del petrleo debe cumplir

con algn estndar de calidad. Asegrese de solicitar que le comprueben

este requisito cada vez que inicie un proceso de bsqueda de equipo. Por

ejemplo, cada vez son ms las compaas que buscan una certificacin ISO

9001 para poder ganar las licitaciones. La certificacin ISO 9001 es una de

las certificaciones de mayor peso a nivel mundial. ISNetworld ofrece una

base de datos que tiene como objetivo poner en contacto compaas

confiables que participan en la industria de la energa y otros mercados de

la tecnologa. Pregunte a su proveedor si forma parte de la red acreditada

de ISNetworld.

Procedimientos de calidad: Adems de ser miembro de una de lasmayores organizaciones QMS (Quality Managements Systems), los

fabricantes de equipos dinmicos deben ceirse a las normas de pruebas y

procedimientos de control de calidad. Solicite una copia de dichos

procedimientos y, si fuese necesario, pida a su proveedor que realice


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pruebas in situ para valorar las condiciones reales de operacin. Del mismo

modo, se recomienda ampliamente que los proyectos de gran envergadura

se sometan a una prueba in situ mediante un programa piloto o que se

sujeten a una prueba de aceptacin o validacin.

CheckPoint Pumps & Systems es el proveedor lder de soluciones de

produccin. Nuestra compaa disea, fabrica y comercializa las bombas deinyeccin de qumicos y los equipos ms confiables del mundo, adems de

fabricar paneles de control, sistemas de verificacin de presin, soluciones de

energa verde (ecolgica) y piezas para procesos. CheckPoint Pumps & Systems

se ha ganado la reputacin de ser una compaa confiable en la produccin de

petrleo, gas y en la industria de la refinera por lo que nuestros productos siempre

son la primera opcin cuando lo que se busca es calidad y confiabilidad. Nuestra

misin es reducir los gastos de operacin de nuestros clientes mediante el

incremento de la confianza en su correcto funcionamiento. Gracias a su presencia

a nivel mundial y a su filosofa de adaptacin a la cultura del cliente, CheckPoint

Pumps & Systems cuenta con la capacidad de responder a las necesidades de los

clientes industriales ms importantes y de mayor envergadura del mundo. Sin

embargo, nuestra compaa tiene el tamao perfecto para atender a sus clientes y

responder a sus necesidades una vez que ya se ha realizado la compra. En

CheckPoint ponemos nuestra reputacin y nuestro futuro en manos del excelente

desempeo de los productos que fabricamos y en el personal especializado que le

atender las 24 horas, los 7 das de la semana y los 365 das del ao.

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