PDVSA Exploracin y Produccin Occidente

PDVSA Exploracin y Produccin

Unidad de Produccin Occidente

Gerencia de Ciberntica

Gerencia de Automatizacin Industrial

Definicin de Proyectos de Automatizacin

CRITERIOS PARA EL DESARROLLO E IMPLANTACIN DE SOLUCIONES DE AUTOMATIZACIN EN ESTACIONES DE FLUJO Y MLTIPLES DE PRODUCCIN DE LA UNIDAD DE PRODUCCIN OCCIDENTE

DOCUMENTO AI-GGG-GG-2001-I0080, Revisin 0.

Preparado por:

Carlo Fiorenza

Rafael Vivas

Edgar Mota

Con la participacin de:

Eleazar Crdenas

Carlos Gonzlez

Antonio Urdaneta

JULIO, 2001

2

1

030/07/2001RevisinCF/GAGS

A30/10/2000InicialCF/RV/EMGS

REV. FECHAEMISIN PREPARADOREVISADOAPROBADO

NDICE GENERAL

51INTRODUCCIN

2ALCANCE53PROPSITO54DESCRIPCIN DEL PROCESO Y FILOSOFA DE OPERACIN64.1MLTIPLES DE RECOLECCIN o produccin.64.2SEPARADORES DE PRODUCCIN O GENERALES84.3SEPARADORES DE PRUEBA O DE MEDIDA94.4DEPURADOR104.5TANQUES DE compensacin O DE ALMACENAMIENTO DE CRUDO104.6BOMBAS DE TRANSFERENCIA DE CRUDO114.7SISTEMA DE INYECCIN DE QUMICA114.8SUMIDERO O FOSA DE RECOLECCIN DE LIQUIDOS114.9CALENTADORES (eSTACIONES DE FLUJO TIERRA)114.10SISTEMAS AUXILIARES135NIVELES DE AUTOMATIZACIN135.1Supervisin Bsica I145.2Supervisin Bsica II145.3Automatizacin Integral155.4Telemetra Bsica156NORMAS Y CDIGOS APLICABLES156.1DISEO DE INSTRUMENTACIN166.2DISEO DE ELECTRICIDAD176.3DISEO MECNICO196.4DISEO CIVIL197TECNOLOGA Y EQUIPOS208CRITERIOS GENERALES DE AUTOMATIZACIN219FUNCIONALIDADES REQUERIDAS229.1Mltiple de Produccin229.2Separadores Generales o de Produccin.229.3Separadores de Medida o Prueba.239.4Depurador239.5Sistema de Gas239.6Tanques de compensacin249.7Bombas de Transferencia de Crudo249.8Sistema de Inyeccin de Qumica259.9Sumidero o Fosa de Drenaje259.10CALENTADORES259.11Sistemas Auxiliares259.12Sistema de Cierre de Emergencia2610SOLUCIONES PROPUESTAS2610.1Control y Supervisin del Proceso2610.2Soluciones de Requerimientos de Seguridad3410.3Arquitectura del Sistema de Control3410.4CONFIDENCIALIDAD Y DERECHOS DE AUTOR36

NDICE DE TABLAS

23Tabla 1. Instrumentos utilizados para la Automatizacin de Estaciones de Flujo

NDICE DE FIGURAS

30Figura 1. Instrumentacin recomendada para un Separador de Prueba de dos Cmaras

Figura 2. Instrumentacin recomendada para un Separador de Prueba de dos Cmaras31Figura 3. Instrumentacin recomendada para un Depurador32Figura 4. Instrumentacin recomendada para el Sistema de Gas33Figura 5. Arquitectura del Sistema de Control38

1 INTRODUCCIN

En las dcadas 1980-90 las filiales de Petrleos de Venezuela emprendieron la ejecucin de Planes de Automatizacin Integrales de acuerdo a los requerimientos de sus organizaciones y alineados con las necesidades operacionales y de mercado. Estos planes incluyeron proyectos de modernizacin de las Estaciones de Flujo y todos los otros procesos asociados con la produccin y manejo del crudo, desde el cabezal del pozo hasta la entrega de crudo en los terminales de embarque.

Sin embargo en 1998, debido al proceso de integracin de todas las filiales en una sola Empresa corporativa, los criterios de automatizacin de las filiales fueron unificados por un equipo de especialistas y despus de hacerse de prctica comn estos criterios se publican en el presente informe como Criterios de PDVSA para la Automatizacin de Estaciones de Flujo, para que sirvan de base a los proyectos del Plan de Automatizacin de estas instalaciones en la Unidad de Produccin de Occidente.

2 ALCANCE

El presente trabajo cubre la definicin de criterios para la automatizacin de las Estaciones de Flujo Lago y Mltiples de Produccin, en la Unidad de Produccin Occidente. Se basa en las mejores prcticas implantadas para este tipo de instalaciones.

Este documento no pretende dar lineamientos relacionados con los equipos de procesos ni con sus protecciones ni elementos primarios de proteccin e indicacin local tales como vlvulas de alivio, disco de ruptura, manmetros y termmetros.

El documento presenta en primer lugar una breve descripcin del proceso, luego enumera los requerimientos operacionales y finalmente se discuten las soluciones recomendadas y su justificacin.

3 PROPSITO

El propsito del presente documento es servir de gua para el diseo e implantacin de soluciones de automatizacin en la Unidad de Produccin Occidente y facilitar a organizaciones ejecutoras de proyectos de Automatizacin la implantacin de soluciones probadas acorde a las normas y mejores prcticas de la corporacin, y favorecer el aprovechamiento de la infraestructura de automatizacin a custodios y mantenedores en beneficio de los intereses de la corporacin.

Los criterios que lo componen estn orientados hacia la maximizacin del rendimiento tcnico econmico de las soluciones, a la minimizacin de los tiempos de implantacin de las mismas y al optimo manejo de la seguridad, higiene y ambiente en las instalaciones.

Con el objeto de cumplir con este propsito su redaccin y terminologa debe ser mantenida sencilla, clara e inequvoca y su contenido debe ser mejorado en forma continua con las experiencias de campo, anlisis del desempeo de sistemas, as como la introduccin de nuevas tecnologas.

4 DESCRIPCIN DEL PROCESO Y FILOSOFA DE OPERACIN

Las estaciones de flujo son instalaciones donde se recolecta, mide y distribuye la produccin multifsica proveniente de los pozos asociados a esta instalacin. Se realiza la separacin gas - lquido de dicha produccin y se inicia el tratamiento qumico del crudo. Luego se enrutan los componentes separados hacia los patios de tanques (lquidos) y plantas compresoras (gas). Estas instalaciones estn constituidas bsicamente por equipos mayores con diseo y apariencia similar, el nmero de estos equipos vara dependiendo de la produccin a manejar por esa instalacin, nmero de pozos, nmero de etapas y presiones de separacin, la ubicacin geogrfica donde se encuentra y la necesidad de inyectar aditivos qumicos. A continuacin se describe brevemente el proceso, por rea o equipos principales dentro de la Estacin de Flujo.

4.1 MLTIPLES DE RECOLECCIN o produccin.

4.1.1 Estaciones de Flujo Lago

Para la recoleccin de la produccin proveniente de los pozos, se cuenta con mltiples de recepcin, donde las lneas provenientes de los pozos o los mltiples de produccin son conectadas independientemente, bien a un cabezal comn a todos los pozos denominado cabezal de produccin, o a otro cabezal exclusivo para la ejecucin de pruebas de un pozo a la vez denominado cabezal de prueba, de all, el fluido se enruta hacia el sistema de separacin o a los separadores de medida para la prueba de pozos.

En el cabezal de produccin se inicia el tratamiento qumico (sistemas de inyeccin de qumica deshidratante y/o de qumica antiespumante ).

En las estaciones de flujo, ubicadas en el Lago de Maracaibo el Mltiple de Produccin est conformado por un (1) tubo para prueba y hasta dos (2) de produccin. El tubo de prueba tambin se denomina Mltiple de medida o prueba, es usado para dirigir el flujo de un pozo, en particular, hacia el separador de medida con el objeto de evaluar su produccin. Este mltiple puede operar con todos los pozos de la estacin. En el caso de ser dos para produccin se discriminan as:

a) Mltiple de produccin de alta presin:

Hacia este mltiple convergen los pozos que fluyen con presiones altas, cercanas a las 230 PSIG.

b) Mltiple de produccin de baja presin:

Hacia este mltiple convergen los pozos que fluyen con presiones bajas, cercanas a las 80 PSIG.

Cada lnea de flujo proveniente de los pozos posee un juego de tres vlvulas manuales que permiten alinear los pozos a cualquiera de los tres mltiples antes descritos.

4.1.2 Estaciones de Flujo Tierra

En las estaciones de flujo tierra el mltiple est formado generalmente por tres (3) lneas paralelas que reciben el nombre de: Mltiple Produccin, Mltiple de Prueba, y Mltiple Caliente.

A nivel de Mltiple de Recoleccin, cada lnea de flujo proveniente de los pozos posee un juego de tres (03) vlvulas que permiten alinear los pozos a cualquiera de las tres mltiples descritos a continuacin.

a) Mltiple de Produccin:

Aqu convergen todos los pozos que fluyen hacia la estacin, con temperaturas cercanas a los 110 120 F; con la finalidad de recolectarlos y alinearlos hacia los separadores de produccin.

b) Mltiple de Medida o Prueba

Usado para aislar la produccin individual de un pozo en particular con objeto de evaluar medir su produccin.

c) Mltiple de Produccin Caliente

Usado para manejar la produccin de aquellos pozos calientes recin inyectados con vapor, con temperaturas cercanas a los 180 F.

d) Mltiple Extendido Espina de Pescado

Son los cabezales donde convergen todas las lneas de flujo provenientes de los pozos asociados a este mltiple, ubicado fuera de la estacin de flujo.

Estn formado generalmente por dos (2) lneas paralelas que reciben el nombre de: Mltiple Extendido de Produccin, y Mltiple Extendido de Prueba.

A nivel de cada Mltiple Extendido (espina de pescado), cada lnea de flujo proveniente de los pozos posee un juego de dos (02) vlvulas que permiten alinear los pozos a cualquiera de las dos lneas abajo descritas.

d.1) Mltiple Extendido (Espina de Pescado) de Produccin:

Aqu convergen todos los pozos que fluyen hacia la estacin, con la finalidad de recolectarlos y alinearlos hacia los separadores de produccin.

d.2) Mltiple Extendido (Espina de Pescado) de Medida Prueba

Usado para aislar la produccin individual de un pozo en particular con objeto de evaluar medir su produccin.

4.2 SEPARADORES DE PRODUCCIN O GENERALES

En sta seccin se lleva a cabo una de las funciones principales de la estacin de flujo, la cual consiste en separar del crudo la fase gaseosa (gas) de la fase lquida (petrleo, agua y sedimentos), utilizando para ello, recipientes cilndricos que reciben el nombre de "Separadores de Produccin o Generales". Estos separadores cuentan con un sistema de control de nivel que evita el paso de lquidos al sistema de gas de la instalacin. Adicionalmente, consta con un sistema de proteccin el cual difiere entre las antiguas filiales.

En las Estaciones de la antigua Lagoven conseguimos un interruptor neumtico de nivel que acta como respaldo al sistema de control, y enva una seal para asegurar la apertura de la vlvula de descarga de lquidos del separador. En las Estaciones de la antigua Maraven, un interruptor elctrico de nivel acta sobre una vlvula solenoide para ordenar el cierre de la vlvula de entrada del separador.

En la mayora de las estaciones de flujo de la antigua Maraven, se aplica el esquema de separacin de dos etapas para pozos de alta presin, dirigiendo, inicialmente, el crudo a los separadores de alta, donde sufre una primera separacin; y a su salida, el crudo es mezclado con el proveniente del mltiple de baja presin y dirigido a los separadores de baja, donde el gas se separa por segunda vez del crudo y el lquido aqu resultante, es dirigido, finalmente, a los tanques de almacenamiento temporal, donde el gas remanente en el petrleo es enviado a la atmsfera.

El gas obtenido en esta etapa de separacin, es recolectado y dirigido hacia el depurador para otra etapa de separacin, los lquidos obtenidos en este proceso se envan a los tanques y el gas se enva al sistema de recoleccin hacia las Plantas de Compresin. La presin de la instalacin es mantenida al mismo valor que la presin en la lnea de recoleccin, esta presin (presin de la instalacin) es limitada por una vlvula de control que permite ventear si la presin excede valores prefijados.

En las Estaciones de Flujo de la antigua Lagoven y en las Estaciones Tierra se realiza, normalmente, una sola etapa de separacin de los fluidos de produccin, adems de la etapa de depuracin.

4.3 SEPARADORES DE PRUEBA O DE MEDIDA

El separador de medida o prueba, funciona en una forma similar a los separadores de produccin, solo que este es usado por el pozo que est siendo sometido a prueba, con el objetivo de cuantificar los volmenes de liquido y gas asociado a cada pozo.

Existen dos tipos de separadores de prueba: de una cmara y de dos cmaras. A continuacin se explica su funcionamiento.

4.3.1 Separador de dos cmaras:

El separador de dos cmaras opera con una cmara superior y otra inferior, las cuales se encuentran unidas por medio de una vlvula. La cmara superior separa el gas del lquido y la inferior mide el volumen contenido entre sus interruptores de alto y bajo nivel. Cuando llega a su nivel superior, la cmara inferior descarga el lquido hacia la lnea que lo transportar al tanque de almacenamiento; mientras esto sucede, la vlvula de interconexin entre ambas cmaras se cierra y la cmara superior continua recibiendo el fluido de produccin. El nmero de descargas se conoce comnmente como golpes o vaciados, los cuales se acumulan durante el tiempo que dura la prueba, de manera que el volumen total se calcula contando el nmero de golpes ejecutados durante la prueba. Tanto el gas como el lquido producido por el pozo son integrados al resto de la produccin una vez se efectan las mediciones en el separador de pruebas.

4.3.2 Separador de una cmara

El separador de una cmara opera en una forma muy similar, la diferencia es que el separador recibe el fluido del pozo, posee un control de nivel, el cual se ajusta para que efecte el vaciado una vez que llegue el nivel al punto de ajuste prefijado. El nmero de vaciados se cuentan durante el perodo que dura la prueba para conocer la produccin de lquidos del pozo. El gas que viene del pozo es medido y al final de la prueba se calcula el volumen producido por da.

4.4 DEPURADOR

El Depurador es un recipiente con caractersticas fsicas similares a los separadores, pero con elementos fsicos internos adicionales que permiten eliminar los restos de las partculas de lquido en suspensin en el gas proveniente de los separadores y purificarlo antes de enviarlo a las Plantas Compresoras. En la descarga superior de los depuradores se realiza la medicin del gas total producido en la instalacin. Estos cuentan con un control del nivel de lquidos en el recipiente, mediante su descarga a los tanques de almacenamiento de lquidos.

En las Estaciones los depuradores. tienen un sistema de proteccin que consta de un interruptor neumtico de nivel que acta como respaldo al sistema de control, y enva una seal para asegurar la apertura de las vlvulas de descarga de lquidos. Una vlvula de control de presin instalada a la descarga del Depurador (lnea de recoleccin) permite mantener la presin en la instalacin en un valor prefijado, si esta presin excede este valor, el gas es venteado al ambiente, por medio de la vlvula de venteo de la instalacin.

En el caso de dos etapas el nivel del liquido es drenado en el caso de alta a los separadores de baja presin y los depuradores de baja presin descargan a la fosa de recoleccin.

4.5 TANQUES DE compensacin O DE ALMACENAMIENTO DE CRUDO

Los tanques de compensacin son los recipientes destinados al almacenamiento temporal del crudo proveniente de los separadores. El crudo almacenado en los tanques alimenta la succin de las bombas de transferencia, que lo bombean hacia tierra. Los tanques cuentan con un sistema de control de nivel, conformado por interruptores de nivel y/o transmisores de nivel que cumple con la funcin de parar las bombas para evitar la succin en vaco, o encender las bombas para evitar el derrame del crudo, dependiendo de la altura en la cual se encuentre el nivel de los tanques.

En las Estaciones de Flujo que por razones de proceso pudieran presurizarse (ExMaraven) se usa un sistema de proteccin por alta presin en el tanque, la cual al actuar cierra la estacin de flujo. En algunas segregaciones, que presentan alto contenido de arena o sedimentos, se utilizan los tanques de compensacin operando uno como decantador y el otro para el sistema de bombeo.

4.6 BOMBAS DE TRANSFERENCIA DE CRUDO

Las bombas de transferencia de crudo son las encargadas de succionar e impulsar el crudo a travs de la lnea de bombeo, hacia la red de recoleccin de crudo para finalmente desembocar en los patios de tanques.

Para mover la bomba normalmente se usan motores elctricos; sin embargo, tambin se utilizan equipos de expansin de gas o combustin interna. Por lo general, las bombas son del tipo reciprocante (desplazamiento positivo), pero tambin las hay centrfugas acopladas a los motores elctricos, aunque an se encuentran motores de expansin de gas, los cuales se estn reemplazando por motores elctricos y de combustin interna a gas.

4.7 SISTEMA DE INYECCIN DE QUMICA

Para minimizar la formacin de emulsiones en las lneas de bombeo, y facilitar la separacin de crudo y agua en los patios de tanques, se inyectan productos deshidratantes o demulsificantes en algunas estaciones situadas en sitios estratgicos de la red de recoleccin de crudo. Estos son inyectados en puntos ubicados en los mltiples de produccin, y cumpliendo con la tasa recomendada por el grupo de tratamiento qumico, el cual evala peridicamente el proceso de deshidratacin.

Adicionalmente, en algunas estaciones que manejan crudo que se caracteriza por tener presencia de espuma, se cuenta con la inyeccin de qumica antiespumante, normalmente silicone. El sistema de inyeccin de qumica esta constituido, generalmente, por un tanque de almacenamiento, dos bombas elctricas y una de gas natural que servir como respaldo a las bombas elctricas.

4.8 SUMIDERO O FOSA DE RECOLECCIN DE LIQUIDOS

Para recuperar los volmenes de crudo y aceite que puedan derramarse en la plataforma de la instalacin, existe en las estaciones un sumidero y un sistema recolector de derrame, constituido por bandejas y una red de ductos y tuberas. Consta de un tanque ubicado en la parte ms baja de la estacin y una bomba que permite enviar los lquidos aqu contenidos a los tanques principales de almacenamiento de crudo.

4.9 CALENTADORES (eSTACIONES DE FLUJO TIERRA)

Son los equipos utilizados para aumentar la temperatura del crudo que llega a la estacin desde una temperatura promedio de entrada de 120 F hasta una temperatura promedio de salida de 180 F, con la finalidad de disminuir la viscosidad del crudo y de esta manera facilitar su transporte. Por lo general existen en la estacin calentadores del tipo fuego directo y pirotubulares.

4.9.1 Partes de un Calentador tipo Pirotubular

4.9.1.1 Recipiente a Presin:

Es la estructura metlica en forma de cilindro instalado horizontalmente, donde se realiza el proceso de calentamiento del crudo.

4.9.1.2 Tubo de Fuego:

Es el tubo en forma de U instalado dentro del recipiente, donde circulan los gases calientes producto de la combustin, el cual se utiliza para calentar el crudo que circula por la parte interna del recipiente metlico y externa al tubo de fuego.

4.9.1.3 Quemadores:

Son los elementos que mezclan en la proporcin adecuada el gas con el aire, a fin de formar una mezcla combustible que al contacto con la llama se enciende mantenindose estable, generando altas temperaturas dentro del hogar del calentador.

4.9.1.4 Pilotos:

Son tambin elementos que mezclan en la proporcin adecuada el gas con el aire, al igual que los quemadores; formando una mezcla combustible que al contacto con la llama se enciende mantenindose muy pequea. Esta llama permite encender el quemador.

4.9.1.5 Chimenea:

Son ductos circulares ubicados en la parte superior de la estructura de los tubos de fuego saliente del equipo y su funcin es canalizar los productos de la combustin (gases de escape) hacia la atmsfera, debido a la fuerza ascensional originada por la alta temperatura de los mismos.

4.9.1.6 Sistema de Gas:

El sistema de gas combustible para los calentadores est formado por un conjunto de elementos (depurador, vlvulas, reguladores, termmetros, manmetros, vlvulas de bloqueo, solenoides, etc.) que permiten transportar/ conectar el gas desde la red principal de alimentacin hasta el quemador.

4.9.2 Modo de Operacin:

El sistema de calentamiento en las estaciones de flujo esta formado por calentadores tipo horizontal, generalmente de fuego pirotubulares; cuyas capacidades varan desde 2 MMBTU/Hr hasta 3.5 MMBTU/Hr.

El sistema de calentamiento maneja el crudo pesado que descargan los separadores de produccin al cabezal conectado a la entrada de los calentadores. Luego de producirse el calentamiento del crudo en unos 60 F durante 12 minutos aproximadamente, este es descargado a otro cabezal que lleva dicho crudo a los tanques de produccin.

Los cabezales para el suministro y descarga de crudo a los calentadores estn unidos por una lnea de desvo para proteger de sobre presin los calentadores.

En los calentadores tipo pirotubulares, el crudo circula por la parte interna del recipiente metlico y los gases calientes producto de la combustin por la parte interna del tubo de fuego.

4.10 SISTEMAS AUXILIARES

Los sistemas auxiliares sirven de apoyo a los procesos involucrados en las estaciones de flujo, entre los cuales se encuentran el sistema elctrico, el sistema de proteccin catdica y el paquete de gas de instrumentos.

Normalmente las estaciones se alimentan a una tensin de 12,47 Kv y poseen un transformador para llevar esta tensin a 480 voltios; a este voltaje se alimentan los motores de las bombas de crudo. Adicionalmente, existen transformadores de 480/120 voltios para alimentar los servicios auxiliares tales como iluminacin y proteccin catdica.

5 NIVELES DE AUTOMATIZACIN

De acuerdo a lo establecido en el plan de automatizacin se ha clasificado el nivel de automatizacin de las Estaciones de Fluojo de acuerdo a las funciones de supervisin y control implantadas. Es importante aclarar que estos niveles no son rgidos, es decir, puede haber combinaciones entre ellos. A continuacin se indican las funciones de supervisin y control que incluye cada nivel.

5.1 Supervisin Bsica I

La Supervisin Bsica I (SB-I) incluye la instalacin de un PLC y la supervisin de las siguientes seales:

a) Presin a la descarga de las bombas de crudo.

b) Presin de separacin.

c) Nivel de tanques de almacenamiento de crudo. (Supervisin y alarmas)

d) Estado de operacin de las bombas de crudo (encendida-apagada).

e) Estado y accionamiento de los seccionadores del sistema de 12,47 Kv (donde exista).

f) Falla alimentacin elctrica 440 VAC.

5.2 Supervisin Bsica II

La Supervisin Bsica II (SB-2), es la ampliacin de las seales supervisadas en el nivel I, se adicionan las seales siguientes:

a) Nivel en separadores de produccin.

b) Nivel en depuradores.

c) Medicin del gas total.

d) Supervisin del separador de prueba (posibilidad de prueba manual), nivel, presin y medicin de flujo de gas y lquidos.

e) Control local/remoto de bombas de crudo.

f) Supervisin y control del sistema de inyeccin de qumica.

g) Control de las vlvulas de gas a recoleccin y de venteo.

h) Medicin a la descarga de la estacin de la produccin de crudo y el % de agua.

i) Presin de los separadores de produccin.

j) Supervisin de Calentadores

k) Supervisin centralizada local mediante la interfaz hombre-mquina fija.

La caracterstica principal de los niveles de supervisin bsica es que no requieren, generalmente, de modificaciones mecnicas mayores.

5.3 Automatizacin Integral

Este nivel incluye la supervisin de todas las seales mencionadas en los niveles anteriores y adicionalmente cubre lo siguiente:

a) Prueba automtica de pozos. Contempla la automatizacin del mltiple de produccin.

b) Medicin de corte de agua en los separadores de prueba.

c) Inclusin de la medicin de gas total/recoleccin o venteo, en donde no exista.

d) Inclusin de alarmas y protecciones por nivel en recipientes, donde no exista

e) Apertura y cierre local/remoto de los separadores de produccin.

5.4 Telemetra Bsica

Actualmente todava se consiguen instalaciones en un nivel que se supervisan slo seales discretas, este nivel se conoce como Telemetra Bsica. El equipamiento consiste en una RTU y se supervisan las seales siguientes:

a) Alarma de alto nivel en tanques de almacenamiento

b) Falla 440 Vac

c) Estado y accionamiento de los seccionadores del sistema de 12,47 Kv (donde exista).

d) Posicin de la vlvula de venteo

e) Estado de operacin de las bombas de crudo.

f) Estado de la vlvula entrada de los separadores de produccin.

6 NORMAS Y CDIGOS APLICABLES

Las soluciones de Automatizacin de la Unidad de Produccin Occidente debern disearse, construirse, instalarse, ponerse en servicio de acuerdo a las mejores prcticas de Ingeniera usadas internamente en la corporacin (Normas PDVSA) y las normas externas nacionales e internacionales establecidas como prctica comn en la gerencia de Automatizacin Industrial e Ingeniera de Proyectos. En caso de existir duda de las normas a aplicar en reas de nuevas tecnologas en escenarios sin soluciones estandarizadas, se usar la mejor propuesta tcnica, seleccionada con sentido critico y criterio de seguridad, basada en la norma aplicable ms exigente, que garantice la correcta operacin de las soluciones Automatizadas; manteniendo altos niveles de disponibilidad, confiabilidad y seguridad en los sistemas nuevos y sin causar degradacin a la funcionalidad existente y la eficiencia optima de los procesos de produccin cumpliendo con las normas de SHA de la corporacin.

En el proceso de desarrollo y ejecucin de las soluciones de Automatizacin los ejecutores de las actividades estn obligados a utilizar correctamente las normas y la mejores prcticas corporativas insertas en este documento y las previamente emitidas por Ciberntica, Sin embargo la gerencia de Automatizacin Industrial Automatizacin deber tomar las acciones necesarias para garantizar el fiel cumplimiento de las mismas, con el objeto de mantener altos niveles de rentabilidad de proyectos, alta eficiencia en la plataforma de Automatizacin y alto nivel de satisfaccin de los usuarios de los sistemas Automatizados.

Las principales normas a aplicar en las diferentes disciplinas involucradas en Proyectos de Automatizacin de estaciones de Flujo son las siguientes:

6.1 DISEO DE INSTRUMENTACIN

Todos los sistemas de instrumentacin a ser utilizados el desarrollo en implantacin de Proyectos de Automatizacin Industrial en Estaciones de Flujo en la Unidad de Produccin Occidente deben ser diseados, instalados e inspeccionados, de acuerdo con los lineamientos descritos en las "Normas de Instrumentacin", contenidas en el Volumen 9, Tomo I y II, del Manual de Ingeniera de Diseo, MID de PDVSA.

A continuacin se indican las normas PDVSA y otras normas de institutos independientes externos, que son uso comn en los proyectos de Automatizacin Industrial en Estaciones de Flujo e instalaciones petroleras de la Unidad de Produccin Occidente. Las normativas indicadas son guas de uso obligatorio y deben ser aplicadas en su totalidad por parte de ejecutores de la Ingeniera de Detalle y Construccin y puesta en servicio de los proyectos.

INSTITUCINNORMADESCRIPCIN

PDVSA

PETRLEOS DE VENEZUELA, S.AK-301, K-302, K-304, K-307, K-330, K-334, K-331, N-201. IR-I-01, IR-I-02Manual de Ingeniera de Diseo(MID) - Volumen 9.

Manual de Ingeniera de Riesgos - Volumen II

API

AMERICAN PETROLEUM INSTITUTERP-550Manual on Installation of Refinery Instruments and Control Systems.

ISA

INSTRUMENT SOCIETY OF AMERICAS5.1Instrumentation Symbols and Identification.

PIP

PROCESS INDUSTRY PRACTICES

COVENIN

COMISIN VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES200Cdigo Elctrico Nacional.

Tabla 1. Normas y Cdigos Aplicables (Instrumentacin)

En caso de discrepancia entre las normas y este documento, prevalecer lo establecido en este documento.

6.2 DISEO DE ELECTRICIDAD

A continuacin se indican las normas PDVSA y otras normas de institutos independientes externos de mayor aplicacin en la elaboracin de diseos de equipos elctricos, en los proyectos de Automatizacin Industrial en Estaciones de Flujo e instalaciones petroleras de la Unidad de Produccin Occidente. Las normativas indicadas son guas de uso obligatorio y deben ser aplicadas en su totalidad por parte de ejecutores de la Ingeniera de Detalle, Construccin y puesta en servicio de los proyectos:

INSTITUCINNORMA / DESCRIPCIN

PDVSA

PETROLEOS DE VENEZUELA, S.AManual de Ingeniera de Diseo(MID):

- Volumen 4: N-201, N-241

- Volumen 9: K-330, K-331, K-334

ANSI

AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTEC37.01 C.57.12.00-80

C37.04 C.57.12.14-82

C37.06 C.57.12.80-78

C37.09a C.57.12.90-80

C37.10 C.57.98.86

C37.20 a,b y c

C37.2 C37.090

C37.100 C37.050

C37.013 Z55.1

IEC

INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSIONPublicaciones 137, 185, 186, 298, 470, 694

IPCEA

INSULATED POWER CABLE ENGINEERS ASSOCIATIONS.61.406

ASTM

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS

NFPA

NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION

IEEE

INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS

NEMA

NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTURERS ASSOCIATION

ASA

AMERICAN STANDARD ASSOCIATION

PIP

PROCESS INDUSTRY PRACTICES

COVENIN

COMISION VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES200 / Cdigo Elctrico Nacional.

Tabla 2. Normas y Cdigos Aplicables (Electricidad)

En caso de discrepancia entre las normas y este documento, prevalecer lo establecido en este documento.

6.3 DISEO MECNICO

A continuacin se indican las normas PDVSA y otras normas de institutos independientes externos, de mayor aplicacin en la elaboracin de diseos Mecnicos en los proyectos de Automatizacin Industrial en Estaciones de Flujo en la Unidad de Produccin Occidente. Las normativas indicadas son guas de uso obligatorio y deben ser aplicadas en su totalidad por parte de ejecutores de la Ingeniera de Detalle, Construccin y puesta en servicio de los proyectos:

INSTITUTODESCRIPCIN

PDVSAManual de Ingeniera de Diseo.

Normas Tcnicas PDVSA

COVENINComisin Venezolana de Normas Industriales

ANSIAmerican National Standards Institute

ASTMAmerican Society for Testing and Materials

AWSAmerican Welding Society

Tabla 3. Normas y Cdigos Aplicables

6.4 DISEO CIVIL

A continuacin se indican las normas de mayor aplicacin en la elaboracin de diseos civiles, para el caso de la automatizacin de Estaciones de Flujo en la Unidad de Produccin Occidente, entendindose que las dems normas no indicadas forman parte integral de las normas y procedimientos operacionales de PDVSA e igualmente deben ser consideradas en su totalidad en el alcance del presente trabajo, indicndose que estas normativas son guas pero la responsabilidad de la aplicacin de dichas normas deben ser tomadas integralmente en la etapa de Ingeniera de Detalle y Construccin:

INSTITUTODESCRIPCIN

PDVSA Manual de Ingeniera de Diseo.

Normas Tcnicas PDVSA

COVENINComisin Venezolana de Normas Industriales.

Estructuras de Aceros para Edificaciones.

ANSIAmerican National Standards Institute.

ASTMAmerican Society for Testing and Materials.

ASCEAmerican Society of Civil Engineers.

AISCAmerican Institute of Steel Construction, INC.

Manual of Steel Construction.

SSPCSteel Structures Painting Council.

Tabla 4. Normas y Cdigos Aplicables (Civil)

7 TECNOLOGA Y EQUIPOS

Los equipos comnmente usados en el los proyectos de han sido normalizados mediante la aplicacin sistemtica en los proyectos de Automatizacin de la Lista de Marcas Estandarizadas en la Unidad de Produccin Occidente. Esta lista la actualiza peridicamente el Comit de Estandarizacin, el cual esta compuesto por representantes de las organizaciones tcnicas de la UPO. De manera referencial a continuacin se listan los equipos que estn incluidos en la fecha de emisin de este informe:

FUNCIN O EQUIPOMARCAS/MODELOS/TECNOLOGA

Transmisores de presin, flujo y temperatura.Rosemount, Smar, Moore

Analizador de porcentaje de aguaPhase Dynamics, H2OIL de Honeywell

Vlvulas de tres vasDeZurik, Durco, Xomox

Actuadores elctricos prueba de pozosRotork, Limitorque.

Medicin de flujo de crudo a la descarga de la estacinMsico (Micromotion).

Ultrasnico tiempo de trnsito [Alphasonics (Panametrics), Controlotron]

Ultrasnico Doppler (Panametrics, Polysonic)

Placa orificio

Interfaz Humano Mquina (IHM)Datapanel

Interruptores electrnicos de nivelDrexelbrook

Interruptores elctricos de nivelMagnetrol (recipientes)

Moore (para crudo pesado EF- TEP)

Invalco (tanques de almacenamiento)

Interruptores neumticos de nivelMagnetrol (usado en recipientes)

Interruptores de presinUE, CCS

Transmisor de posicin de vlvulasWestlock, Jordan

Convertidor I/PFisher 546

Control de nivel neumticoKim-Ray, Fisher, Masoneilan

Controladores programablesPLC- GE Fanuc serie 90/30 (SB-I y SB-II)

PLC- GE Fanuc serie 90/70 (Integral)

PLC- TI Siemmens serie 505 (SB-II e Integral)

PLC Allen Bradley 5/40 (Integral)

RTU Bristol Babcock DPC-3330: usada para comunicar la informacin de la estacin con el SCADA.

PLC- Modicon

Medicin de flujo de gas en separadores de prueba.Vortex

Placa orificio.

Medicin de flujo de gas a la salida de la estacinPlaca orificio.

Annubar

Tabla 1. Instrumentos utilizados para la Automatizacin de Estaciones de Flujo

8 CRITERIOS GENERALES DE AUTOMATIZACIN

A continuacin se detallan los criterios para la automatizacin de las estaciones de flujo. Estos cubren las funciones de supervisin, medicin, control y proteccin que deben ser implantadas en dichas instalaciones, adicionalmente se incluyen los requerimientos funcionales y de mantenimiento necesarios para los equipos de automatizacin.

Como criterios generales se establecen los siguientes:

a) Autonoma operacional. La operacin de los esquemas de control y proteccin a nivel de la Instalacin y Equipos mayores de proceso, no deben depender de sistema supervisorio remoto o infraestructura de telecomunicaciones.

b) El diseo del sistema de control y proteccin debe garantizar la ejecucin de las funciones bsicas de control y proteccin, y permitir en forma segura la continuidad operacional de la estacin de Flujo la de la Estacin, ante falla de los sistemas de operacin remota y sistema de control central de la instalacin.

c) El nivel de automatizacin a implantar en una instalacin estar definido por:

Rentabilidad

Vida til de la instalacin

Anlisis de riesgo de la instalacin en su entorno.

d) El nivel de respaldo y tolerancia a fallas del sistema de proteccin de la Estacin de Flujo deber ser dimensionado de acuerdo con la norma corporativa K-336 y en ningn caso tendr un SIL (safety instument level) menor que la que resulte del anlisis de riesgo de esa instalacin en su entorno. El anlisis de riesgo deber ser ejecutado de acuerdo a la norma IR-S-02.

e) Todos los niveles de definidos de automatizacin (SB-I, SB-2 e Integral) deben integrarse a la arquitectura global de sistemas de Occidente.

f) Maximizar el uso de redes de campo probadas y mdulos remotos de equipos de control.

g) Maximizar el uso de la infraestructura de automatizacin existente en la instalacin.

9 FUNCIONALIDADES REQUERIDAS

Seguidamente se listan las facilidades de Automatizacin mnimas requeridas por rea de proceso o equipos mayores:

9.1 Mltiple de Produccin

a) Supervisin de la presin esttica en el cabezal de produccin.

b) Alineacin automtica del fluido proveniente de los pozos a los cabezales de prueba o de produccin para efectuar las pruebas automtica de los pozos.

c) Medicin de la condicin fluyente del pozo. (En evaluacin).

9.2 Separadores Generales o de Produccin.

a) Medicin e indicacin continua del nivel de lquido.

b) Medicin de presin.

c) Control de nivel de liquido en cada separador.

d) Alarma por bajo nivel

e) Alarma por alto nivel

f) Proteccin por muy alto nivel.

g) Proteccin por muy bajo nivel

h) Proteccin por alta presin en aquellos recipientes que poseen vlvula de cierre a la entrada.

i) Deteccin de slidos.

j) Apertura y cierre automtico de los separadores tanto local como remoto en aquellas instalaciones que estn diseadas para esta accin.

9.3 Separadores de Medida o Prueba.

a) Medicin de produccin de crudo bruta del pozo con un error menor al 2%

b) Medicin del flujo de gas total con un error menor al 3%.

c) Medicin del corte de agua con un error menor al 3%.

d) Medicin de presin.

e) Medicin de temperatura.

f) Medicin e indicacin de nivel de lquido.

g) Proteccin por muy alto nivel.

h) Proteccin por muy bajo nivel.

i) Proteccin por Alta Presin

9.4 Depurador

a) Medicin continua de nivel.

b) Control de nivel de lquido.

c) Alarma por alto nivel de lquido.

d) Alarma por bajo nivel de lquido.

e) Proteccin por alto nivel de lquido.

f) Proteccin por bajo nivel de liquido

9.5 Sistema de Gas

a) Medicin de flujo de gas total con un error menor al 3%.

b) Medicin de flujo de gas a recoleccin con un error menor al 3%.

c) Medicin del flujo de gas venteado con un error menor al 3%. (Se pueden medir dos corrientes de las tres corrientes (total, recoleccin y venteo) y la otra se estima).

d) Medicin de temperatura para compensacin del clculo de flujo.

e) Medicin de presin en cada uno de los puntos de medicin de flujo de gas.

f) Control de presin de la estacin por lnea de venteo.

g) Control de presin de la lnea de gas a recoleccin.

h) Indicacin de la posicin de las vlvulas de venteo y gas a recoleccin.

i) Control remoto de los puntos de ajuste del venteo.

j) Medicin de la presin de gas de instrumentos.

k) Medicin de la presin del sistema de recoleccin, aguas debajo de la vlvula de retencin.

9.6 Tanques de compensacin

a) Medicin de Nivel para el arranque y paro de las bombas.

b) Proteccin por muy alto y muy bajo nivel.

c) Deteccin de nivel de sedimentos.

En las estaciones de flujo que manejan altos niveles de riesgo de colapso en el tanque por presurizacin se tienen los requerimientos adicionales siguientes:

d) Medicin de presin del tanque.

e) Interruptor de posicin de la tapa del tanque (Abierta/Cerrada).

f) Proteccin del tanque por muy alta presin.

9.7 Bombas de Transferencia de Crudo

Los requerimientos de supervisin y control dependen de los esquemas y arreglos hidrulicos del sistema de bombeo, el cual es ajustado a las condiciones de operacin de cada estacin de flujo, en vista de esto a continuacin se listan requerimientos generales que debern considerarse, sin embargo la seleccin de los dispositivos de proteccin deber basarse en el anlisis de HASOP de la instalacin:

a) Estado de las bombas (encendido-apagado).

b) Modo de operacin de las bombas (auto-manual-off).

c) Falla elctrica de bomba (falla 440 Vac a nivel del arrancador).

d) Arranque y paro de bomba (local y remoto).

e) en lnea de bombeo.

f) Medicin de % de agua en lnea de bombeo con un error menor al 3 %.

g) Medicin de flujo en lnea de bombeo con un error menor al 1 %.

h) Proteccin de las bombas por bajo nivel.

i) Medicin de presin de Descarga en cada bomba (alarma alto y bajo), en caso de existir vlvulas de aislamiento entre bombas o de haber riesgo de prdida de la proteccin durante mantenimientos de una de las bombas conectadas al cabezal de descarga.

j) Proteccin de la bomba por alta presin de descarga.

k) Baja presin de succin (pre-carga y principal)

l) Falla general de bomba

m) Proteccin caja de engranaje (nivel aceite y temperatura)

n) Medicin de presin de la lnea de bombeo y Proteccin por alta presin, en caso de existir riesgo de presurizacin externa.

o) Control remoto del sistema de recirculacin del bombeo en caso de ser requerido.

9.8 Sistema de Inyeccin de Qumica a) Medicin de nivel de tanque de almacenamiento.

b) Medicin del volumen inyectado.

c) Control de dosificacin local y remoto

9.9 Sumidero o Fosa de Drenaje

Supervisin y control nivel de sumidero, incluir indicacin local.

9.10 CALENTADORES

a) Estado del Calentador (Encendido/Apagado).

b) Supervisin de la temperatura de salida del crudo.c) Supervisin de la temperatura de la chimenea y serpentn.d) Supervisin de la presin diferencial entre la salida y entrada.

9.11 Sistemas Auxiliares

a) Supervisin y control remoto de seccionadores.

b) Supervisin del estado de alimentacin elctrica (24 VDC, 48 VDC, 120 VAC, 440 VAC y frecuencia).c) Supervisin de corriente y voltaje sistema de proteccin catdica.

d) Habilitacin / Inhabilitacin de comando de arranque de bombas de acuerdo a frecuencia y voltaje.(Donde Aplique)

e) Alarma Deteccin de fuego.

f) Activacin remota de sistema de extincin (agua) de incendio (Donde aplique).

g) Deteccin de activacin de sistema extincin incendio en chimenea

h) Deteccin de atmsfera peligrosa.(Txico, Combustible)

i) Encendido de luces.

j) Deteccin de Intruso.

9.12 Sistema de Cierre de Emergencia

El cierre de la estacin deber ocurrir slo al presentarse uno de los eventos siguientes:

a) Muy alto nivel en tanques.

b) Paro remoto (desde el SCADA)

c) Paro local

d) Alta presin en el tanque

10 SOLUCIONES PROPUESTAS

Una vez revisados y analizados los criterios y requerimientos se proponen las siguientes soluciones generales:

a) Usar redes de campo con el objeto de disminuir los costos de cableado y aumentar la calidad y cantidad de la informacin suministrada por los instrumentos.

b) Ante fallas del equipo de control no se debe producir el cierre de la Estacin, para cumplir este objetivo los lazos de control deben ser locales.

A continuacin se describen las soluciones propuestas por reas de proceso o equipo principal atendiendo a los aspectos mencionados en los puntos 7 y 8.

10.1 Control y Supervisin del Proceso

10.1.1 Mltiple de Produccin

a) Utilizar transmisor de presin electrnico para monitorear la presin en el cabezal de produccin. Uno por cada seccin.

b) Utilizar actuadores elctricos para el direccionamiento del fluido de los pozos hacia el mltiple de produccin o prueba.

c) Utilizar vlvulas de dos vas, tres vas o multipuerto segn las caractersticas particulares de la aplicacin.

d) Usar una red de campo redundante basada en un sistema de dos hilos, para supervisar y controlar los actuadores elctricos.

e) Para determinar la condicin fluyente del pozo se ha estado usando un sensor basado en el principio de dispersin trmica, sin embargo, actualmente el grupo de Asesora y Tecnologa de Automatizacin est realizando una evaluacin de este sensor para recomendar la masificacin del mismo.

10.1.2 Separadores de Produccin o Generales

Para satisfacer los requerimientos en los separadores generales se recomiendan las acciones siguientes:

a) Utilizar transmisor de presin electrnico para la supervisin continua de la presin en el recipiente.

b) Utilizar transmisor de nivel electrnico para la supervisin continua de nivel. Usar transmisores bridados en casos de crudo pesado o muy viscosos a fin de evitar la obstruccin de la toma de proceso del transmisor.

c) Instalar un controlador de nivel para garantizar el control continuo de nivel en el recipiente y que permita el ajuste remoto del set-point. En virtud de los problemas que se han presentado en algunas Unidades de Explotacin con los controladores de nivel neumticos, se debe revisar cuidadosamente su seleccin y especificar instrumentos que soporten la presencia de crudo en el gas de instrumentos. Este punto se debe analizar con ms profundidad por un grupo conformado por representantes de Ingeniera de Instalaciones, Mantenimiento y Automatizacin para evaluar la utilizacin de controladores electrnicos.

d) Usar vlvulas de cierre hermtico (on-off) en la entrada a los separadores. Incluir indicacin de posicin. (Cuando aplique).

e) Los interruptores de nivel que han dado mejores resultados en la U.E. Tierra Este Pesado son del tipo flotador.

f) Para la funcin de proteccin por alto y bajo nivel, se han manejado dos opciones:

Utilizar interruptores de nivel neumticos para que acten directamente sobre las vlvulas de descarga o entrada (donde aplique).

Utilizar un transmisor de nivel de alta integridad y que se acte sobre la vlvulas a travs de vlvulas solenoides.(En evaluacin).

10.1.3 Separador de Prueba o de Medida

Para satisfacer los requerimientos, el separador de prueba o de medida, se recomienda lo siguiente:

a) Utilizar transmisor de nivel electrnico para la supervisin del nivel.

b) Usar medidor tipo Vortex para la medicin del flujo de gas, con compensacin por presin y temperatura. En caso que las condiciones de proceso no permitan la instalacin del Vortex, usar placa orificio.

c) Instalar medidor de % de agua a la descarga del separador.

d) Utilizar transmisor de presin esttica electrnico para supervisar la presin del recipiente durante las pruebas..

e) Interruptores de nivel electrnicos, tipo capacitivo, en la cmara inferior de los separadores de dos cmaras.

f) Usar interruptor de nivel elctricos o neumticos para las proteccin de alto nivel.

A continuacin se muestra la instrumentacin recomendada para un separador de prueba de dos cmaras:

Figura 1. Instrumentacin recomendada para un Separador de Prueba de dos Cmaras

A continuacin se muestra la instrumentacin recomendada para el separador de pruebas de una cmara:

Figura 2. Instrumentacin recomendada para un Separador de Prueba de dos Cmaras10.1.4 Depurador

Para satisfacer el requerimiento de supervisin, control y proteccin de los procesos manejados por estos recipientes, se contempla lo siguiente:

a) Utilizar un transmisor electrnico de nivel para la supervisin continua de la cantidad de lquido existente en el depurador.

b) Para la generacin de alarmas de nivel de lquido, existen dos posibilidades:

Instalacin de interruptores elctricos de alto y bajo nivel.

Generar las alarmas utilizando el transmisor de nivel

c) Para la proteccin por alto y bajo nivel se tienen las opciones siguientes:

Interruptores elctricos o neumticos, segn aplique.

A continuacin se muestra la instrumentacin recomendada para el depurador:

Figura 3. Instrumentacin recomendada para un Depurador

10.1.5 Sistema de Gas

Para satisfacer el requerimiento de supervisin y control de la presin de gas en la instalacin, las facilidades para la automatizacin del sistema de gas, son las siguientes:

a) Instalacin de transmisores electrnicos de flujo de gas para medir al menos dos de las tres corrientes: gas total a la salida del depurador, en la lnea de salida de gas a recoleccin y/o en la lnea de venteo. Se utilizar placa orificio o el annubar. Se evala el uso otro tipo de medidor que rena las caractersticas de bajas prdidas de presin, precisin similar o mejor a los actualmente utilizados y bajo costo de instalacin y mantenimiento. Una de las opciones que se evalan es medir el gas venteado a travs de la caracterizacin de la vlvula de venteo.

b) Instalacin de un transmisor electrnico de posicin, para indicar el porcentaje de apertura de la vlvula de venteo y la vlvula de gas al sistema de recoleccin y as poder diagnosticar su comportamiento.

c) Instalacin de un transmisor electrnico de temperatura y otro de presin esttica cuyas seales sern utilizadas para la compensacin en los clculos de flujo de gas total de la estacin y gas a recoleccin. de acuerdo a la disponibilidad de las tomas de proceso, el transmisor de temperatura se instalara en un depurador.

d) Efectuar el control de la presin de separacin basado en algoritmos de control PI ejecutados por Controladores independientes. Se ejecutarn dos lazos de control, uno para regular el gas a venteo y otro para el gas al sistema de recoleccin. Esta accin permitir el ajuste remoto de los parmetros de ambos lazos. Se debe discutir ms profundamente la necesidad de tener un sistema de control neumtico de respaldo para casos de falla de alguno de los elementos integrantes del control electrnico o para facilitar el mantenimiento de dichos elementos.

e) Instalacin de un transmisor electrnico de presin esttica para la medicin de la presin del sistema de recoleccin. Este debe instalarse aguas abajo de la vlvula de control de presin de gas al sistema de recoleccin, preferiblemente aguas abajo de la vlvula de retencin de la estacin, donde exista.

f) Instalacin de un transmisor electrnico de presin esttica para la medicin de la presin de suministro de gas a instrumentos.

A continuacin se muestra en forma esquemtica la instrumentacin recomendada para el sistema de gas.

Figura 4. Instrumentacin recomendada para el Sistema de Gas

10.1.6 Tanques de Compensacin

Para satisfacer el requerimiento de supervisin de nivel de crudo, se recomienda lo siguiente:

a) Instalar un transmisor electrnico de nivel para el control primario de encendido y apagado de bombas.

b) Instalacin de interruptores para detectar alto nivel de sedimentos en los tanques, se encuentra en etapa de evaluacin de la tecnologa para esta aplicacin.

c) Instalar transmisor de presin electrnico para monitorear la presin del tanque. Esta seal permitir, en conjunto con la seal de nivel de los separadores, detectar anomalas en el proceso.

d) Para la proteccin por alto nivel en los tanques se debe garantizar que las bombas de crudo arranquen antes de ordenar el cierre de la instalacin (si aplica), se tienen dos posibilidades:

Instalar interruptores elctricos de nivel requeridos para el control secundario o respaldo del encendido y apagado de las bombas de transferencia de crudo. Estos servirn tambin para generar las alarmas por alto y bajo nivel de lquidos en los tanques.

En el caso de que se requiera el cierre de la Estacin por alto nivel en los tanques se deben usar un interruptor de nivel, en un nivel ms bajo que el nivel de cierre, para que ordene el arranque de todas las bombas. Esta medida trata de evitar que se cierre la estacin por una falla en el PLC.

Instalar transmisor de nivel de alta integridad, para generar el cierre de la estacin a travs de un sistema Sistema Integrado de Seguridad (SIS).

10.1.7 Bombas de Transferencia de Crudo.

a) Implantacin de esquema alternancia del funcionamiento de las bombas, a fin de asegurar el uso uniforme de las unidades instaladas y evitar daos por funcionamiento excesivo o por falta de uso. Esto requiere la inclusin de comandos desde el Sistema de Control para permitir la conmutacin del estado de las bombas. Tambin se implantarn contadores de tiempo (software) de funcionamiento de las bombas por da.

b) Indicacin de estado de las bombas (encendida / apagada) y modo de operacin local (manual) / remoto (automtico).

c) Instalacin de transmisores electrnicos de presin esttica en el cabezal de descarga de las bombas de transferencia de crudo, a fin de supervisar las condiciones de operacin de estos equipos.

d) Instalacin de medidor de flujo, tipo coriolis a la descarga general de la estacin. En caso que las condiciones del proceso no permitan usar este medidor (caso EF de la U.E. Tierra Este Pesado) se considerar el uso de medidor ultrasnico.

e) Instalar medidor de corte de agua a la descarga de la estacin, a fin de monitorear el corte de agua de la instalacin y efectuar el clculo de la produccin neta.

f) Se quiere simplificar el circuito de control de las bombas de crudo por lo que se consultar con los grupos de Electricidad y Equipos Rotativos de Ingeniera de Instalaciones a fin de determinar cules son las protecciones requeridas por el conjunto motor-bomba.

10.1.8 Sistema de Inyeccin de Qumicos

Para satisfacer el requerimiento de dosificacin de la tasa de inyeccin de qumicos en aquellas instalaciones que cuenten con este sistema, se recomienda lo siguiente:

a) Utilizar un transmisor electrnico de nivel para determinar el volumen de qumicos existentes en los tanques respectivos, lo que permitir una mejor planificacin de la reposicin de qumicos en las estaciones.

b) Utilizar un interruptor de bajo nivel para proteccin de la bomba.

c) Utilizar un medidor de flujo de tecnologa coriolis o desplazamiento positivo para determinar la cantidad de qumica inyectada y controlar la tasa de inyeccin

d) Utilizar actuadores elctricos para el ajuste remoto de la tasa de inyeccin.

e) Controlar el arranque y paro de las bombas. Incluir la lgica de alternancia en la operacin de las bombas elctricas de inyeccin disponibles.

f) Supervisin del estado de las bombas de inyeccin.

10.1.9 Calentadores

Para satisfacer el requerimiento de automatizacin de calentadores en aquellas instalaciones que cuenten con este sistema, se recomienda lo siguiente:

a) Indicacin de estado del calentador (encendido / apagado ).

b) Instalacin de transmisores electrnicos de temperatura a la salida de crudo, en la chimenea y el serpentn, a fin de supervisar las condiciones de operacin de estos equipos.

c) Para medir la temperatura en la chimenea y el serpentn se utiliza termocuplas tipo piel de tubo.

10.2 Soluciones de Requerimientos de Seguridad

10.2.1 Cierre de Emergencia

Para cumplir con los requerimientos referentes al cierre de emergencia de las estaciones de flujo se tienen las acciones siguientes:

a) Cierre de los separadores de produccin (local/remoto).

En aquellos casos que no se cuenta con la facilidad de vlvulas a la entrada de los separadores de produccin se pueden tomar una o varias de las acciones siguientes:

b) Cierre de pozos que cuenten con vlvulas de seguridad de superficie con posibilidad de accionamiento remoto (WHM).

c) Cierre parcial o total de los pozos del mltiple de gas-lift.

d) Desenergizacin de plataforma BES.

El diseo del sistema de cierre de emergencia contempla las siguientes premisas:

El sistema debe ser tolerante a fallas o sea no deben haber cierres innecesarios o no requeridos.

Se instalar un Sistema Integral de Seguridad (SIS), para generar el cierre de la estacin, diseado bajo los requerimientos de un SIL determinado en el anlisis de riesgo de la instalacin. El sistema incluir comunicacin con el sistema de control.

10.3 Arquitectura del Sistema de Control

La arquitectura usada en las Estaciones de Flujo de las ex-filiales es diferente. En las instalaciones de la antigua Lagoven, se usaba un PLC para el control y comunicacin al Scada, los controles de nivel de los recipientes eran neumticos, las protecciones de alto y bajo nivel de recipientes se efectuaba por medio de interruptores neumticos.

En las instalaciones de la antigua Maraven, se usaba PLC para el control del proceso, este PLC se comunicaba con una RTU para la comunicacin al Scada. Adicionalmente, se tena un rel maestro el cual gobernaba el cierre de la estacin. Las alarmas y protecciones se efectuaban con interruptores elctricos.

Luego del anlisis realizado por el grupo que particip en la elaboracin de este documento, se proponen los criterios siguientes:

a) El componente principal del sistema de control ser una unidad integradora de control, independiente del sistema de cierre de emergencia. Esta unidad se encargar de controlar y supervisar el proceso, esto abarca las siguientes tareas:

Prueba automtica de pozos

Arranque y paros de bombas

Inyeccin de qumica

Control de presin (Venteo)

Estado de los equipos del proceso.

Arranque de la estacin de flujo

Supervisin y control del sistema elctrico

Condicin fluyente de los pozos

Comunicacin va radio con el SCADA.

b) Fallas en el sistema de control no deben ocasionar el cierre de la estacin, es decir, la misma debe continuar operando normalmente.

c) Los lazos de control deben ser distribuidos. Actualmente se revisa con qu tecnologa.(electrnico o neumtico).

d) Usar redes de campo para la recoleccin de toda la informacin que se maneja en la estacin. Actualmente se ha usado Hart para los transmisores electrnicos, se evaluar el uso de otras redes Profibus, Fieldbus,etc.

e) Usar un sistema independiente para manejar el cierre de emergencia de la instalacin. Este sistema debe tener alta disponibilidad y confiabilidad.

f) Usar interfaz local (IHM). Hasta ahora se propone el uso del Datapanel modelo 240E.

En la siguiente figura se muestra en forma esquemtica la arquitectura propuesta:

Figura 5. Arquitectura del Sistema de Control

10.4 CONFIDENCIALIDAD Y DERECHOS DE AUTOR

El presente informe es propiedad de PDVSA Petrleo S.A, contienen los criterios de Automatizacin generados por la gerencia de Automatizacin Industrial para ser usados en la definicin desarrollo, implantacin, operacin y mantenimiento de soluciones de Automatizacin de la Unidad de Produccin Occidente. Pueden ser usados dentro de la corporacin PDVSA en proyectos de Automatizacin, sin que esto implique responsabilidad de los autores sobre la funcionalidad de las soluciones especificas insertas en este documento, salvo en los casos donde se le da respaldo especifico por escrito del cuerpo de asesores de la organizacin.

El uso y reproduccin parcial o total de los criterios de Automatizacin no esta permitido a empresas propiedad de terceros no autorizados en forma escrita por PDVSA. La violacin de esta prohibicin deja expuesto a cualquier tercero que la infrinja a la pena que establezca la ley de proteccin a los derechos de autor.

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