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Yo, Ing. Jorge Pazmiño Urquizo
DIRECTOR DE TRABAJO DE TITULACIÓN CERTIFICO: Que el presente Trabajo Profesional realizado por el estudiante señor Ismael Antonio Garrido Mejía sobre el tema: “AUTOMATIZACIÓN DEL ARRANQUE DE LAS BOMBAS GP‐91.01/02/03, DEL SISTEMA DE CONTRA INCENDIOS DE LA PLANTA DE GAS DEL CIS (COMPLEJO INDUSTRIAL SHUSHUFINDI).”, ha sido revisado por el suscrito, por lo que he podido constatar que cumple con todos los requisitos establecidos por la Universidad para esta clase de trabajos, por lo que autorizo su presentación. Quito, Mayo de 2011 Ing. Jorge Pazmiño DIRECTOR
DECLARACIÓN DE AUTORÍA Las ideas emitidas en el contenido del informe final del presente Trabajo de Titulación, son de exclusiva responsabilidad del autor. Ismael Antonio Garrido Mejía
AGRADECIMIENTO Agradezco a la Universidad Tecnológica Equinoccial por haberme brindado la oportunidad de obtener un Título Profesional, a los Señores Profesores, a los compañeros y amigos que tuve el placer de conocer durante el desarrollo de mi carrera; a mis Padres que sin la ayuda de ellos, los valores inculcados y el amor brindado no hubiera logrado seguir por el camino del bien y la superación. A mi esposa Evelin que gracias a su apoyo y confianza me empujó para terminar un trabajo que se me hacía duro de realizar. Al Ing. Jorge Pazmiño por toda la ayuda prestada y su valiosa asesoría, a todos aquellos que en su debido momento me brindaron soporte y que fueron el sostén para que este humilde servidor continúe y logre cumplir una de sus metas en la vida. Al personal técnico operativo del CIS, funcionarios de los departamentos de Seguridad Industrial, Mantenimiento Eléctrico y Mantenimiento Instrumentación, personas que me brindaron una mano y me dieron todo el soporte técnico para realizar el presente Trabajo de Titulación. A todos ustedes muchas Gracias.
DEDICATORIA Les dedico este trabajo y todos los esfuerzos que realizo en la vida a mis hijos Ismael y Emily que son la razón por la cual lucho y no me dejo vencer por los obstáculos ni las circunstancias, a Dios Todopoderoso que cuando he querido declinarme ha levantado en sus hombros y me ha mostrado el camino.
ÍNDICE DE CONTENIDOS RESUMEN EJECUTIVO ____________________________________________________________ 1
INTRODUCCIÓN ________________________________________________________________ 2
CAPÍTULO I ____________________________________________________________________ 4
EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN ______________________________________________ 4
1.1 Planteamiento del Problema ____________________________________________ 4
1.2 Formulación y Sistematización del Problema __________________________________ 4
1.3 Objetivos de la Investigación _______________________________________________ 5 1.3.1 Objetivo General _____________________________________________________________ 5
1.3.2 Objetivos Específicos __________________________________________________________ 5
1.4 Justificación del proyecto _________________________________________________ 5
1.5 Hipótesis del Trabajo ____________________________________________________ 6
CAPÍTULO II ____________________________________________________________________ 8
GENERALIDADES ______________________________________________________________ 8
2.1 Planta de Gas del CIS _____________________________________________________ 8 2.1.1 Deshidratación _______________________________________________________________ 9
2.1.2 Refrigeración _______________________________________________________________ 10
2.1.3 Destilación _________________________________________________________________ 11
2.1.4 Almacenamiento ____________________________________________________________ 12
2.1.5 Planta de CO2 _______________________________________________________________ 14
2.2 Sistema Contra Incendios de la Planta de Gas del CIS ___________________________ 15 2.2.1 Detección __________________________________________________________________ 17
2.2.2 Extinción __________________________________________________________________ 18
2.2.3 Sistema de Control __________________________________________________________ 18
2.2.4 Zonificación de la Planta de Gas ________________________________________________ 20
CAPÍTULO III __________________________________________________________________ 25
SISTEMA DE BOMBEO CONTRA INCENDIOS ________________________________________ 25
3.1 Situación Actual ________________________________________________________ 25 3.1.1 Suministro de Agua __________________________________________________________ 26
3.1.2 Bomba Jockey ______________________________________________________________ 29
3.1.3 Bombas Principales accionadas por Motor Eléctrico ________________________________ 31
3.1.4 Bomba Principal accionada por Motor a Diesel ___________________________________ 32
3.1.5 Centro de Control de Motores (CCM) ____________________________________________ 33
3.2 Arranque automático de las bombas GP‐91.01/02/03 __________________________ 36 3.2.1 Presostato _________________________________________________________________ 39
CAPÍTULO IV __________________________________________________________________ 42
EJECUCIÓN DEL PROYECTO _____________________________________________________ 42
4.1 Requerimientos Generales ________________________________________________ 42
4.2 Planificación por Departamentos ___________________________________________ 42 4.2.1 Operación _________________________________________________________________ 43
4.2.2 Seguridad Industrial _________________________________________________________ 43
4.2.3 Mantenimiento Mecánico (Soldador) ____________________________________________ 44
4.2.4 Mantenimiento Instrumentación _______________________________________________ 45
4.2.5 Mantenimiento Eléctrico ______________________________________________________ 45
4.2.6 Inspección Técnica ___________________________________________________________ 46
4.3 Prueba y Puesta en Servicio _______________________________________________ 46
CAPÍTULO V ___________________________________________________________________ 54
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ___________________________________________ 54
5.1 Conclusiones ___________________________________________________________ 54
5.2 Recomendaciones _______________________________________________________ 54
BIBLIOGRAFÍA _________________________________________________________________ 56
ABREVIATURAS ________________________________________________________________ 57
GLOSARIO ____________________________________________________________________ 59
ANEXOS ______________________________________________________________________ 64
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
1 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
Resumen Ejecutivo Este Trabajo Profesional tiene como finalidad automatizar el arranque de las
bombas GP‐91.01/02/03, del Sistema Contra Incendios de la Planta de Gas del
CIS.
En el capítulo I, se establecieron: El problema de la investigación, su
planteamiento y formulación; además de los objetivos generales y específicos del
trabajo.
En el capítulo II, se recopila la información necesaria y suficiente, se realiza un
resumen de las generalidades acerca de la Planta de Gas, el procesamiento del
Gas Natural y el Sistema Contra Incendios con sus partes, como son la detección,
extinción y control.
En el capítulo III, se describe el Sistema de Bombeo Contra Incendios, su
situación actual, suministro de agua, grupo de presión y centro de control de
motores; además se presenta la automatización del arranque de las bombas
contra incendio GP‐91.01/02/03.
En el capítulo IV, se desarrolla la ejecución del proyecto, planificación y
propuesta de actividades que realizará cada uno de los técnicos involucrados en
el trabajo según el departamento al cual pertenezcan.
En el capítulo V, se establecen las conclusiones y recomendaciones pertinentes
acerca del tema, conforme a la investigación realizada y los resultados obtenidos.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
2 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
Introducción Este trabajo técnico sirve para obtener el título de Tecnólogo de Petróleos en la
Universidad Tecnológica Equinoccial (UTE), se enfoca en la automatización del
arranque de bombas GP‐ 91.01/02/03 del Sistema Contra Incendios de la Planta
de Gas del CIS.
El presente trabajo tiene cinco capítulos, parte medular para su realización fue el
apoyo técnico brindado por el personal del departamento de Seguridad
Industrial, Mantenimiento Eléctrico y Mantenimiento Instrumentación del CIS.
Se presenta datos que permitirán tener una visión global del procesamiento de
Gas Natural en la Planta de Gas y el Sistema Contra Incendios con el que cuenta
la Planta.
Se describe el sistema de bombeo contra incendio (grupo de presión), ubicado
en la caseta de bombas, locación donde se desarrolla la idea de automatización
del arranque de las bombas contra incendio GP‐91.01/02/03 de la Planta de Gas.
La NFPA 20 (Norma para la Instalación de Bombas Estacionarias Contra
Incendios), la NORMA PE‐SHI‐018 (Sistema de Agua Contra Incendios Para
Instalaciones Petroleras), entre otras; establecen los preceptos básicos a seguir
para desarrollar la automatización del arranque de bombas contra incendios,
material fundamental para el desarrollo de este trabajo, permitiendo dar las
condiciones necesarias para la ejecución del mismo.
Se elabora una propuesta de las actividades que deberán realizar los técnicos de
cada departamento para implementar la automatización del arranque de las
bombas GP‐91.01/02/03, la misma que está sujeta a revisión y ampliación
conforme se desarrolle la implementación de este proyecto.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
3 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN
1.1 Planteamiento del Problema
1.2 Formulación y Sistematización del Problema
1.3 Objetivos de la Investigación
1.3.1 Objetivo General
1.3.2 Objetivos Específicos
1.4 Justificación del Proyecto
1.5 Hipótesis del Trabajo
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
4 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN
1.1 Planteamiento del Problema
La Protección Contra Incendios es el conjunto de medidas que se disponen en las
instalaciones industriales para protegerlas contra la acción del fuego,
generalmente, con ellas se trata de conseguir tres fines: a) salvar vidas humanas,
b) minimizar las pérdidas económicas producidas por el fuego, y c) conseguir que
las actividades de la instalación industrial puedan reanudarse en el tiempo más
corto posible.
Salvar vidas humanas suele ser el único fin de la normativa de los diversos
estados; y los otros dos los imponen las compañías de seguros rebajando las
pólizas cuanto más apropiados sean los medios. Hoy en día la tecnología se ha
automatizado para que al iniciarse el fuego este sea detectado y se active
automáticamente el sistema de extinción con un arranque automático de las
unidades de bombeo del sistema contra incendios.
La Planta de Gas del Complejo Industrial Shushufindi (CIS), cuenta con un Sistema
Contra Incendios en donde las unidades de bombeo arrancan manualmente, por
lo que al actuar el sistema de extinción, obliga al técnico de seguridad industrial
trasladarse hacia la zona de bombas contra incendios para activarlas; es decir,
encenderlas. Este hecho conlleva pérdida de tiempo, promediando unos 10
minutos según la ubicación del técnico. Dependiendo del área afectada el fuego
podría volverse incontrolable. Esta condición acrecienta los riesgos y la
probabilidad de incurrir en pérdidas humanas y/o económicas.
Por lo expuesto, es necesario modificar el arranque de las bombas contra
incendios de la Planta de Gas del CIS, para evitar las condiciones de peligro
descritas, mejorando la confiabilidad y operatividad del Sistema Contra
Incendios.
1.2 Formulación y Sistematización del Problema
La formulación del problema se plantea en la siguiente interrogante: ¿Es posible automatizar el arranque de las bombas GP‐91.01/02/03 de contra
incendio de la Planta de Gas del CIS?
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
5 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
Sistematización del Problema
¿Qué dispositivos y/o aparatos serán necesarios para automatizar el
arranque de las bombas contra incendio?
¿A qué riesgos se exponen las instalaciones por mantener la condición de
arranque manual de las bombas contra incendio?
¿Qué beneficios se obtendrá automatizando el arranque de las bombas
contra incendio?
¿Cuánto tiempo se necesitara para ejecutar el proyecto de
automatización del arranque de las bombas contra incendio?
¿Cuáles son las condiciones que por norma debe cumplir un sistema de
bombeo contra incendio?
1.3 Objetivos de la Investigación
1.3.1 Objetivo General Automatizar el arranque de las bombas GP‐91.01/02/03 del Sistema de Contra
Incendios de la Planta de Gas del CIS.
1.3.2 Objetivos Específicos 1. Investigar cuáles son los requerimientos para arrancar automáticamente
las bombas contra incendio de la Planta de Gas del CIS.
2. Analizar la información acerca del Sistema contra Incendio de la Planta de
Gas del CIS, depurarla y aplicar la automatización del arranque de bombas
contra incendio.
3. Asegurar la operatividad del arranque automático de las bombas basados
en una revisión integral del Sistema Contra Incendios.
1.4 Justificación del proyecto
Una de las premisas en la operación de plantas industriales es “operar con
seguridad”, automatizando el arranque de las bombas del Sistema Contra
Incendios de la Planta de Gas del CIS, se disminuirá el tiempo de reacción frente
a situaciones de peligro, mejorando así las condiciones de seguridad; por ello el
presente proyecto es de gran importancia.
Cuando ocurre una contingencia, el tiempo es una de las variables más
importantes, porque dependiendo de este, existirá o no la oportunidad de
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
6 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
controlar la situación de peligro, y no llegar a combatir el incendio, siendo estas
situaciones totalmente diferentes.
La vida humana es un recurso invaluable y por ello debemos prestar condiciones
lo más favorables posibles para precautelar la integridad de las personas, de allí
el interés y la necesidad de elaborar y ejecutar el proyecto de automatización del
arranque de las bombas GP‐91.01/02/03 del Sistema Contra Incendios de la
Planta de Gas del CIS.
1.5 Hipótesis del Trabajo
Utilizando y adaptando dispositivos eléctricos y electrónicos en el tablero de
control de las bombas contra incendio, se logrará automatizar el arranque de las
bombas del Sistema Contra Incendio, una vez que se detecte un principio de
siniestro, por un origen de incendio en la Planta de Gas del CIS.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
7 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
CAPÍTULO II
GENERALIDADES
2.1 Planta de Gas del CIS
2.1.1 Deshidratación
2.1.2 Refrigeración
2.1.3 Destilación
2.1.4 Almacenamiento
2.1.5 Planta de CO2
2.2 Sistema Contra Incendio de la Planta de Gas
2.2.1 Detección
2.2.2 Extinción
2.2.3 Sistema de Control
2.2.4 Zonificación de la Planta de Gas
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
8 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
CAPÍTULO II
GENERALIDADES
2.1 Planta de Gas del CIS
Se encuentra localizada en la Provincia de Sucumbíos, cantón Shushufindi en el
Km 1 ½ vía a Limoncocha, actualmente posee una capacidad de procesamiento
de 25 millones de pies cúbicos de gas por día y 150 galones por minuto de
licuables.
Planta criogénica construida en 1978, su objetivo es obtener gas licuado de
petróleo (GLP), gasolina natural y gas combustible, luego de procesar el gas
natural y licuables provenientes de diferentes pozos petroleros que existen en la
zona. El gas captado, es conocido como Gas Natural o Gas Asociado, sus
componentes son: metano, etano, nitrógeno, CO2, propano, butano, pentano,
hexanos y trazas de heptano.
El Gas Asociado, es enviado desde las estaciones de captación hacia la Planta por
medio de compresores, producto de esa comprensión y luego de pasar por un
proceso de separación, se producen licuables, que también son enviados como
carga de alimentación a la Planta de Gas por medio de bombas.
PLANTA DE GAS (GRAFICO No 1)
Operando al 100% la planta está en capacidad de producir 500 toneladas
métricas diarias de GLP y 2800 barriles día de gasolina natural.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
9 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
Para procesar el gas natural la planta está provista de recipientes, equipos,
instrumentos, entre otros; distribuidos en cuatro procesos, que permiten
obtener como productos finales GLP, gasolina natural y gas combustible; estos
procesos son:
1. DESHIDRATACIÓN
2. REFRIGERACIÓN
3. DESTILACIÓN
4. ALMACENAMIENTO
2.1.1 Deshidratación
Consiste en eliminar la humedad (Agua) de la carga del proceso (Gas y licuables),
para ello se utiliza Tamiz Molecular o Zeolitas, que son un medio sólido poroso
que tiene la capacidad de atrapar la humedad contenida tanto en el gas como en
los licuables.
El mencionado Tamiz, se encuentra rellenando el lecho de seis torres
deshidratadoras, dos para gas GV 16.02/03, con capacidad para deshidratar 25
millones de pies cúbicos de gas por día (MMSCFD) cada una; y cuatro torres para
licuables, las GV 16.05/06 que procesan 50 galones por minuto (GPM) y las GV
16.26/27, que procesan 150 GPM.
Las torres deshidratadoras trabajan 1‐1, esto es, mientras la una torre deshidrata
(quita humedad) la otra torre regenera. La regeneración consiste en vaporizar la
humedad adsorbida durante el proceso, inyectando una corriente de gas residual
caliente (320 oC) en la torre que está regenerando. Luego de haber evaporado la
humedad, dicha torre es enfriada con una corriente de gas residual frío, para
llegar a una temperatura semejante a la temperatura de la carga del proceso (50 oC), este ciclo dura alrededor de 17 horas.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
10 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
DESHIDRATADORES (GRAFICO No 2)
2.1.2 Refrigeración
La temperatura del gas de entrada debe ser reducida hasta –42 oC para
condensar y recuperar los componentes deseados contenidos en el gas. La
temperatura se baja usando un sistema exterior de refrigeración, que es propano
como refrigerante. El sistema de refrigeración con propano se utiliza también
para condensar una fracción de la corriente de gases de cabeza del
desetanizador para el reflujo requerido en el mismo.
El sistema de refrigeración es un circuito cerrado. El gas y líquido de entrada
como los gases de cabeza del desetanizador vaporizan el propano líquido a baja
presión.
Los compresores GC 11.01/02/03 comprimen el propano a 17.3 Kg/cm2. El
propano comprimido es condensado y enfriado en 8 enfriadores por aire y 3
intercambiadores de tubo y carcasa, hasta una temperatura de 37 oC para luego
ser enviado al tanque igualador de presiones, GV 16.17.
Del GV 16.17, el refrigerante es enviado al economizador, GV 16.16 con control
de nivel a través de la LV 15 y al GE 00.02 con control de nivel de la LV 50, a una
presión de 74 psig con lo que la temperatura disminuye de 37 a 9 oC. El propano
del GE 00.02 retorna a la entrada del GV 16.16.
El vapor producido en el GV 16.16 va a la cuarta etapa de los compresores,
mientras que el propano líquido es enviado a dos intercambiadores de calor con
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
11 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
control de nivel a una presión de 0.98 Kg/cm2, este propano al intercambiar calor
con la carga de proceso, permite disminuir la temperatura del gas de entrada
hasta ‐42 oC.
Los vapores producidos en los enfriadores van al depurador de succión del
refrigerante GV 16.14, con control de presión a través de la PV 19, para
finalmente ingresar a la primera etapa de los compresores y así completar el
circuito.
CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN (GRAFICO No 3)
2.1.3 Destilación
Para la separación de productos la Planta esta provista de tres torres, el
Desetanizador y dos Debutanizadores. Los líquidos procedentes del GE 15.11 y
de las GV 16.26/27 se alimentan al desetanizador, allí el etano junto con una
cantidad de propano se separa, saliendo por la cabeza de la torre, y es enviado al
sistema de gas residual. La mayor parte del propano, junto con una pequeña
cantidad de etano y esencialmente todos los hidrocarburos pesados fluyen por el
fondo del desetanizador a los debutanizadores.
El debutanizador separa el butano y propano de los hidrocarburos pesados
(gasolinas). Por la cabeza se obtiene el propano‐butano, mientras que las
gasolinas se separan por el fondo del debutanizador. Ambos productos se envían
al almacenaje respectivo.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
12 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
TORRES FRACCIONADORAS (GRAFICO No 4)
2.1.4 Almacenamiento
Luego de que la carga pasa por los tres procesos antes descritos el producto final
es almacenado, GLP (Gas Licuado de Petróleo) en esferas a 13 kilogramos por
centímetro cuadrado de presión y temperatura ambiente, y; gasolina natural
almacenada en tanques de techo flotante a temperatura ambiente y presión
atmosférica. RECIPIENTES DE ALMACENAMIENTO (GRAFICO No 5)
Para procesar el gas natural se utiliza una serie de equipos, recipientes y
aparatos los cuales permiten obtener del gas natural: gas licuado de petróleo,
gasolina natural y gas residual.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
13 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
La planta trabaja con un Sistema de Control Distribuido (DCS), que funciona a
base de lazos cerrados de control o bucles.
Este bucle o lazo de control consiste: en que un elemento primario que tiene
contacto directo con la variable del proceso (temperatura, presión, nivel, flujo,
etc.) obtiene un valor, dicho valor es transmitido como una señal electrónica y es
enviada al controlador por medio de transmisores; el controlador compara la
magnitud de la variable con el set point y realiza los ajustes respectivos; luego
transmite una señal electrónica al elemento final del control (válvulas, motores,
etc.) para que el mismo regule la magnitud de la variable, sea abriendo más o
menos las válvulas o encendiendo o apagando un motor según sea el caso. Esta
operación se repite constantemente y es llamado realimentación del circuito.
BUCLE DE CONTROL (GRAFICO No 6)
Los productos finales del proceso antes descrito como ya anotamos son el GLP,
gasolina natural y gas residual, el GLP es enviado por un sistema de bombeo
(Poliducto Shushufindi‐Quito) hacia el BEATERIO ubicado en la ciudad de Quito,
de donde se distribuye a las comercializadoras y de ahí al público en general. La
gasolina natural es mezclada con gasolina base de Refinería Amazonas y gasolina
de alto octanaje para producir gasolina extra que igual llegara a través del
poliducto y diferentes distribuidoras a la sociedad. Por último, el gas residual se
utiliza como combustible para hornos, turbinas, calderas y demás equipos de las
plantas pertenecientes al Complejo Industrial Shushufindi y Estaciones de
Captación de Gas.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
14 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
ENVASADORA DE GLP (GRAFICO No 7)
2.1.5 Planta de CO2
Hace cinco años se instaló dentro de la Planta de Gas, una planta separadora de
CO2, cuya función es separar de la corriente de gas residual el CO2.
El CO2 es un gas inerte, que disminuye el poder calorífico del gas residual,
además de provocar problemas de corrosión; por ello se realizó el estudio y se
implemento el proyecto de separación de CO2 de la corriente de gas residual.
Consiste en tubos donde un conjunto de membranas, filtran el gas residual para
que luego de pasar por ellas obtener metano, etano, nitrógeno y pequeñas
cantidades de CO2; y, el CO2 filtrado va a quemarse a la tea.
Esta Planta ha mejorado la seguridad en las instalaciones de proceso ya que ha
disminuido la rotura de equipos por corrosión, incrementando la vida útil de los
mismos.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
15 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
PLANTA DE CO2 (GRAFICO No 8)
2.2 Sistema Contra Incendios de la Planta de Gas del CIS
El Complejo Industrial Shushufindi tiene un sistema de contingencia frente a
incendios y/o fugas de gas. Para extinguir el fuego y/o disminuir la concentración
de gas en caso de fugas, el sistema cuenta con un grupo de detectores, estos
detectores emiten una señal electrónica al cuarto de control. Desde el cuarto de
control luego de ser detectada la fuga y/o el incendio, se transmite la señal a un
grupo de válvulas solenoides (dispositivos de seguridad on‐off) que permitirán la
apertura de una válvula hidráulica colocada en la unidad hidrante‐monitor, la
válvula hidráulica con su apertura permite el paso de agua al hidrante‐monitor,
habiendo permitido el paso de agua por el hidrante‐monitor se logra combatir la
situación de incendio y/o fuga de gas.
El sistema opera basado en una matriz causa‐efecto, esta matriz programada en
el sistema, es la que indica cuales son los hidrantes‐monitores que se activarán o
accionarán según salte la alarma de detección de incendio y o fuga de gas de los
distintos detectores localizados estratégicamente en la Planta de Proceso.
En la matriz Causa‐Efecto se tienen los nombres de los hidrantes‐monitores que
se activan dependiendo de los detectores involucrados.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
16 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
MATRIZ CAUSA‐EFECTO (GRAFICO No 9)
Al sistema Contra Incendios de la Planta de Gas se lo ha dividido en tres partes
que son:
Detección
Extinción
Control
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
17 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
2.2.1 Detección
Para la detección, la Planta de Gas se cuenta con los siguientes instrumentos.
Detectores de Gas
Detectores de Flama
DETECTORES DE GAS Y FLAMA (GRAFICO No 10)
Detector de Gas.‐ es un aparato que detecta la presencia de gas en el aire y que,
a una determinada concentración, emite una señal óptica–acústica de aviso,
poniendo en funcionamiento el sistema de mitigación. El accionamiento
automático del sistema de extinción, permite el suministro de agua al recibir una
determinada señal procedente de un detector de gas, de una central de alarmas
o de cualquier otro dispositivo previsto como elemento de seguridad en la
instalación receptora.
Detector de Flama.‐ responden a rangos específicos de radiación normalmente emitidos por los fuegos de hidrocarburos.
Las características comunes en los diferentes tipos de detectores son:
‐ Auto contenido ‐ A prueba de explosión ‐ Basado en microprocesador, inteligente ‐ Ensamble modular ‐ Cono de visión de 120° ‐ Salida estándar de 0‐20 mA escalonada, transmite señal de flama y diagnósticos ‐ Salidas opcionales de relevadores para falla y condición de fuego ‐ Indicación local mediante LED’s de falla y condición de fuego ‐ Prueba óptica automática y manual ‐ Tiempo de retardo y sensitividad ajustables en campo ‐ Montaje tipo pivote para fácilmente ajustar el ángulo y posición del detector.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
18 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
2.2.2 Extinción
El sistema de extinción contiene los equipos, válvulas e instrumentos necesarios
para contrarrestar algún tipo de incendio o fuga que pueda producirse en
cualquier zona de la Planta de Gas.
Para el sistema de extinción se dispone de tres tanques de agua con una
capacidad de almacenamiento de agua igual a 1600 m3, los cuales están
interconectados, también dispone de una bomba jockey para mantener
presurizada la línea. Se dispone de cuatro bombas principales, 3 unidades
eléctricas y 1 a diesel; las bombas principales accionadas por motor eléctrico se
encuentran operando completamente en manual, representando un retardo en
el proceso de extinción. Al suscitarse una alarma sea esta de gas o flama, en el
sistema de control la señal manda a accionar un grupo de hidrantes‐monitores,
disminuyendo la presión de la línea, y debido a que el suministro de agua en los
hidrantes‐monitores no es el adecuado, el técnico corre inmediatamente a
encender las bombas principales.
Para la extinción se dispone de los siguientes elementos:
Solenoides Asco para hidrantes y válvulas
Hidrante‐monitor
HIDRANTE‐MONITOR (GRAFICO No 11)
2.2.3 Sistema de Control
Descripción del PLC para el sistema de control Un PLC, controlador lógico programable (Programmable Logic Controller por sus
siglas en inglés) es un dispositivo electrónico muy usado en automatización
industrial. No solo controla la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y
procesos industriales, sino que también puede realizar operaciones aritméticas,
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
19 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales como
controladores PID (Proporcional Integral y Derivativo).
Su estructura básica son dos o más planos de puertas lógicas, normalmente AND
y OR, que el programador debe conectar de forma adecuada para que hagan la
función lógica requerida.
Los PLC's actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras
en redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas
de control distribuido.
El sistema de Control de la DCI del CIS se encuentra compuesto básicamente por
un PLC (Chasis Principal) que se utiliza como cerebro de control y de un chasis
remoto (extender) de tecnología Triplemente Redundante (TMR) de marca
TRICONEX.
El programa de control del sistema de alarmas del CIS se procesa de manera
paralela con el programa de control de shutdown de la planta de gas, estos
programas de control se ejecutan en los tres procesadores principales del chasis
principal que se encuentra ubicado en el cuarto de control de Planta de Gas.
El chasis remoto que se encarga de recibir y enviar las señales procesadas del
sistema contraincendios, se encuentra ubicado en el cuarto de seguridad de
Planta de Gas. (Tablero: TSCI‐CIS‐PG)
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
20 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
CHASIS TRICONEX (GRAFICO No 12)
2.2.4 Zonificación de la Planta de Gas
El sistema contraincendios de la Planta de Gas del CIS, en cuanto a su estructura
de control, se ha dividido en 8 zonas, así:
ZONA 1 Área de proceso, tanques de agua, generadores eléctricos y aledaños.
ZONA 2 Tanque de agua tratada, tanque de propano, caseta de compresores, cuarto de controles eléctricos y aledaños.
ZONA 3 Esferas de Gas TSH‐01‐3601, TSH‐02‐3602, TSH‐03‐3603 y aledaños.
ZONA 4 Tanque GT‐05‐101 y aledaños.
ZONA 5 Tanque GT‐05‐102, envasadora de GLP y aledaños.
ZONA 6 Cuarto de control Planta de Gas
ZONA 8 Esfera de Gas TCH‐04‐3604 y aledaños.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
21 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
ZONIFICACION PLANTA DE GAS (GRAFICO No 13)
Esta zonificación permite al técnico ubicar inmediatamente de donde proviene la
señal de alarma y así reaccionar conforme a sus destrezas y capacitación.
Una de las peores catástrofes que puede suceder en una planta de procesos
hidrocarburíferos es el incendio y/o explosión, ya sea de uno de los recipientes,
maquinas, equipos e instalaciones en general.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
22 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
PRÁCTICAS CONTRA INCENDIOS (GRAFICO No 14)
Para hacer frente a estas situaciones adversas, se requiere la acción inmediata
para atacar el problema de incendio, requiriendo el movimiento del personal
desde donde se encuentra hasta el lugar del incendio para poder activar los
sistemas de mitigación, y ello conlleva tiempo. Esta es una realidad de los tipos
de sistemas ampliamente utilizados en varias áreas de proceso de petróleo crudo
o combustibles en la industria petrolera. Hoy en día la tecnología se ha
automatizado para que al iniciarse el fuego este sea detectado y se active
automáticamente el sistema de extinción con un arranque automático de las
unidades de bombeo del sistema contra incendios.
La Planta de Gas del Complejo Industrial Shushufindi, tiene un sistema contra
incendios automático, desafortunadamente no puede cumplir de forma óptima
su objetivo. Al momento de reaccionar frente a condiciones de incendio y/o
fugas de gas, la presión y flujo de agua no son los suficientes para cubrir la
necesidad, esta situación obliga al técnico de seguridad a movilizarse desde
donde se encuentre hasta la zona de bombas contra incendios para accionarlas
manualmente, perdiendo tiempo valioso y dando oportunidad de acrecentar las
condiciones de peligro.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
23 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
PLANTA DE GAS ‐ CIS (GRAFICO No 15)
SISTEMA CONTRA INCENDIOS (GRAFICO No 16)
Con los antecedentes expuestos surge la necesidad de automatizar el arranque
de las bombas contra incendio de la Planta de Gas y mejorar las condiciones de
seguridad del personal que labora en el Complejo Industrial Shushufindi,
cuidando además el medio ambiente y las instalaciones empresariales.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
24 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
CAPÍTULO III
SISTEMA DE BOMBEO CONTRA INCENDIOS
3.1 Situación Actual
3.1.1 Suministro de Agua
3.1.2 Bomba Jockey
3.1.3 Bombas Principales accionadas por Motor Eléctrico
3.1.4 Bomba Principal accionada por Motor a Diesel
3.1.5 Centro de Control de Motores (CCM)
3.2 Arranque automático de las bombas GP-91.01/02/03
3.2.1 Presostato
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
25 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
CAPÍTULO III
SISTEMA DE BOMBEO CONTRA INCENDIOS 3.1 Situación Actual
El objetivo de la DCI (Defensa Contra Incendios), es proteger en la Planta de Gas
el área de procesos, el área de almacenaje de GLP y gasolina natural, y; los
paneles de control, mismos que como indica anteriormente fueron divididos en 8
zonas.
AREAS DEL CIS (GRAFICO No 17)
Para ello se tiene un sistema de almacenamiento de agua contra incendios con
una capacidad de 1600 m3, conformado por 3 tanques, estos tanques son
alimentados con agua que es captada por las bombas del río. Desde estos
tanques de almacenamiento se provee de agua al grupo de bombas contra
incendio de la Planta de Gas y así se mantiene la línea de agua DCI presionada y
lista para hacer frente a las contingencias que se puedan presentar. El Sistema de
Defensa Contra Incendios se lo puede observar en el gráfico siguiente:
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
26 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
SISTEMA DE DEFENSA CONTRA INCENDIOS (GRAFICO No 18)
3.1.1 Suministro de Agua
El agua se obtiene desde un río cercano al Complejo Industrial Shushufindi, la
captación se la realiza mediante dos bombas, una de ellas de reserva y con una
capacidad de 50 m3/hora cada una, la tubería a través de la cual es transportada
el agua del río hacia la Planta es de 6 pulgadas de diámetro, inmediatamente
después de las bombas de captación existe un separador, este separador permite
separar partículas de suciedad, se inyecta cloro y químicos como carbonato de
sodio y sulfato de aluminio para separar los sólidos en suspensión y demás
partículas de suciedad que vienen en el agua.
La capacidad de almacenamiento es de 1600 m3 distribuidos en 3 tanques, dos
de 500 m3 de capacidad cada uno y otro tanque de 600 m3 de capacidad de
almacenamiento de agua, los tanques están provistos de switch de nivel y una
válvula de admisión de agua para mantener al máximo el llenado de los tanques,
la línea de salida hacia el grupo de presión es de 12 pulgadas y existe una línea
de retorno a tanque de 4 pulgadas, esta línea de retorno se utiliza cuando existe
sobrepresión en la línea de descarga de las bombas contra incendio, sea por
accionamiento de la válvula de alivio o por accionamiento de la válvula
automática de circulación de agua para mantener un consumo mínimo, esta línea
de circulación impide el sobrecalentamiento de la bomba al funcionar contra válvula
cerrada localizada a la descarga de las bombas.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
27 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
TANQUES DE ALMACENAMIENTO DCI (GRAFICO No 19)
Para establecer el consumo de agua del sistema contra incendios, CEPE a través
de Ingeniería y Servicios de Gas, S.A. (INGAS) utilizó la norma francesa prevista
para ese tiempo.
Basándose en ellas, el sistema tenía que ser capaz de proveer:
3 litros/min de agua por m2 de la superficie exterior de las esferas.
1 cantidad adicional para el sistema de hidrantes, generación de espuma,
etc; de 120 m3/h.
Según la norma francesa ya citada la capacidad de almacenaje recomendable
tenía que ser la suficiente para 3 horas de consumo.
Con estos datos se presenta la siguiente tabla anexa donde se compara el
requerimiento necesario, la capacidad de almacenaje instalada en ese entonces y
los datos presentes, tomando en cuenta que se incrementó una esfera de
almacenamiento de GLP de las mismas dimensiones de las anteriores y un nuevo
tanque de almacenamiento de agua con una capacidad de 600 m3.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
28 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
Del cuadro se puede observar que en ese entonces con esos cálculos ya había un
déficit en la capacidad de almacenamiento de agua.
Habiendo realizado la respectiva investigación de los requerimientos de
suministro de agua según la Normativa de PETROECUADOR / NORMA PE‐SHI‐018
SISTEMA DE AGUA CONTRA INCENDIOS PARA INSTALACIONES PETROLERAS, en
lo pertinente se indica que:
Las instalaciones ubicadas en zonas remotas donde no exista una fuente ilimitada de agua, podrán tener una capacidad de almacenamiento mínima de 3 horas, a la demanda máxima de diseño para el incendio único mayor que puede producirse en una instalación.
En ningún caso, el requerimiento total de agua contra incendio en una sección de procesos será menor de: ‐ 1135 m3/h (5.000 gpm) para procesos de alto riesgo de incendio o explosión (Craqueo Catalítico, Olefinas, fraccionamiento de GLP; Alquilación).
c) Tanques Presurizados
c.1. Instalación de un sistema fijo de enfriamiento de agua pulverizada con boquillas distribuidas de tal forma, que garantice el enfriamiento uniforme de toda la superficie externa del tanque. El sistema de agua pulverizada se diseñará para una tasa de aplicación de 0.60 m3/h x m2 (0.25 gpm/pie2) de superficie del tanque. Este sistema podrá ser activación automática o manual.
c.2. Instalación de monitores o hidrantes, para los cuales se deberá disponer adicionalmente de un mínimo de 227 m3/h (1.000 gpm) de agua.
SUP. EXT. ESFERA (m2) # Esferas litros/min X m
2HORAS DE CONSUMO CAPACIDAD(m
3)
ANTES 598,28 3 3 3 1000
AHORA 598,28 4 3 3 1600
1329 DÉFICIT ANTES (m3) 329
1652 DÉFICIT AHORA (m3) 52
CAP. ALM. REC. (m3) ANTES
CAP. ALM. REC. (m3) AHORA
CUADRO COMPARATIVO DE REQUERIMIENTO DE AGUA PARA SISTEMA CONTRA INCENDIO DE LA PLANTA DE
GAS DEL CIS (DESDE QUE SE IMPLEMENTO EL SISTEMA A LA PRESENTE FECHA)
Nota.‐ los presentes cálculos se realizan según normativa francesa mencionada en pág. 6, Sistema de Seguridad INGAS‐
CEPE‐05. La Planta de Gas incrementó 1 esfera de las mismas dimensiones de las anteriores y un nuevo tanque de
almacenamiento de agua para el sistema DCI con una capacidad de 600 m3.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
29 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
Tomando en cuenta estos preceptos, para la Planta de Gas donde existe alto riesgo de incendio o explosión se debería tener un mínimo de capacidad de almacenamiento de agua para una sección de proceso igual a 3405 m3 (1135 m3/h por 3 horas). Si se realiza el cálculo en función de la superficie de las esferas (598.28 m2 por 4 esferas por 0.60 m3/h X m2) existe un requerimiento de agua igual a 1436 m3/h más 227 m3/h para los hidrantes‐monitores daría como resultado un total hora de 1663 m3, estos 1663 m3/h por 3 horas que es el mínimo según la norma, da un total de capacidad mínimo de almacenamiento igual a 4989 m3/h. A pesar de no ser este el objetivo del presente trabajo, habiéndose realizado un análisis ligero del tema, se observa que la capacidad instalada de almacenamiento de agua para el sistema contra incendios, esta muy por debajo de lo que indica la norma, dato que se debe tomar en cuenta para que dicho déficit de abastecimiento no acreciente la condición de peligro en caso de que ocurra un siniestro.
La capacidad instalada de almacenamiento de agua a la que se refieren lo
párrafos anteriores, conforma el abastecimiento y alimentación para el Sistema
de Bombeo, este sistema se compone de cinco bombas, 4 bombas principales (3
accionadas por motor eléctrico, 1 bomba principal accionada con motor a diesel);
y, 1 bomba jockey (auxiliar) accionada por un motor eléctrico, cada una de ellas
serán descritas a continuación.
3.1.2 Bomba Jockey Las bombas principales no deben arrancar de forma periódica para mantener
presurizada la red. Para este uso, y la reposición de las fugas admisibles, los
equipos de bombeo de abastecimientos de agua a sistemas de protección contra
incendios cuentan con las bombas conocidas como «jockey».
Estas bombas son de arranque y parada automática (mediante presostatos),
actúan ante la bajada de presión de agua en la red contra incendios, aunque
también cuentan con arranque y parada manual.
En la Planta se dispone de una bomba jockey centrífuga horizontal de pequeña
capacidad, capaz de suministrar elevadas presiones, caudales moderados con
potencias reducidas. Mantiene presurizada la instalación compensando las
posibles pérdidas que puedan originarse y evitando la puesta en marcha de las
bombas principales. El arranque y paro es regulable y se efectúa de forma
automática mediante un presostato.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
30 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
BOMBA JOCKEY (GRAFICO No 20)
Las características de esta bomba se las puede observar en el cuadro siguiente:
AGUA
25 m3/hora
AMBIENTE
100 metros
15,4 CV
ELÉCTRICO 460 VOLTIOS 60 HERTZ
PROTECCIÓN P‐33
POTENCIA 150 CV
FUNDICIÓN
BRONCE
FUENTE:
ELABORADO: AUTOR
MATERIALES CARCASA
PARTES INTERNAS
NORMA: NFPA 20
INGAS (Ingeniería de Servicios y Gas , S.A.)
POTENCIA NECESARIA
MOTOR
CARACTERÍSTICAS GENERALES
GP‐91.04
LÍQUIDO
CAUDAL
TEMPERATURA DE BOMBEO
ALTURA MANOMÉTRICA
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
31 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
3.1.3 Bombas Principales accionadas por Motor Eléctrico
Son tres, la tercera es de reserva, están destinadas a suministrar el caudal y la
presión de agua que requiere la instalación contra incendios, son accionadas con
motor eléctrico.
Su función es mantener presurizada la red en caso de aumento de la demanda
de agua, actualmente operan de forma manual retardando la extinción.
BOMBAS PRINCIPALES (GRAFICO No 21)
Las características de estas bombas son las siguientes:
AGUA
250 m3/hora
AMBIENTE
90 metros
114 CV
ELÉCTRICO 460 VOLTIOS 60 HERTZ
PROTECCIÓN P‐33
POTENCIA 150 CV
FUNDICIÓN
BRONCE
FUENTE: ELABORADO: AUTOR
NORMA: NFPA 20
CARCASA
PARTES INTERNAS
CARACTERÍSTICAS GENERALES
GP‐91.01/02/03
INGAS (Ingeniería de Servicios y Gas , S.A.)
MOTOR
MATERIALES
LÍQUIDO
CAUDAL
TEMPERATURA DE BOMBEO
ALTURA MANOMÉTRICA
POTENCIA NECESARIA
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
32 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
3.1.4 Bomba Principal accionada por Motor a Diesel
La instalación está provista de 1 bomba principal con motor a combustión, está
destinada al igual que las otras bombas principales a suministrar el caudal y la
presión de agua que requiere la instalación contra incendios, es accionada con
motor a diesel.
BOMBA A DIESEL (GRAFICO No 22)
En la imagen anterior se puede observar la bomba, el motor a combustión
provisto de un circuito de refrigeración y un banco de baterías, a la derecha se
encuentra el tablero de control del motor a diesel, este tablero de control
permite actuar al motor en modo manual y automático. El tambor acumulador
de combustible provee del diesel necesario para la operación de esta bomba, es
obligación del técnico de seguridad mantener este recipiente siempre lleno.
Para el encendido y parada manual de esta bomba siga las siguientes
instrucciones:
INSTRUCCIONES DE ENCENDIDO MANUAL
1. Abra la válvula de bypass del sistema de refrigeración del motor.
2. Presione la llave de encendido y manténgala así por unos 15 segundos hasta
que encienda, si no enciende espere 15 segundos y repita.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
33 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
INSTRUCCIONES DE PARADA MANUAL
1. Gire el selector hacia la posición de parada manual.
2. Cierre la válvula de bypass del sistema de refrigeración del motor.
Las características de esta bomba son las siguientes:
CARACTERÍSTICAS GENERALES
GP‐91.05
LÍQUIDO AGUA
CAUDAL 1250 GPM
TEMPERATURA DE BOMBEO AMBIENTE
PSI 150
RPM 2800
MOTOR DIESEL
CATERPILLAR 3208
CONTROLADOR MODELO FD2‐FJ
RANGOS ELÉCTRICOS 120 VAC 60 HZ
24VDC
MATERIALES CARCASA FUNDICIÓN
PARTES INTERNAS BRONCE
NORMA: NFPA 20
FUENTE: PEERLESS PUMP.
ELABORADO: AUTOR
3.1.5 Centro de Control de Motores (CCM)
El centro de control de motores es un tablero en el que se alojan en
compartimientos individuales, los equipos necesarios para el óptimo arranque y
protección de los motores eléctricos encargados de accionar las bombas GP‐
91.01/02/03 y la bomba auxiliar GP‐91.04.
El cuadro de control del equipo de bombeo cuenta con los equipos, mandos de
arranque, control de marcha y alarmas necesarias para su correcto
funcionamiento. Los cuadros de control del equipo de bombeo están situados en
la sala de bombas en una ubicación en la que no sufren salpicaduras de agua
desde las bombas, estos cuadros de control no son comunes con otros equipos.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
34 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
EL CUADRO DE CONTROL DEL GRUPO DE PRESIÓN CONTRA INCENDIOS CON
MOTORES DE ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO CUENTA CON LOS SIGUIENTES
ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL:
‐ Interruptor general, operable manualmente.
‐ Protección mediante disyuntores magnéticos.
‐ Dispositivo de arranque.
‐ Arranque y parada operables manualmente.
‐ Voltímetro, amperímetro y medidor del factor de potencia, con control en cada
fase.
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES (GRAFICO No 23)
En el siguiente gráfico se podrá observar el esquema de potencia y control de los
motores eléctricos de las bombas GP‐91.01/02/03, dicho esquema fue
proporcionado por el personal técnico de mantenimiento eléctrico del CIS.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
35 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
Esquema de Potencia
Esquema de Control
Estos esquemas de Potencia y control pertenecen a un arrancador del tipo
estrella – triángulo, las bombas GP‐91.01/02/03 del sistema contra incendios de
la planta de gas lo utilizan para operar.
En resumen un motor trifásico, en el momento del arranque, consume entre 3 y
7 veces la intensidad nominal. Estas puntas de corriente, aunque no perjudican el
motor, pueden ocasionar trastornos en los demás aparatos. Para evitar esto se
realizan unos arranques especiales y uno de ellos es el estrella ‐ triángulo mismo
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
36 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
que se aplica en los motores eléctricos de las bombas GP‐91.01/02/03 del grupo
de presión contra incendios.
Para realizar dicho arranque se necesita acceder a los 6 bornes del motor y que
trabaje nominalmente en triángulo. Con este arranque se reduce la tensión en el
primer punto (conexión de KRed y KEstrella), de esta manera la intensidad
también se reduce. Pasado un tiempo KT aplica la tensión nominal al motor (deja
conectado KRed y KTriángulo).
La secuencia de arranque comienza en configuración Estrella, generando una
tensión en cada una de las bobinas del estator √3 veces menor que la nominal,
con una reducción proporcional de la corriente nominal. Una vez que el motor
alcanza una velocidad entre el 70 u 80% de la velocidad nominal, se desconecta
el acoplamiento en estrella para realizar la conmutación a la configuración
triangulo, momento a partir del cual el motor opera en condiciones nominales,
sometido a una intensidad pico y de muy poca duración, la cual no alcanza el
valor pico que se generaría si se ejecutara el arranque directo.
3.2 Arranque automático de las bombas GP-91.01/02/03
Cuando actúa el Sistema Contra Incendios de la Planta de Gas del CIS, se torna
necesario que el técnico de seguridad industrial o quien haga de sus veces, se
traslade hacia la zona de bombas contra incendio a encender las bombas
manualmente, por esta necesidad se realiza el presente trabajo y como objetivo
principal se propone automatizar el arranque de las bombas contra incendio GP‐
91.01/02/03 de la Planta de Gas.
Además dentro de los textos consultados, encontramos en la MEMORIA
TÉCNICA PARA LA REHABILITACIÓN DEL SISTEMA CONTRA INCENDIOS DE LA
PLANTA DE GAS Y REFINERÍA AMAZONAS, en su página 12 donde trata acerca
del Sistema de Extinción Contra Incendios, textualmente indica: “también
dispone de una bomba jockey para mantener presurizada la línea, a más de
esta bomba se cuenta con tres bombas eléctricas y una a diesel; esta parte de
las bombas se encuentra completamente manual y representan un retardo en
el proceso de extinción.”; y en su página 106 recomiendan: “Debido a que el
sistema necesita que la línea de agua se encuentren presurizadas para
abastecer los monitores y sistema de extinción de incendios es necesario que
se automatice el sistema de arranque secuencial de las bombas; con esto la
mitigación sería rápida y eficiente.”; criterios que concuerdan con el objetivo
del presente trabajo, avalando la propuesta formulada y confirmando la
necesidad de su implementación.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
37 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
La idea general es que el grupo de presión funcione de la siguiente manera:
La bomba jockey es la encargada de mantener la red presurizada y compensar
pequeñas fugas.
Cuando un incendio, fuga y/o explosión es detectado, se abren puntos de
consumo en la red y la presión de la misma comienza a disminuir. Cuando la
presión de la red es inferior a la presión consigna de la bomba principal eléctrica,
ésta se pone en funcionamiento de forma automática, la segunda bomba
principal arrancará sólo si la demanda de agua sigue aumentando, a una presión
inferior a la consigna de la primera bomba principal, teniendo una tercera bomba
principal que funcionará como reserva en caso de que una de las otras bombas
falle, el consumo de agua se incremente, y/o entre a mantenimiento.
Para ello necesitamos que el arranque de las Bombas Contra Incendio GP‐
91.01/02/03 de la Planta de Gas opere bajo las siguientes condiciones:
El funcionamiento de los equipos de bombeo siempre será de forma
automática.
Para ello se dispondrá de una bomba jockey, con arranque y parada automática
por presostatos. Ante una demanda de agua significativa, se produce una caída
de presión que active el presostato de arranque de las bombas principales.
Las bombas principales tendrán arranque automático y manual; y, parada
únicamente manual.
El arranque automático se efectuará normalmente por caída de presión
de agua en la red, mediante presostatos situados en el colector de
impulsión (al menos uno para cada bomba principal y otro para la bomba
jockey).
La parada será únicamente manual y, en caso de emergencia, sólo se
efectuará cuando así lo indique la autoridad competente.
EL CUADRO DE CONTROL DEL GRUPO DE PRESIÓN CONTRA INCENDIOS CON
MOTORES DE ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO CONTARÁ CON LOS SIGUIENTES
ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL:
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
38 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
‐ Interruptor general, operable manualmente.
‐ Protección mediante disyuntores magnéticos.
‐ Dispositivo de arranque.
‐ Mando automático de arranque (presostatos).
‐ Arranque y parada operables manualmente.
‐ Selector manual‐automático‐fuera de servicio.
‐ Voltímetro, amperímetro y medidor del factor de potencia, con control en cada
fase.
En la siguiente imagen se observará la expresión gráfica de la automatización de
las bombas GP‐91.01/02/03, el elemento principal es el presostato, mismo que
como anotamos anteriormente será al menos uno por cada bomba principal, la
señal desde el presostato o elemento primario será enviada al tablero de control
excitando al contactor principal, habilitando así el encendido automático de la
bomba, en el tablero se tendrá la opción de seleccionar el modo automático para
que trabaje a través del presostato o manual para arrancar de la forma que se ha
venido ejecutando normalmente, teniendo muy en cuenta que la parada será
únicamente en manual.
ARRANQUE AUTOMÁTICO CON PRESOSTATO (GRAFICO No 24)
Para ello necesitaremos que personal técnico de las áreas de mantenimiento
mecánico, instrumentación, mantenimiento eléctrico, inspección técnica,
seguridad industrial y operación presten su contingente humano para ejecutar el
presente trabajo.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
39 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
3.2.1 Presostato
El presostato también es conocido como interruptor de presión. Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido. Se instalarán 2 presostatos para el arranque de cada grupo de bombeo principal, conectados en serie con contactos cerrados por encima de la presión de arranque. Se instalarán de forma tal que el arranque de una bomba principal no produzca una depresión en el resto de presostatos que ocasione arranques simultáneos. El arranque del grupo de bombeo auxiliar de presurización, se producirá a una presión superior a la de arranque de la bomba principal. El grupo de bombeo principal arrancará automáticamente cuando la presión en el colector principal descienda a un valor no inferior a 0.8 P, siendo P la presión a consumo cero. Instalados más de un grupo, los restantes arrancarán antes de que la presión descienda a un valor no inferior a 0.6 P. Una vez arrancadas las bombas, continuarán funcionando hasta que se paren manualmente. Los grupos principales accionados por motor eléctrico, arrancarán en primer lugar. Será posible comprobar el funcionamiento de cada presostato. Cualquier válvula de cierre instalada en la conexión entre el colector principal y el presostato de arranque, tendrá una válvula de retención instalada en paralelo, de manera que una caída de presión en el colector principal se transmitirá al presostato, incluso cuando la válvula de cierre esté cerrada.
PRESOSTATO (GRAFICO No 25)
De la observación y datos obtenidos en campo, se obtiene que la presión P a consumo cero es igual a 100 psi, lo cual conlleva según los datos del párrafo anterior y las necesidades operacionales: a que la primera bomba principal arranque a una presión de 80 psi y la segunda bomba principal arranque a 70 psi.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
40 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
La jockey funciona automáticamente manteniendo en 100 psi la presión de agua de la red (arranca a 90 psi, y a 100 psi se para). La parada de las bombas principales se realizará de forma manual, habiendo sido
superada la emergencia y autorizada la parada por el jefe de Seguridad
Industrial.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
41 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
CAPÍTULO IV
EJECUCIÓN DEL PROYECTO
4.1 Requerimientos Generales
4.2 Planificación por Departamentos
4.2.1 Operación
4.2.2 Seguridad Industrial
4.2.3 Mantenimiento Mecánico (Soldador)
4.2.4 Mantenimiento Instrumentación
4.2.5 Mantenimiento Eléctrico
4.2.6 Inspección Técnica
4.3 Prueba y Puesta en Marcha
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
42 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
CAPÍTULO IV
EJECUCIÓN DEL PROYECTO
4.1 Requerimientos Generales
Parte fundamental para ejecutar este tipo de trabajos es el contingente humano,
personal técnico que con sus conocimientos y experiencia facilitarán la tarea de
ejecución y puesta en marcha del presente proyecto. Como se anota el elemento
primario para automatizar el arranque de las bombas contra incendio GP‐
91.01/02/03, será un presostato (al menos uno por cada bomba principal),
además de ello es necesario tender el cableado para llegar hasta las borneras en
el tablero de control, utilizando una tubería conduit flexible.
Para realizar el trabajo se requiere la coordinación y apoyo de técnicos de los
departamentos de seguridad industrial, mantenimiento mecánico,
instrumentación, mantenimiento eléctrico, inspección técnica y operación; cada
uno de ellos se encargará de parte del trabajo y permitirá ejecutar el proyecto de
la mejor manera. Cada departamento tendrá a su cargo tareas específicas, previo
a una reunión general donde se planificará y se dará paso a la ejecución del
trabajo.
4.2 Planificación por Departamentos
Cada departamento tendrá funciones específicas, mismas que serán coordinadas
y sobre las cuáles presentaremos una propuesta de trabajo.
El proceso consistirá resumidamente en: liberar la línea para poder modificar la
tubería, instalando un acople con neplo y válvula de corte, este será el sitio
donde se realizará el montaje del presostato, luego de instalar el elemento
sensor primario (presostato), este será conexionado hasta el tablero de control,
realizándose las modificaciones necesarias en el circuito de potencia y mando del
arranque del motor, para que este arranque de forma automática conforme la
señal transmitida desde el presostato. Finalmente se probará y pondrá en
servicio el arranque de las bombas eléctricas principales en automático.
Por ello presentamos la siguiente propuesta de actividades, previa reunión
general:
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4.2.1 Operación
Emitir los permisos de trabajos correspondientes, avalados por el personal de
seguridad industrial para la ejecución de las modificaciones en el área de grupo
de presión del Sistema Contra Incendios de la Planta de Gas.
Constantemente vigilar y controlar las áreas de proceso y almacenamiento
mientras se ejecute el trabajo de suelda y queda inactivo el sistema de extinción
contra incendio de la Planta.
Comunicar cualquier novedad al personal de seguridad industrial y estar en
constante comunicación con los técnicos encargados de la ejecución del trabajo.
EMISION DE PERMISOS DE TRABAJO (GRAFICO No 26)
4.2.2 Seguridad Industrial
Junto con el personal de operación emitir los respectivos permisos de trabajo.
Tener listas las motobombas y demás equipos de mitigación para poder actuar
en caso de una contingencia mientras se encuentre fuera de servicio el sistema
de grupo de presión contra incendio de la planta.
Desenergizar el grupo de presión y liberar la línea en la cual se realizaran los
trabajos de suelda, bloqueando válvulas manuales de admisión y descarga,
abriendo drenes y venteos, cumpliendo con las normas de seguridad para el
caso.
Coordinar los trabajos con los técnicos encargados y establecer constante
comunicación para la ejecución de los mismos.
Asistir los trabajos de suelda y otros donde se requiera su presencia.
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Estar preparados para cualquier situación adversa que se pueda presentar.
FUNCIONARIO DE SEGURIDAD INDUSTRIAL (GRAFICO No 27)
4.2.3 Mantenimiento Mecánico (Soldador)
Firmar el respectivo permiso de trabajo.
Comunicar constantemente cualquier novedad o requerimiento que exista para
el trabajo a realizar.
Tener listo los materiales necesarios para realizar el trabajo de suelda en la línea
de descarga del grupo de presión contra incendio de la Planta de Gas.
Realizar el trabajo de suelda para colocar el acople, neplo y válvula de corte,
donde se realizará el montaje de los presostatos.
Realizar las pruebas necesarias en base a norma para comprobar que el trabajo
fue bien realizado.
SOLDADOR (GRAFICO No 28)
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4.2.4 Mantenimiento Instrumentación
Firmar el respectivo permiso de trabajo.
Comunicar constantemente cualquier novedad o requerimiento que exista para
el trabajo a realizar.
Tener listo los presostatos, el cable para conexionado, la tubería conduit flexible
y demás material necesario para realizar el trabajo de montaje y conexionado de
los presostatos, para transmitir la señal de presión hacia el tablero de control de
los motores eléctricos de las bombas GP‐91.01/02/03, desde la línea descarga
del grupo de presión contra incendio de la Planta de Gas.
Realizar el trabajo para montaje y conexionado de presostatos, para la
transmisión de la señal de presión hacia el tablero de control.
Realizar las pruebas necesarias en base a norma para comprobar que el trabajo
fue bien realizado.
FUNCIONARIO DE INSTRUMENTACION (GRAFICO No 29)
4.2.5 Mantenimiento Eléctrico
Firmar el respectivo permiso de trabajo.
Comunicar constantemente cualquier novedad o requerimiento que exista para
el trabajo a realizar.
Tener listo los materiales necesarios para realizar el trabajo de modificación del
circuito de potencia y mando del arranque de motores, para que funcione con un
selector manual‐automático tomando como señal de excitación, la emitida por el
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
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sensor primario (presostato) instalado en la línea de descarga del grupo de
presión contra incendio de la Planta de Gas, activando el arranque de los
motores eléctricos de las bombas GP‐91.01/02/03.
Realizar el trabajo de modificación del circuito de potencia y mando del arranque
de motores, para que funcione con un selector manual‐automático tomando
como señal de excitación, la emitida por el sensor primario (presostato) instalado
en la línea de descarga del grupo de presión contra incendio de la Planta de Gas,
activando el arranque de los motores eléctricos de las bombas GP‐91.01/02/03.
Realizar las pruebas necesarias en base a norma para comprobar que el trabajo
fue bien realizado.
CHEQUEO DEL SISTEMA ELECTRICO (GRAFICO No 30)
4.2.6 Inspección Técnica
Verificar que todos los trabajos relacionados con la ejecución del proyecto de
automatización del arranque de las bombas contra incendio GP‐91.01/02/03,
sean realizados cumpliendo la normativa respectiva y avalar dichos trabajos con
un certificado de inspección.
4.3 Prueba y Puesta en Servicio
Luego de realizados y verificados todos los trabajos, se procederá a probar el
arranque automático de las bombas GP‐91.01/02/03 del grupo de presión contra
incendio de la Planta de Gas, conforme los requerimientos de los técnicos de
Seguridad Industrial, conocedores de las necesidades y operatividad de los
equipos.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
47 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
Pasadas las pruebas se procederá a la puesta en servicio, bajo observación, para
ir corrigiendo problemas que puedan suscitarse durante la operación normal del
sistema.
Actualmente al detectarse una fuga y/o incendio en la Planta, el sistema contra
incendio automáticamente emite una señal que permite el paso de agua en el
hidrante‐monitor (la señal activa una solenoide que abre una válvula hidráulica
de diafragma en el conjunto hidrante‐monitor). El problema que se presenta,
como lo podemos observar en la siguiente imagen es que la presión de agua con
la que actúa el hidrante‐monitor, no es la necesaria para extinguir o disipar una
fuga y/o incendio.
FUNCIONAMIENTO AUTOMATICO SCI / ACTUAL (GRAFICO No 31)
Automatizando el arranque de las bombas GP 91‐01/02/03 del sistema contra
incendios de la Planta de Gas, se logrará incrementar la presión del agua contra
incendios, permitiendo así mitigar la situación de peligro. Graficándose este
hecho en la siguiente imagen.
Automatización del arranque de las bombas GP‐91.01/02/03
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OPERACION SCI / BOMBAS EN AUTOMATICO (GRAFICO No 32)
En resumen, al automatizar el arranque de las bombas contra incendio de la
Planta de Gas pasará lo siguiente:
En caso de fuga de gas y/ o incendio, el detector sea de flama o de gas, emitirá
una señal al panel de control, el operador observará y escuchará la alarma,
pudiendo este reconocerla o no.
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49 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
DETECCION (GRAFICO No 33)
En caso de que el operador no reconozca la alarma, el controlador
automáticamente enviará una señal a la solenoide (dispositivo de seguridad),
esta solenoide permitirá que la válvula hidráulica colocada en el centro del
conjunto hidrante‐monitor abra y permita el paso de agua, mitigando así la fuga
y/o incendio.
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ACTIVACION DEL SISTEMA (GRAFICO No 34)
Cuando actúa el hidrante‐monitor, cae la presión de agua en el sistema, al caer la
presión, esta es detectada por el presostato colocado en la línea de descarga de
las bombas contra incendio, este presostato emitirá una señal hacia el centro de
control de motores, esta señal excitará el arranque automático de las bombas
principales contra incendio según la lógica de arranque, incrementando así la
presión de agua del sistema contra incendios.
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51 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
ARRANQUE AUTOMATICO DE BOMBAS (GRAFICO No 35)
Superada la emergencia, el técnico de seguridad industrial procederá a apagar
manualmente las bombas contra incendio y la operación retornará a la
normalidad.
En caso de cierre de las válvulas de admisión de agua, el sistema contra incendios
cuenta con protección sobrepresionamientos a través de una válvula
controladora de presión marca Fisher, la Fisher está tarada a 120 libras por
pulgada cuadrada de presión, permitiendo el retorno de agua a tanques en caso
de superar dicha presión. Cuando la válvula controladora de presión (Fisher) no
logre controlar el presionamiento, actuará una válvula de alivio tarada a 150 psi,
esta válvula al igual que la Fisher, permite el retorno de agua a tanques.
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52 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
RETORNO A TANQUES / PRESIONAMIENTO (GRAFICO No 36)
El objetivo del presente trabajo es demostrado gráficamente con la siguiente
imagen.
INCREMENTO DE PRESION / AUTOMATICO (GRAFICO No 37)
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53 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
5.2 Recomendaciones
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CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
Es posible y necesario implementar la automatización del arranque de las
bombas contra incendio GP‐91.01/02/03.
Implementar el arranque automático permitirá tener un sistema
confiable y operativo.
Para implementar el presente proyecto es necesario recurso humano
calificado y la provisión de materiales eléctricos y electrónicos.
La ejecución del proyecto de arranque automático de las bombas GP‐
91.01/02/03 permitirá levantar información necesaria para futuras
modificaciones, que servirá de consulta a técnicos y demás personal que
lo requiera.
5.2 Recomendaciones
Se recomienda implementar la automatización del arranque de las
bombas contra incendio GP‐91.01/02/03.
Además basados en las observaciones realizadas al desarrollar el presente
trabajo durante la etapa de investigación, me permito recomendar:
Corregir fugas de agua en la línea de la Red Contra Incendios, debido
a que dichas fugas obligan a mantener operando la bomba jockey de
forma constante, situación anormal y no deseada.
Colocar anillos de enfriamiento en los tanques de almacenamiento
de gasolina natural GT 36.08/09 de la Planta de Gas.
Rehabilitar el arranque automático de la bomba principal a diesel.
Rehabilitar el sistema automático de extinción con espuma en los
tanques de almacenamiento de gasolina natural de la Planta de Gas.
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55 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
Mantener constantemente presurizada la línea de Red Contra
Incendio hacia las Estaciones de Captación de Gas.
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56 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
BIBLIOGRAFÍA
APCI, Curso de Bomberos, Lago Agrio, 2010.
BACA URBINA, Gabriel, Evaluación de Proyectos, Mc Graw Hill, Quinta Edición.
BERNAL, Cesar Augusto, Metodología de la Investigación, Pearson, Segunda
Edición.
CEPE, Manual de Operaciones Planta de Gas Shushufindi, 1992.
CREUS SOLE, Antonio, Instrumentación Industrial, Alfaomega, Séptima Edición.
NFPA 20, Norma para la instalación de bombas estacionarias Contra Incendios,
Edición 1999.
PAZMINO URQUIZO, Jorge, Unidad didáctica Tanques de Almacenamiento,
Dirección de educación a Distancia UTE, 2008.
PETROECUADOR, El Petróleo en Ecuador, Unidad de Relaciones Institucionales,
2004.
PETROECUADOR, Manual “Curso TYRO”, UOP, Esmeraldas‐Ecuador, 2005.
PETROECUADOR, Norma PE‐SHI‐018 “Sistema de Agua Contra Incendios para
instalaciones Petroleras”, Quito‐Ecuador, 1992.
TECNIEQUIPOS, Memoria Técnica Sistema Contra Incendios CIS, 2009.
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57 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
ABREVIATURAS
A: Amperio
BHP: Potencia de freno
CCM: Centro de Control de Motores
CIS: Complejo Industrial Shushufindi
CV: Caballos de Vapor
DCI: Defensa Contra Incendios
DCS: Sistema de Control Distribuido
FD: Detector de flama
GD: Detector de Gas
GLP: Gas Licuado de Petróleo
GP: Bomba de la Planta de Gas
GT: Tanque de la Planta de Gas
HP: Caballos de Fuerza
HY: Hidrante Monitor
HZ: Hercios
KVAR: Kilovoltio Amperios Reactivos
KW: Kilovatio
M: Motor
MMSCFD: Millones Estándar de Pies Cúbicos por día
NFPA: Asociación Nacional de Protección Contra Incendio
PLC: Controlador Lógico Programable
PSI: Libras por Pulgada Cuadrada
RPM: Revoluciones por Minuto
SCI: Sistema Contra Incendios
SD: Detector de Humo
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58 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
TMR: Tecnología Triplemente Redundante
TSH: Tanque Shushufindi
V: Vatio
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59 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
GLOSARIO
Existen algunas definiciones básicas de las cuales debemos tener una mejor
comprensión para asimilar gran parte del conocimiento a adquirir en esta
investigación, estas son:
Arrancador.‐ El arrancador consiste en su forma más simple en un dispositivo
que conecta y desconecta un motor de la red y que además realiza funciones de
protección contra sobrecarga del motor.
Se hallan catalogados entre los tipos siguientes:
∙ Arrancador con dispositivos térmicos para pequeños equipos monofásicos.
∙ Arrancadores manuales directos de los size 0 y 1 para motores monofásicos y
trifásicos.
∙ Arrancador a tensión reducida mediante autotransformador para grandes
motores.
∙ Arrancador automático.
Este tipo de arrancador es llamado también arrancador electromagnético, consta
de un contactor con la adicción de un control protector.
Automatización.‐ es el uso de sistemas o elementos computarizados para
controlar maquinarias y/o procesos industriales sustituyendo a operadores
humanos. El alcance va más allá que la simple mecanización de los procesos ya
que ésta provee a operadores humanos mecanismos para asistirlos en los
esfuerzos físicos del trabajo, la automatización reduce ampliamente la necesidad
sensorial y mental del humano. La automatización como una disciplina de la
ingeniería es más amplia que un mero sistema de control, abarca la
instrumentación industrial, que incluye los sensores y transmisores de campo, los
sistemas de control y supervisión, los sistema de transmisión y recolección de
datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar y controlar
las operaciones de plantas o procesos industriales.
Bomba.‐ Una bomba es una máquina hidráulica generadora que transforma la
energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía
hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser
líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de
fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su
presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de
Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un
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60 UTE, TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOSAUTOR: ISMAEL ANTONIO GARRIDO MEJÍA
líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona
de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.
Control automático.‐ un control automático esta diseñado para que el circuito
arranque solo y que la persona tenga la comodidad de que este funcionara sin
que él tenga que hacer nada, los dispositivos de control automático pueden ser
los interruptores de flotador, de presión o termostatos y su capacidad de
contacto debe ser suficiente para conducir e interrumpir la corriente total del
motor.
Control manual.‐ Cuando un circuito se considera manual es debido a que una
persona debe iniciar la acción para que el circuito opere, usando más
comúnmente las estaciones de botones.
Controlador Lógico Programable.‐ Los controladores lógicos programables o PLC (Programmable Logic Controller en sus siglas en inglés) son dispositivos electrónicos muy usados en automatización industrial.
No sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales como controladores PID (Proporcional Integral y Derivativo).
Su estructura básica son dos o más planos de puertas lógicas, normalmente AND y OR, que el programador debe conectar de forma adecuada para que hagan la función lógica requerida.
Los PLC's actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de control distribuido.
Disyuntores Magnéticos.‐ Un disyuntor magnético es un interruptor automático que utiliza un electroimán para interrumpir la corriente. En funcionamiento normal, ésta pasa por la bobina del electroimán creando un campo magnético débil. Si la intensidad es mayor de un determinado valor, el campo magnético creado es suficientemente fuerte como para poner en funcionamiento un dispositivo mecánico que interrumpe la corriente eléctrica. El valor de esta corriente suele ser de entre 2 y 10 veces mayor que la corriente nominal, protegiendo al circuito de posibles cortocircuitos.
Se suelen usar para proteger motores con arrancadores cuando estos últimos disponen de protección térmica integrada.
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Motor eléctrico.‐ es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en
energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Son
ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares.
Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías.
Los motores de corriente alterna y los motores de corriente continua se basan en
el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por
el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un
campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de
acción del campo magnético. El conductor tiende a funcionar como un
electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo
de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción
con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el
rotor del motor.
Potencia eléctrica.- La potencia eléctrica es la relación de paso de energía por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado (p = dW / dt). La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio o watt, que es lo mismo.
Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánicamente o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Por último, se puede almacenar químicamente en baterías.
Presostato.‐ El presostato también es conocido como interruptor de presión. Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido.
El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno haciendo que se mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión baja un resorte empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan.
Un tornillo permite ajustar la sensibilidad de disparo del presostato al aplicar más o menos fuerza sobre el pistón a través del resorte. Usualmente tienen dos ajustes independientes: la presión de encendido y la presión de apagado.
Sistema Contra Incendio.- Se llama protección contra incendios al conjunto de medidas que se disponen en los edificios para protegerlos contra la acción del fuego.
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Generalmente, con ellas se trata de conseguir tres fines:
Salvar vidas humanas Minimizar las pérdidas económicas producidas por el fuego. Conseguir que las actividades del edificio puedan reanudarse en el plazo
de tiempo más corto posible.
La salvación de vidas humanas suele ser el único fin de la normativa de los diversos estados y los otros dos los imponen las compañías de seguros rebajando las pólizas cuanto más apropiados sean los medios.
Las medidas fundamentales contra incendios pueden clasificarse en dos tipos:
Medidas pasivas: Se trata de las medidas que afectan al proyecto o a la construcción del edificio, en primer lugar facilitando la evacuación de los usuarios presentes en caso de incendio, mediante caminos (pasillos y escaleras) de suficiente amplitud, y en segundo lugar retardando y confinando la acción del fuego para que no se extienda muy deprisa o se pare antes de invadir otras zonas.
Medidas activas: Fundamentalmente manifiestas en las instalaciones de extinción de incendios.
Sistema de Control Distribuido.‐ Un sistema de control distribuido permite el control local o remoto del equipo. El sistema de control distribuido proporciona un puente de comunicación a través de un panel de control local entre una red de tiempo no real, tal como una Ethernet, y una red de tiempo real, tal como un controlador de red de área. Ambas redes de tiempo real temporal y tiempo real permanente son adecuadas, pero se prefiere la de tiempo real permanente. El sistema utiliza unidades de control distribuido múltiple para controlar los diversos componentes del equipo y de este modo altamente expandible. El sistema de control distribuido puede aplicarse en cualquier ambiente.
Más conocido por sus siglas en inglés DCS, es un sistema de control aplicado, por lo general, a un sistema de fabricación, proceso o cualquier tipo de sistema dinámico, en el que los elementos del tratamiento no son centrales en la localización (como el cerebro), sino que se distribuyen a lo largo de todo el sistema con cada componente o sub‐sistema controlado por uno o más controladores. Todo el sistema de los controladores está conectado mediante redes de comunicación y de monitorización.
Solenoide.- Un solenoide es cualquier dispositivo físico capaz de crear una zona de campo magnético uniforme.
En la práctica, una aproximación real a un solenoide es un alambre aislado, de longitud finita, enrollado en forma de hélice (bobina) o un número de espirales con un paso acorde a las necesidades, por el que circula una corriente eléctrica.
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Cuando esto sucede, se genera un campo magnético dentro de la bobina tanto más uniforme cuanto más larga sea la bobina.
La bobina con un núcleo apropiado se convierte en un electroimán). Se utiliza en gran medida para generar un campo magnético uniforme.
Este tipo de bobinas es utilizado para accionar un tipo de válvula, llamada válvula solenoide, que responde a pulsos eléctricos respecto de su apertura y cierre. Eventualmente controlable por programa, su aplicación más recurrente en la actualidad, tiene relación con sistemas de regulación hidráulica y neumática.
El mecanismo que acopla y desacopla el motor de arranque de los motores de combustión interna en el momento de su puesta en marcha es un solenoide.
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ANEXOS
ESPECIFICACIONES DE INSTRUMENTOS
Tomado de: TECNIEQUIPOS; Memoria Técnica de Rehabilitación SCI/CIS; 2009.
