papel tenico
Post on 28-Feb-2018
226 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/25/2019 Papel Tenico
1/13
1
Los mejores mtodos en inyeccin de qumicos
Sistema diseado para la produccin petrolera y de gas
Papel Tcnico
Por Don Matherne Jr. Director de ingeniera
Abstracto
La inyeccin de qumicos en un proceso controlado y confiable es un factor clave
en la productividad y rentabilidad de la produccin petrolera y de gas. El presente
papel tcnico documenta algunas de las consideraciones y prcticas que ayudan a
establecer el sistema ms apropiado.
-
7/25/2019 Papel Tenico
2/13
2
Los mejores mtodos en inyeccin de qumicos
Diseo del sistema
Al imentacin de energa
Suministro
Hay una gran cantidad de mtodos disponibles para suministrar energa a un
sistema de bombas de inyeccin; asimismo, hay una gran cantidad de factores
que deben considerarse al momento de elegir la fuente de suministro adecuada.
Entre los factores ms importantes se encuentran:
Ubicacin:ste suele ser el factor que implica mayores limitaciones. En
ocasiones, la eleccin de la fuente de suministro se reduce a aquello que
est disponible. Es probable que un lugar aislado no cuente con
instalaciones elctricas o que tenga un clima inapropiado para la
generacin de energa solar.
Impacto ambiental: ltimamente se ha incrementado la preocupacin
respecto al impacto que tienen los equipos de proceso en el medio
ambiente. Por lo general, el expulsar el gas natural una vez utilizado en los
equipos de proceso, tiene consecuencias desfavorables y, en muchos
casos, incluso est prohibido. Estos factores limitan un equipo neumtico
que no fue diseado para un sistema de recuperacin de gas, por lo que
-
7/25/2019 Papel Tenico
3/13
3
podran considerarse fuentes de energa elctricas o alternativas en lugar
de un sistema neumtico.
Costos de energa: Toda energa generada tiene un costo. Los costos por
energa elctrica son bastante altos dado que el consumo de una bomba de
inyeccin de qumicos es grande. Los paneles solares y las bateras son
bastante caros, en especial cuando, debido a un mal diseo, se consumen
demasiado estos artculos. El mtodo ms efectivo es utilizar un sistema
neumtico de inyeccin con recuperacin de gas.
Sistema motriz
Hay una gran cantidad de mtodos disponibles para suministrar energa a un
sistema de bombas de inyeccin. Las restricciones de ubicacin, as como de
disponibilidad de un suministro de energa confiable determinan la especificacin
del motor. Es comn que los sistemas de inyeccin de qumicos posean uno de
estos tres suministros de energa: neumtico, elctrico o mediante panel solar.
Neumtico:Los sistemas neumticos generan una fuerza motriz mediante
el aire o gas comprimido que da potencia al motor. El motor aplica dicha
fuerza a un sistema de mbolo o diafragma que, a su vez, inyecta el
qumico a una velocidad prestablecida. A menudo, los inyectores de
qumicos estn accionados mediante gas natural dada su gran
disponibilidad en la mayora de las zonas de pozos. Es importante
comprender y familiarizarse con las prcticas de ventilacin asociadas con
cada rea. Si el sistema de ventilacin utiliza gas motriz, entonces no es
recomendable contra con un sistema de inyeccin con recuperacin de gas.
-
7/25/2019 Papel Tenico
4/13
4
Los sistemas con recuperacin de gas tienen la posibilidad de recuperar el
gas expelido que se utiliza en los equipos neumticos, lo cual permite que
el gas motriz se reinyecte a la lnea de proceso o se consuma de forma
segura.
Elctrico: Los sistemas elctricos generan una fuerza motriz mediante el
uso de energa elctrica para encender un motor de este tipo. El motor
aplica dicha fuerza a un sistema de mbolo o diafragma que, a su vez,
inyecta el qumico a una velocidad prestablecida.
Solar: Los sistemas alimentados con energa solar generan electricidad
mediante un efecto fotovoltaico. La luz solar excita los tomos de un semi-
conductor que origina un flujo de electrones, una corriente elctrica que se
abre paso hasta llegar al almacenamiento de batera que, a su vez,
enciende el motor elctrico de corriente continua. Disear un sistema que
funciona mediante energa solar es mucho ms complejo que disear un
sistema elctrico o neumtico. Es esencial que el fabricante emplee los
componentes de mejor calidad y que sepa cmo combinarlos a la
perfeccin. Hay que tener la certeza de que el fabricante del sistema solar
utiliza bateras de gel o vidrio mateado, diseadas ex profeso para
aplicaciones solares de ciclo profundo. Adems, es importante especificar
la cantidad de das de autonoma que se desea o la cantidad de das que el
sistema deber funcionar sin luz solar. Por lo general, estos valores oscilan
entre los 5 y los 7 das en el sur de los Estados Unidos, entre 2 y 4 das en
Oriente Medio y hasta 30 das en sitios como Canad, el norte de Rusia y el
rtico.
-
7/25/2019 Papel Tenico
5/13
5
Qumicos
Los tipos de qumicos que se inyectarn deben considerarse de antemano, previo
al diseo y especificaciones del sistema de inyeccin.
Compatibilidad:Los qumicos utilizados en la actualidad son ms efectivos
en los procesos de produccin de petrleo, aunque tambin representan
algunos problemas en los equipos de inyeccin. Es comn que, durante los
procesos, los qumicos se concentren y se vuelvan ms poderosos.Desafortunadamente, esto no representa un buen augurio para los
materiales que se emplean en la transportacin, el almacenaje y la
inyeccin de qumicos. Es esencial que todos los materiales de
construccin cumplan con las especificaciones para el manejo de los
qumicos con los que entran en contacto. Esto se vuelve especialmente
importante al manejar componentes a presin y materiales suaves, tales
como los sellos estticos y dinmicos.
Viscosidad: La viscosidad es una caracterstica de los qumicos que,
algunas veces, se pasa por alto. Es muy importante considerar los niveles
de viscosidad que manejar un sistema a varias temperaturas, pues sta
producir un efecto en la velocidad de flujo, la presin y el desgaste.
Adems, los caudalmetros son susceptibles a los errores al tratarse de
viscosidades diferentes. Asegrese de elegir un caudalmetro apropiado,
uno que pueda manejar rangos de flujo en las temperaturas extremas, tantomayor como menor, que planea trabajar.
Frecuencia de inyeccin: al buscar un sistema de inyeccin de qumicos
deber poner especial atencin en la frecuencia de inyeccin del equipo.
Algunos qumicos requieren un dosaje poco frecuente, en tanto que otros
-
7/25/2019 Papel Tenico
6/13
6
requieren un flujo constante para alcanzar el desempeo deseado del
sistema. Asegrese de que el sistema de inyeccin est diseado para
producir la velocidad de flujo deseada a la frecuencia establecida.
Los depuradores H2S requieren de un flujo realmente constante.
Debe sealarse que este objetivo es imposible de alcanzar si slo se
emplea una bomba de inyeccin a una velocidad alta. Los mejores
mtodos requieren del uso de muchas otras piezas diseadas
especialmente para un flujo y una presin de descarga
predeterminada. Los sistemas controlados por temporizador no
estn recomendados para condic iones de flujo continuo.
Parmetros generales de diseo
La informacin ms comn que se emplea en el diseo o la adaptacin de un
sistema de inyeccin consiste en: presin de descarga, velocidad de flujo
prestablecida, presin del suministro de gas y composicin del gas (sistema
neumtico).
Presin de descarga: La presin de descarga es el resultado de la presin
a la que opera el sistema, la tubera o la cabeza de pozo. Bsicamente, es
la presin que el inyector de qumico debe vencer en el punto de inyeccin
para poder dosificar la cantidad deseada del qumico en el sistema. Por lo
general, conforme la presin de descarga aumenta, la resiliencia del
sistema de inyeccin de qumicos aumenta tambin. Es vital asegurarse de
que todas las tuberas, vlvulas y accesorios cumplen con las
-
7/25/2019 Papel Tenico
7/13
7
especificaciones para el MAWP (Maximum Allowable Working Pressure-
Presin mxima de trabajo) del sistema.
Velocidad de flujo: La velocidad de flujo, la mayora de las veces, depende
del tipo de qumico, la concentracin de ste, las condiciones de proceso,
entre otros parmetros. Este valor lo ajusta el fabricante del qumico o, en
su defecto, lo recomienda. La velocidad de flujo, adems, depende de la
interaccin de los qumicos con el medio de proceso y la velocidad de
reaccin. Es esencial inyectar la cantidad de qumico sealada a la
velocidad establecida por varias razones: el dosaje inadecuado puede
ocasionar que el qumico no reaccione de la manera debida, lo cual puede
ocasionar un dao en el equipo, la formacin de hidratos, multas cuantiosas
y paros en el sistema de proceso. Por otro lado, pueden incrementarse los
costos debido al exceso de inyeccin, ya que los qumicos suelen ser
bastante caros. El equipo de inyeccin de qumicos debe estar diseado no
slo para manejar y alcanzar las velocidades de flujo deseadas, sinotambin para mantener dichas velocidades una vez que se realiz la
primera calibracin del sistema.
Los inyectores de qumicos debern cumplir en todo momento con
los sistemas mtricos establecidos en la norma API 674 y 675.
Solicite al fabricante de los sistemas de inyeccin que realice
pruebas de alineacin y balanceo dinmicos en las partes donde
aplique.
Suministro de gas: Los sistemas neumticos de inyeccin requieren de
gas presurizado que encienda el motor. Se debe poner especial atencin a
la presin y volumen disponibles de sistema de instrumentos de aire o una
-
7/25/2019 Papel Tenico
8/13
8
fuente de gas natural. Bsicamente, se necesita suficiente gas para evitar
que el motor se ahogue a causa de la deficiencia en el suministro de gas
que requiere para operar de manera efectiva. Debe haber suficiente presin
para que el motor pueda generar la fuerza suficiente para superar la fuerza
contraproducente del proceso que acta sobre el mbolo o el diafragma.
Otro aspecto que debe tenerse en cuenta es la composicin del qumico o
del gas de una fuente de gas natural. Muchas de estas fuentes cuentan con
grandes concentraciones de H2S, CO2y otros constituyentes perjudicialesque pueden ocasionar fallas de distintos tipos: la ms comn es la
fractura/fatiga por corrosin o estrs, lo cual puede acelerar la falla de
componentes metlicos, plsticos y de elastmero.
Asegrese de que todos los componentes para gas natural cumplen
con los estndares de la norma NACE MR0175.
Diseo del sistema de control
Los sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition - Control de
Supervisin y Adquisicin de Datos) se han convertido en los ms populares en
los sistemas de inyeccin de qumicos, y con mucha razn. Desafortunadamente,
hay muchos sitios con demasiadas variables que han dedicado parte de su
personal a manejar los equipos de manera efectiva y darle mantenimiento a los
sistemas de inyeccin de qumicos. Los sistemas SCADA se utilizan en granmedida debido a que no sirven slo para reportar y controlar los sistemas de
medicin, como los utilizados para monitorear la velocidad de flujo o las presiones
de descarga, sino tambin para predecir alguna falla futura mediante diagnsticos
definidos de manera acertada. Lo anterior permite a los proveedores de servicios
-
7/25/2019 Papel Tenico
9/13
9
programar sistemas rutinarios de mantenimiento saludable. No hay razn para
dedicar recursos a un acontecimiento de emergencia en el que algn inyector o
alguna pieza de vital importancia para el equipo ha fallado. Las empresas de
produccin de energa se estn dando cuenta de la importancia del manejo de
inyeccin de qumicos desde un punto de vista proactivo. Si un sistema de control
es congruente, entonces hay muchos aspectos que deben cuidarse, discutirse y
evaluarse junto con el proveedor del sistema de inyeccin de qumicos.
Protocolo de control: En la industria del gas y el petrleo, los parmetros
de sistema cambian constantemente incluso sin previo aviso. El hecho de
que un sistema de inyeccin de qumicos est bien instalado y calibrado no
significa que ste seguir operando con toda eficiencia, incluso si el
inyector mantiene su velocidad de dosaje. Al igual que estos factores, hay
una infinidad de aspectos que pueden cambiar: la velocidad de flujo, la
presin de flujo, la presin en el suministro de gas, los remanentes del
sistema, la temperatura de operacin, etctera. Tan slo se necesita queuna de estas variables sufra una modificacin para que se alteren las
condiciones de un sistema completamente afinado. Es crucial contar con un
sistema que reconozca dichos cambios o los resultados de stos para
poder reaccionar de manera apropiada mediante la alteracin de algn
parmetro como puede ser la velocidad de inyeccin para, as, armonizar el
sistema. Por lo tanto, es importante que el proveedor explique o haga una
demostracin respecto al diseo del sistema de control. Hay muchasmaneras de recolectar datos y crear una base a partir de la cual se puedan
tomar acciones, por ejemplo, alterar una variable del sistema. Quizs la
solucin ms sencilla, a prueba de tontos y probada por la industria, sea
utilizar un sistema de control de proaccin de procesos (PID PLC). Este tipo
-
7/25/2019 Papel Tenico
10/13
10
de sistema de control realiza mediciones de ciertas variables mediante un
sensor con la finalidad de comparar dichos valores con los establecidos en
un inicio o con aquellos establecidos en una frmula proporcional de
valores. Si los valores que se estn analizando no satisfacen al sistema,
entonces el sistema de control de proaccin de procesos, PLC, alterar una
variable hasta que el sistema se estabilice.
Sistema de control/Integracin RTU (Unidad de terminal remota):
Proporcione tanta informacin como le sea posible acerca de su sistema
SCADA pues, para el fabricante del sistema de inyeccin de qumicos y el
sistema de control, ser de vital importancia comprender el tipo y modelo de
Unidad de terminal remota (RTU) que estar en comunicacin con el
sistema de control de procesos PLC. Adems, se deber establecer si el
RTU debe ser visto como sistema esclavo o maestro y proporcionar al
fabricante un registro de salidas para que ste realice un mapa del PLC con
respecto al RTU.
Comunicaciones: Los tres protocolos de comunicacin utilizados con ms
frecuencia IP/Ethernet, Serial y Fieldbus. Para cada uno de estos
protocolos hay distintos mtodos y estndares. Es importante especificar
qu tipo de protocolo garantiza la comunicacin entre el dispositivo de
control PLC y el RTU para enviar y recibir datos entre s o con cualquier
otro sistema SCADA.
Confiabilidad
-
7/25/2019 Papel Tenico
11/13
11
Los sistemas de inyeccin, por lo general, se encuentran sujetos a operar en
condiciones extremas. Estos sistemas se ubican en ambientes en los que los
elementos pueden ocasionar fallas por s solos. Adems, se requiere que estos
sistemas inyecten algunos de los qumicos ms cidos a velocidades de flujo y
presiones de descarga verdaderamente extremas. El hecho innegable es que,
tarde o temprano, los sistemas de inyeccin de qumicos fallarn. No es
cuestin de preguntarse si suceder o no, sino de cundo suceder. De este
modo, se vuelve imperativo que los fabricantes de inyectores de qumicosinformen bien acerca de los sistemas de medicin confiables, ya que resulta
necesario para proporcionar un enfoque proactivo en el manejo del
mantenimiento de los equipos y sistemas de inyeccin de qumicos.
MTBF: Solicite el tiempo medio entre fallos (Mean time between failures)
para cualquier equipo de grandes dimensiones o para los componentes
y piezas que son considerados para trabajos de mantenimiento.
Periodo de inactividad previsto anualmente: Calcule de manera
racional el periodo mximo de inactividad que se puede permitir al ao.
A menudo es ms comn que estemos hablando de horas y no de das
de inactividad cuando se trata de sistemas y equipos importantes.
Discuta este clculo o sus expectativas con el fabricante del sistema de
inyeccin de qumicos y asegrese de que los sistemas de medicin
estn disponibles para garantizar que un periodo de inactividad mayor
sea una anomala que se debe resolver y no una regla. Es probable que,
para garantizar que el periodo de inactividad sea el mnimo posible,
exista algn programa de intercambio o de equipo de respaldo de
emergencia.
-
7/25/2019 Papel Tenico
12/13
12
Calidad garantizada
El mercado de gas y petrleo de hoy en da est saturado de fabricantes de
equipos y proveedores de servicios. El confirmar si la empresa est pensando en
el consumidor final al ofrecer productos y sistemas de calidad impecables puede
resultar una tarea desalentadora y de enormes proporciones, pero existen dos
formas de saber con rapidez si sus necesidades sern satisfechas por el
fabricante o proveedor.
Certificacin QMS (Quality Managements Systems): El diseador o
fabricante se ajusta al sistema de calidad y puede generar los documentos
que respalden dicho sistema con la certificacin adecuada? Cada compaa
que pretende competir en el mercado del gas y del petrleo debe cumplir
con algn estndar de calidad. Asegrese de solicitar que le comprueben
este requisito cada vez que inicie un proceso de bsqueda de equipo. Por
ejemplo, cada vez son ms las compaas que buscan una certificacin ISO
9001 para poder ganar las licitaciones. La certificacin ISO 9001 es una de
las certificaciones de mayor peso a nivel mundial. ISNetworld ofrece una
base de datos que tiene como objetivo poner en contacto compaas
confiables que participan en la industria de la energa y otros mercados de
la tecnologa. Pregunte a su proveedor si forma parte de la red acreditada
de ISNetworld.
Procedimientos de calidad: Adems de ser miembro de una de lasmayores organizaciones QMS (Quality Managements Systems), los
fabricantes de equipos dinmicos deben ceirse a las normas de pruebas y
procedimientos de control de calidad. Solicite una copia de dichos
procedimientos y, si fuese necesario, pida a su proveedor que realice
-
7/25/2019 Papel Tenico
13/13
13
pruebas in situ para valorar las condiciones reales de operacin. Del mismo
modo, se recomienda ampliamente que los proyectos de gran envergadura
se sometan a una prueba in situ mediante un programa piloto o que se
sujeten a una prueba de aceptacin o validacin.
CheckPoint Pumps & Systems es el proveedor lder de soluciones de
produccin. Nuestra compaa disea, fabrica y comercializa las bombas deinyeccin de qumicos y los equipos ms confiables del mundo, adems de
fabricar paneles de control, sistemas de verificacin de presin, soluciones de
energa verde (ecolgica) y piezas para procesos. CheckPoint Pumps & Systems
se ha ganado la reputacin de ser una compaa confiable en la produccin de
petrleo, gas y en la industria de la refinera por lo que nuestros productos siempre
son la primera opcin cuando lo que se busca es calidad y confiabilidad. Nuestra
misin es reducir los gastos de operacin de nuestros clientes mediante el
incremento de la confianza en su correcto funcionamiento. Gracias a su presencia
a nivel mundial y a su filosofa de adaptacin a la cultura del cliente, CheckPoint
Pumps & Systems cuenta con la capacidad de responder a las necesidades de los
clientes industriales ms importantes y de mayor envergadura del mundo. Sin
embargo, nuestra compaa tiene el tamao perfecto para atender a sus clientes y
responder a sus necesidades una vez que ya se ha realizado la compra. En
CheckPoint ponemos nuestra reputacin y nuestro futuro en manos del excelente
desempeo de los productos que fabricamos y en el personal especializado que le
atender las 24 horas, los 7 das de la semana y los 365 das del ao.
top related