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RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

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CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACION


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CAPITULO IV


A.- CONCEPTUALIZACIÓN

§ Ubicación Geográfica

El terminal de Puerto Miranda se halla ubicado en la parte norte del

Lago de Maracaibo, en la costa este de la zona conocida como estrecho

de Maracaibo. Este cumple una función centralizadora en la recolección

de crudos provenientes de los patios tanques de Bachaquero, Lagunillas,

Cabimas, y Palmarejo de Mara y a su vez surte a los buques de

Combustible para su exportación utilizado para la calefacción doméstica e

industrial, generadores eléctricos, etc.

El gráfico N° 10 brindará una mejor referencia de la ubicación del

Terminal de Embarque Puerto Miranda.

§ Descripción del Terminal

Figura 10. Ubicación del Terminal de Embarque Puerto Miranda. Fuente: tankerworld.com (05/03/02)


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El terminal de Puerto Miranda está conformado por treinta y tres (33)

tanques, de los cuales treinta (30) son de techo flotante, con una

capacidad de bombeo de 4.600 Mbls, de estos, diecinueve (2.593 Mbls)

están conectados al Oleoducto Caliente y once (2.007 Mbls) al Oleoducto

Frío. Los tanques restantes, tres (3), son de techo fijo pertenecientes al

Sistema de Combustible.

También consta de la estación L.O.L, planta de tratamiento de aguas

afluentes, dos (2) muelles de embarque, sistema de combustible,

calentadores, entre otros.

En este terminal se realizan una variedad de actividades o procesos

tales como: Aforamiento de Tanques, Análisis de Laboratorio, Recepción

de Crudos, Despacho de Crudos y de Combustible, Despacho de

Combustible para Consumo de los Buques y Operación del Sistema

Contra- Incendio.

Las facilidades de embarque del Terminal están constituidas por dos

muelles (No. 2 y 3), provistos cada uno de cuatro líneas de carga, dos de

retorno a tierra, una línea de deslastre a tierra, nueve bombas de carga y

treinta tanques de almacenamiento común a los dos muelles.

Cada muelle posee dos puestos de atraque, que tienen cuatro brazos

de carga tipo “CHICKSAN” de 12” para los cargamentos de crudo y

combustible para exportar, y uno de 8” que suministra combustible para

consumo de los buques.

1. Estudio de los procesos


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Existen dos operaciones fundamentales realizadas en el Sistema de

Mezcla de Combustible para Exportar, el despacho y la mezcla de

combustible para exportar.

A. PROCEDIMIENTO DE DESPACHO DE COMBUSTIBLE

PARA EXPORTAR

Los despachos de combustible para los barcos cisternas en Puerto

Miranda, se llevan a cabo de acuerdo con el programa diario de

embarques, que contiene toda la información necesaria para la realización

de los mismos.

Tan pronto como el buque sea atracado, suben a bordo los

representantes de las autoridades (Capitanía de Puerto- MTC, Aduana-

MH, Sanidad- MSAS, Extranjería - MRI y resguardo Marítimo- FAC), junto

con el agente respectivo, con el fin de llenar los requisitos exigidos por las

leyes venezolanas.

Al mismo tiempo, previa consignación de un permiso especial, suben

también dos operarios al buque, para efectuar la conexión buque/ tierra.

Según la información del buque, se aforan (nivel, temperatura, BSW y

API) los tanques que participaran en la mezcla y cargamento, y se

desplazan el contenido de las líneas de carga con el combustible a

exportar, dos horas antes de estar listo la operación.


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Al recibir el supervisor de despacho aviso del supervisor de muelles,

de que el buque está listo para empezar la carga, debe revisar si las

válvulas de deslastre de los brazos de carga están cerradas. Así mismo

es necesario que se verifique que las válvulas de los brazos de carga

estén abiertas y que no hallan válvulas cerradas en la línea de carga a

utilizarse, se debe encender el instrumento registrador de la rata de carga,

así como también, el verificar que halla flujo entre la línea de carga y los

tanques.

Para el despacho de los diferentes tipos de combustible y en los

diferentes brazos de carga a utilizar se deben abrir o cerrar las siguientes

válvulas:

CUADRO 1

VÁLVULAS QUE COMUNICAN LAS LÍNEAS DE CARGA CON LOS

BRAZOS DE CARGA

N° DE VÁLVULA

MUELLE N° 2 PUESTO N° 1 PUESTO N° 2

Válvulas que comunican a las líneas de carga

con los brazos de carga B C. #2 B C. #3 B C. #4 B C. #5 B C. #2 B C. #3 B C. #4 B C. #5

Línea de Carga N° 1 4021/794 4020/790 4021/786 4020/782 4022/814 4023/810 4022/806 4023/802

Línea de Carga N° 2 4066/794 4065/790 4066/786 4065/782 4067/814 4068/810 4067/806 4068/802

Línea de Carga N° 4 N/U N/U N/U N/U N/U N/U N/U N/U


N° DE VÁLVULA

MUELLE N° 3 PUESTO N° 5 PUESTO N° 6

Válvulas que comunican a las líneas de carga

con los brazos de carga B C. #2 B C. #3 B C. #4 B C. #5 B C. #2 B C. #3 B C. #4 B C. #5



Línea de Carga N° 4 4100/944 4099/940 4100/936 4099/932 4101/964 4102/960 4101/956 4102/952

Línea de Carga N° 5 4129/944 4120/940 4129/936 4120/932 4198/964 4199/960 4198/956 4199/952

Fuente: Sánchez (2002).


94

Luego del cierre y apertura de las válvulas se debe iniciar la

operación de bombeo, con previo aviso al personal del buque a través del

Supervisor de Muelles. Mientras ocurre esto es necesario vigilar la

indicación de nivel de los tanques utilizados para realizar la mezcla y el

flujo del crudo pesado que esta siendo añadido.

B. REALIZACIÓN DE LA MEZCLA DE COMBUSTIBLE PARA

EXPORTAR

Los componentes implicados en la mezcla de combustible a exportar

son los siguientes: Diluente, Búnker “C”, Gasoil y crudo pesado. El

sistema de combustible para exportar utiliza una variedad de crudos

pesados con características diferentes provenientes de los diferentes

patios tanques H-7 Cabimas (crudo Tía Juana Pesado), Lagunillas

(crudos Lagunillas y Laguna) y Bachaquero (crudo Bachaquero). Las

características de los crudos pesados pueden variar según su: gravedad

A.P.I, viscosidad, porcentaje de acidez, porcentaje de B.S.W (agua) y

porcentaje de azufre.

Este crudo pesado se almacena en los tanques de almacenamiento,

en las secciones “C” (Carlos) y “D” (Darío) del Terminal de Embarque de

Puerto Miranda.

El Búnker “C”, se obtiene mezclando crudo laguna con Diluente o

Gasoil en determinada proporción. Las características generales de este

combustible son:


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Viscosidad Redwood No. 1 a 100° F

(min/max) 4.000/ 4.500 segs.

Punto de Inflamación (min) 154° F

Agua de destilación (max) 1,0 %

El Diluente y el Gasoil, son otros de los componentes utilizables en la

preparación del combustible. El Diluente y el Gasoil están en los tanques

B-1 y B-2 respectivamente. Estos dos elementos son transportados desde

la Refinería Cardón por buques u oleoductos hasta el Terminal de

Embarque Puerto Miranda.

Para realizar la mezcla bien sea de crudo pesado con Diluente, o

crudo pesado con Gasoil, o crudo pesado con Búnker “C”, la última

opción, una combinación de todos los componentes se deben abrir una

serie de válvulas según la línea de carga.

CUADRO 2

VÁLVULAS QUE COMUNICAN A LOS TANQUES CON LAS LÍNEAS

DE CARGA

N° DE VÁLVULA

COMBUSTIBLE CRUDO PESADO

Válvulas que comunican a los tanques con las líneas de carga Diluente B-1 Bunker B-2 Gasoil B-4 C-2 C-3 C-4 C-5 D-1 D-2 D-3 D-4 D-5

Línea de Carga N° 1 330/340 330/340 330/340 1203 1211 1203 1211 273 283 293 303 313 Línea de Carga N° 2 331/341 331/341 331/341 1204 1212 1204 1212 274 284 294 304 314 Línea de Carga N° 4 333/343 333/343 333/343 1225 1226 1225 1226 276 286 296 306 316 Línea de Carga N° 5 334/344 334/344 334/344 1229 1230 129 1230 277 287 297 307 317

Previa apertura o cierre de válvulas y la puesta en funcionamiento de

las bombas de carga, el buque le informa al operador las especificaciones

o características del combustible que está siendo solicitado y el operador

procede a realizar los cálculos respectivos para conocer la cantidad

Fuente: Sánchez (2002).


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concerniente a cada ingrediente y la rata con que debe ser inyectado el

combustible al buque.

La distribución de las válvulas y líneas a usar entre las líneas de carga

y los tanques del Sistema de Combustible a Exportar están representadas

en el gráfico No. 11.

Los operadores se valen de los niveles de los tanques para realizar

ese cálculo, que por medio de relaciones trigonométricas y porcentajes,

realizan la conversión del porcentaje de cada elemento al volumen de

cada ingrediente.

Luego de este cálculo los operadores proceden a bombear el líquido a

utilizar por las líneas de combustible y crudo. El caudal del crudo pesado

lo asumen como constante, determinado por la capacidad de bombeo de

las bombas de carga N° 1 ó 2, por lo que el operador solo tiene que

ajustar el caudal de la línea de combustible utilizando las válvulas

neumáticas N° 0301 ó 0401 (dependiendo de la bomba de carga a

Figura 11. Distribución de tanques, líneas y válvulas. Fuente: Sánchez (2002)


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utilizar), las cuales están entre las bombas del sistema de combustible y

las bombas carga. Esto con el fin de que se inyecte solo la cantidad de

combustible estipulada, para que la mezcla tenga las características

requeridas por el comprador.

A continuación se presenta un ejemplo del cálculo efectuado por los

operadores para hallar la cantidad volumétrica necesaria para cada

componente implicado en la mezcla de combustible para exportar.

El buque “La Florida” solicita un combustible de 280 CST. El CST es

una de densidad cinemática utilizada muy frecuentemente por los

operadores. El operador convierte los CST a V50 (122 °F), debido a que

el operador esta más familiarizado con esta nomenclatura, esto lo realiza

por medio de unas tablas de conversión que están estandarizadas

internacionalmente. El resultado de la conversión es 32.2 V50, en el

tanque B-1 hay 12.2 V50 y el tanque C-4 tiene 38,2 V50.

Los V50 de los componentes que están en los tanques B-1 y C-3 se

restan a los 32,2 V50 del combustible requerido. Con las diferencias

obtenidas se determinan los porcentajes de los componentes a ser

mezclados. Estos porcentajes son usados como referencia para que el

operador halle la equivalencia en barriles por medio de una relación

trigonométrica, es decir, conociendo previamente la cantidad de

combustible que el buque está comprando y el porcentaje de cada

componente, realizando una regla de tres se hallará la cantidad

volumétrica que se debe bombear de cada uno de los componentes.

Cantidad de barriles pedidos: 30.000,00


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Combustible requerido: 32,2 V50

Tanque B-1: 12.2 V50

Tanque C-3: 38,2 V50

Esta es la resta entre el V50 requerido y el de los dos componentes.

32,2 – 12,2 = 20,0

38,2 – 32,2 = 6,0

Con el resultado de estas dos sustracciones se calculan los

porcentajes de cada uno de los componentes.

Dando como resultado:

20,0 76.92%

6,0 23.8%

26,0 100,00%

Seguido a esto, el operador convierte el porcentaje a barriles.

76.92% 23.076 barriles

23,8% 6924 barriles

100,00% 30.000 barriles

El cálculo realizado en el ejemplo muestra la manera de calcular la

cantidad de cada ingrediente que se debe utilizar para conseguir una

viscosidad especifica para una cantidad volumétrica total especifica. El

procedimiento es el mismo para conseguir el A.P.I, o el porcentaje de

B.S.W, o el porcentaje de azufre o el porcentaje de acidez.

En la actualidad este cálculo realizado en la sala de control lo realiza

una tabla “Exel” la cual suma la cantidad total de líquido a obtener y

calcula los promedio de A.P.I, B.S.W, azufre, acidez y viscosidad (V-50).


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El gráfico N° 12 es una muestra de la tabla en “exel” utilizada por los

operadores para el cálculo de la cantidad volumétrica de cada ingrediente

para la mezcla, para que el combustible o crudo quede dentro de las

especificaciones solicitadas por el cliente.

En el gráfico N° 13 se puede observar de manera esquemática como

se realiza el proceso de mezcla de combustible para exportar, los

dispositivos utilizados y el flujo de la información.

Figura 12. Estimación de características de mezcla. Fuente: Sala de Control T.E.P.M (2002)

Figura 13. Esquemático del Sistema de Mezcla Existente. Fuente: Sánchez (2002)


100

Actualmente el proceso de mezcla de combustible para exportar esta

siendo realizado manualmente sin el apoyo de ningún instrumento

adecuado para que el proceso sea controlado de la manera más efectiva,

solo se cuenta con la información proveniente del sistema ENTIS PRO el

cual nos permite conocer el nivel y la temperatura de los líquidos que

están en los tanques, dejando así, una serie de decisiones y tareas al

operador, que por la misma falta de información no esta en la óptima

capacidad de realizar.

Estas deficiencias en el proceso de mezcla de combustible para

exportar conllevan así, a los inaceptables vaciados de tanque por estar el

producto fuera de especificaciones, a los re- procesos tanto

administrativos como operacionales y a las penalizaciones económicas

por sobre estadía de los buques receptores.

La utilización de este sistema de mezclado tiene las siguientes

desventajas:

Penalizaciones económicas: Estos se producen por diferentes causas,

entre ellas, que el combustible quede fuera de las especificaciones, lo que

ha ocasionado perdidas económicas a la industria petrolera. Como

ejemplo, MARAVEN en el año 1996 pagó la cantidad de Bs.

400.067.593,05 por concepto de penalizaciones (sobre estadía, perdida

de marea, combustible fuera de especificaciones). Además del costo

operativo y administrativo que se produce por el vaciado del buque y el

reporte del mismo.


101

Falta de confiabilidad y eficiencia: Al carecer de un sistema

automatizado que permita el control y la supervisión del proceso, y

dejando en manos del operador todas las decisiones y operaciones para

realizar la mezcla, que va desde la decisión de que tanques

(componentes) se utilizarán y la cantidad de líquido de cada uno de los

componentes se utilizará, hasta el control y compensación por desviación

del caudal en la línea de combustible, lo cual aumenta la probabilidad de

que el operador realice una operación errónea o a destiempo.

Esto influye directamente en el proceso como tal, disminuyendo la

garantía de que los procesos y procedimientos sean correctamente

realizados, y disminuyendo la confiabilidad de que el producto quede

dentro de las especificaciones y al momento esperado.

Desperdicio de horas / hombre: La finalidad del sistema de

combustible para exportación, es realizar la mezcla del combustible

dentro de las características exigidas por el cliente en el menor tiempo

posible. Debido a que el sistema actual no cuenta con un procedimiento

de control y supervisión por medio de un sistema automatizado, el

operador tiene que ejecutar, supervisar e inspeccionar una serie de tareas

anacrónicas y tediosas que malgastan el tiempo del operario, que podrían

ser eliminadas al actualizar de manera tecnológica y estructural el sistema

y sus operaciones, permitiendo que el operador ocupe su atención hacia

otra actividad.


102

2. Familiarización

Con la finalidad de minimizar los errores y defectos en el proceso de

mezcla de combustible y brindarle al cliente el producto que él exige, (con

la calidad más alta posible y al tiempo requerido), se ubicó la bibliografía

relacionada con el tema, se organizaron visitas a las diferentes

instalaciones pertenecientes al Sistema de Combustible para Exportar y

se realizaron entrevistas no estructuradas al personal que opera en la

sala de control, a los mantenedores y jefes del terminal. Por medio de

estas actividades se obtuvo la información necesaria para conocer a

fondo las necesidades de los clientes y comprender el proceso a

profundidad, identificándose así las operaciones que no le aporten valor

agregado al proceso y aquellas operaciones en donde se requiera de un

sistema de apoyo para que el proceso sea bien ejecutado.

Entonces por estas actividades (visitas y entrevistas) se logró

evidenciar que el sistema previamente nombrado está compuesto

básicamente por tanques, sistemas de bombeo y líneas (tuberías), que

son los elementos primordiales para el suministro de combustible de

exportación a los buques que atracan el Terminal de Embarque Puerto

Miranda. También existen otros elementos dentro del sistema que no son

primordiales pero son igualmente necesarios para el regular desempeño

del sistema, tales como: filtros, instrumentación, válvulas de control, entre

otros.


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Tanques

Tanques de Combustible. El almacenamiento del combustible está

integrado por tres tanques de techo fijo de 80.000,00 barriles c/u.

Cada tanque cuenta con las siguientes facilidades:

§ Transmisor de nivel y detector de temperatura, para la indicación en la

sala de control (Sistema de medición de nivel tipo radar).

§ Interruptores de alto/bajo nivel, como detectores de los puestos

críticos de las operaciones de llenado y vaciado, los cuales son

señalizados mediante alarmas sonoras y luminosas en la sala de

control,

§ Las alarmas de alto nivel están ajustadas a 1.400,0 cms. y las de bajo

nivel a 198,0 cms.

§ Línea de recibo/ entrega interconectada a los muelles.

Tanques de Crudo. El área de almacenamiento de crudos está

integrada por treinta (30) tanques de techo flotante, de los cuales

diecinueve (19) están conectados al Oleoducto Caliente, con una

capacidad de almacenaje que varía entre 150.000 y 180.000 barriles y

once (11) al Oleoducto Frío, con una capacidad de almacenaje que varía

entre 160.000 y 350.000 barriles.

Cada uno de los tanques está provisto de las siguientes facilidades:

§ Línea de distribución que los une al Oleoducto Frío o Caliente, para la

operación de recibo y líneas de carga y retorno, para la operación de

despacho.


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§ Transmisor de nivel y detector de temperatura para indicación remota

en la Sala de Control (Sistema de medición de nivel tipo radar).

§ Interruptores de alto nivel para detectar los puntos críticos de las

operaciones de llenado y vaciado, los cuales son señalizados

mediante alarmas sonoras y luminosas en la Sala de Control.

Puntos de Ajuste. Las alarmas de alto nivel están ajustadas de

acuerdo al alto “Nivel Máximo de Seguridad“ y al bajo nivel a 200,0 cms. ,

con excepción de los tanques J-1, H-1 y H-2, cuyo punto de ajuste es a

250,0 cms.

Los techo flotantes están construidos para flotar sobre el petróleo con

gravedades especificas de 0,7 a 1,0 y pueden dividirse en dos categorías:

Los techos flotantes tipo Pontón y los techos flotantes tipo doble

cubierta.

Los techos tipo Pontón pueden soportar 10 pulgadas (250mm) de

agua de lluvia en la cubierta central cuando el techo esta flotando.

Los techos tipo doble cubierta están equipados con drenajes de

emergencia. Esto es posible porque el nivel del petróleo en el tanque,

siempre será más bajo que el nivel del agua de lluvia en la cubierta

central. En consecuencia el techo de la cubierta soportará solamente una

acumulación de agua de lluvia limitada en su punto más bajo, donde los

drenajes de emergencia comenzarán a funcionar tan pronto como se

hayan acumulado 15 cms. de agua.

Los treinta tanques de crudo en Puerto Miranda, son de techo flotante,

de los cuales cinco (5) tiene techo flotante tipo Pontón, a saber: H-1, H-2,


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H-3, H-4 y J-1, y el resto de los tanques, tienen techo flotante tipo doble

cubierta.

De los treinta tanques de crudo en el Terminal de Embarque Puerto

Miranda, solo nueve (9) tanques (“C” y “D”), son los usados para

almacenar crudo pesado utilizado para en el sistema de combustible a

exportar.

El sistema utilizado para el manejo de inventario de los tanques de

almacenamiento tanto de crudo como de combustible es denominado

software de inventario “ENTIS PRO”, este sistema recibe la información

del nivel y la temperatura del líquido en los tanques desde dispositivos de

medición que están colocados en cada uno de los tanques de

almacenamiento de hidrocarburos de la localidad. El “ENTIS PRO” dentro

de sus funciones realiza inventarios en tiempo real, despliegues gráficos y

numéricos, visualizados en monitores que permiten al operador

“observar” los movimientos de crudos en cada uno de los tanques

conectados al sistema, además, realiza lectura de datos y cálculos, hojas

de tareas y hojas de opciones y contiene un sistema de alarmas y de

redundancia confiable.

Los componentes que conforman al “ENTIS PRO” son los siguientes:

Un microcomputador, en el cual reside la aplicación junto con sus datos,

un equipo de medición / comunicación denominado “ENRAF 873”, quien

es un medidor de nivel basado en tecnología de radar, el cual mide

precisa y confiablemente el nivel del crudo en los tanques, este dispositivo

cuenta con cuatro alarmas de nivel. También suministra información de


106

diagnóstico y es capaz de medir la temperatura punto y promedio del

líquido y la temperatura promedio del gas que esta dentro del tanque.

Este dispositivo electrónico se encuentra junto a la batería de los tanques

de crudo y combustible para obtener la altura y temperatura del líquido.

Con este dispositivo enlazado a la microcomputadora pueden definirse las

siguientes funciones:

Selección de grupos de tanques por crudo: visualiza todos los tanques

que contengan un mismo crudo. Esta función determina el número del

tanque, el nivel, la temperatura y el nombre del crudo.

Asignación de alarma flotante: esta función permite al operador

asignar una alarma flotante de alto o bajo nivel a determinado tanque.

Asignación de alarma inactiva: esta opción permite asignar una alarma

en cierto nivel a los tanques sin movimiento.

Reconocimiento de alarmas: pueden visualizarse los niveles de

alarmas junto con los números de los tanques asociados y el tipo de

alarma programada en la memoria: nivel alto (H), nivel bajo (L), o flotante

(F).

Modalidad de inventario: con esta función se visualiza el inventario de

cada uno de los tanques.

Sistemas de bombeo

El sistema de bombeo utilizado para el Sistema de Combustible a

Exportar esta constituido por las tres (3) bombas del sistema de


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Combustible y las Bombas de Carga No. 1 y 2 dispuestas para bombear

crudo pesado.

El sistema de combustible está constituido por tres bombas verticales,

centrifugas, de una etapa, marca “STORK”, con capacidad de 6.000

barriles/hora c/u, accionadas por motores eléctricos marca “ACEC”, 300

HP, 6,9 Kv.

Las bombas Nos. 1 y 2 tienen un selector de tres posiciones, y en

cada una de ellas, ejecutan una operación diferente a saber:

CUADRO 3

OPERACIÓN NORMAL DE LAS BOMBAS DE COMBUSTIBLE

Bomba No. 1 – Uso normal

Posición Selector Operación

1

Succiona del tanque B-1 y descarga a la línea de

entrega de diluente a muelles. Antes de efectuar esta

operación, se debe cerrar la válvula No. 2006 y abrir

la No. 2014.

2 Succiona del tanque B-4 y descarga a la línea de

entrega de Gasoil a muelles.

3


transferencia que va a la succión de las bombas de

carga No. 1 y 2.


108




entrega de diluente a muelles.


transferencia que va al tanque B-2.

3


transferencia que va a la succión de las bombas de

carga No. 1 y 2.



Una sola Succiona del tanque B-2 y descarga a la línea de

entrega de Bunker “C” a muelles.

ü Instrumentación asociada a las bombas de combustible

ü Interruptor de muy baja presión de succión (2 PSIG), con alarma

en la Sala de Control.

ü Interruptor de muy alta presión de descarga (130 PSIG), con

alarma en la Sala de Control.

ü Interruptor de bajo flujo en la descarga de la bomba (4m3/min.) con

registro en la Sala de Control.

ü Transmisión de presión de descarga, con registro en la Sala de

Control.

ü Detector de temperatura, con registro en la Sala de Control.

Fuente: Manual de Operación del T.E.P.M. (1987).


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ü Protección de flujo mínimo, mediante BY-PASS (descarga/

succión) con una válvula controladora de presión, que mantiene en

operación la bomba en un punto estable de su curva.

Hay nueve (9) bombas de carga verticales, centrífugas de una

etapa, marca “STORK”, modelo VSH90-75 tipo Can, las cuales están

distribuidas en tres silos y cada silo cuenta con tres bombas de carga.

Las bombas de carga presentan las siguientes características:

Identificación: Nos. 1, 2, 3, 4, 5, 6 7, 8, 9

Servicio: crudo pesado crudo liviano

Capacidad: 3 Tons./hora/ c/u

Carga: 125 pies

RPM: 706

HP: 750

Voltaje: 6.900 Voltios

Corriente: 66 Amp.

Las bombas de carga No. 1 y 2 son las usadas para el sistema de

combustible a exportar. Estas bombas succionan el crudo de los

diferentes tanques para los respectivos despachos.

Cada una de estas bombas tienen una protección de flujo mínimo,

mediante un BY-PASS (descarga / succión), con una válvula controladora,

que mantiene en operación la bomba en un punto estable de su curva.

Las bombas de carga cuentan además, con un sistema de parada

automática basado en relés normales y temporizado que actúan debido a:

baja presión de succión, alta presión de descarga, bajo flujo de la


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descarga, alta vibración del motor, baja presión de lubricación y falla de

tensión de alimentadores eléctricos.

El sistema de control para las bombas utiliza una red intrincada de

cableado para cada uno de los equipos hasta una sala de relé, donde son

manipulados por medio de interruptores ubicados en una consola.

Líneas de Recibo / Entrega

El Terminal de Embarque Puerto Miranda cuenta con cientos de

kilómetros de línea (tubería) de diferente diámetro y el sistema de

combustible no está excepto a ello. Estas líneas que sirven como medio

de transporte para el combustible, son interconectadas por medio de

válvulas eléctricas (de falla abierta o falla cerrada), que hacen función de

compuertas para que el líquido transportado fluya o recorra por la sección

de las líneas que el operador escoja y permita que se puedan usar las

mismas líneas para combustible o crudos diferentes. El uso de estas

válvulas radica en que el conjunto de líneas (tubería) utilizadas para el

proceso de mezclas es muy amplio y es necesario que se pueda canalizar

el líquido, abriendo o cerrando las válvulas necesarias, para que el

combustible sea entregado en el brazo requerido. La otra función de estas

válvulas es que al momento de una falla u emergencia brindan seguridad

al bloquear o descomprimir una línea o bomba del sistema.

Las válvulas de control son elementos muy importantes para el

despacho de combustible. Estas válvulas reguladoras se encuentran a lo

largo de las líneas (tubería) con el objetivo de restringir el flujo del crudo o

del combustible, y así de esta manera permitir que los dos elementos se


111

mezclen a la velocidad necesaria y a las proporciones especificadas. Sin

la utilización de este tipo de válvula seria muy complicado efectuar el

proceso de mezcla de combustible. Estas válvulas necesitan de una señal

de 3 a 15 PSI para activarse, siendo estas en su mayoría de acción de

aire para abrir.

El Sistema de Combustible cuenta con un par de estas válvulas de

control N° 0301 y 0401, las cuales son utilizadas cuando se usen las

bombas de carga N° 1 y 2 respectivamente. Dichas válvulas son regidas

por un controlador marca “FOXBORO” M62H, el cual hace de

intermediario entre el operador y el actuador de la válvula, para que el

operador al emitir un comando en la sala de control, el controlador

traduzca el comando y le envíe a la válvula de control una señal

comprendida entre 4 y 20 mA. El transductor que está en la válvula de

control es el elemento que convierte la señal eléctrica proveniente del

controlador a un valor predeterminado de presión, para que la válvula de

control aumente o disminuya el caudal del líquido en la línea de

combustible.

El M62H puede trabajar con un voltaje de 80 voltios dc y con un voltaje

en ac de alimentación de 100,118, 220, o 238 voltios con una tolerancia

del 10 %, puede trabajar bajo temperaturas de 5-50 °C y su señal de

salida puede variar entre 10-5 mA. Este dispositivo puede funcionar de

dos maneras, local en donde los nuevos valores son introducidos al

controlador directamente y remota donde se le pueden introducir nuevos


112

valores de un lugar apartado, en el caso del sistema de combustible para

exportar desde la sala de control.

En la sala de control el operador cuenta con un registrador marca

“FOXBORO” E20S-H, que recibe las señales provenientes del controlador

M62H registrándolas, grabándolas y convirtiendo las señales entrantes a

una salida para que una pluma imprima las señales registradas. Este

dispositivo trabaja con una alimentación de 105 a 125 o 210 a 250 V ac,

con una exactitud en su reproducción de +/- 0,5%, con una señal de

entrada de 10 a 50 mA.

Así mismo, se encuentran una serie de instrumentos de medición

utilizados para recoger las variables del campo tales como: los

instrumentos de medición de caudal (Desplazamiento Positivo), el sistema

“ENRAF 873” que está localizado en los tanques de almacenamiento de

crudo y combustible, este sistema detecta la temperatura y la cantidad de

líquido que hay en el tanque y por medio de transmisores envía esa

información a la sala de control. El instrumento de medición de caudal de

Desplazamiento Positivo (FQI), miden el flujo del líquido contando o

integrando volúmenes separados de líquido, es decir, toman una

cantidad definida de flujo y la conducen a través de un medidor, luego

procede con la siguiente porción y así sucesivamente. Contadas las

porciones pasadas por el medidor (totalizador) se obtiene la cantidad

introducida por el mismo. Las partes mecánicas de este instrumento se

mueven aprovechando la energía del flujo y dan lugar a una pérdida de

carga. El eje al girar transmite su movimiento a un tren de engranajes y


113

este a un totalizador, el cual indicara a los operadores, la cantidad del

producto entregado.

Los transmisores de temperatura como los transmisores de nivel se

encargan de enviar la información de la variable del medidor al que esta

conectados hacia el operador o sala de control. Estos son dispositivos

analógicos, lo cual quiere decir que transmiten una señal analógica de 4 a

20 mA. que es proporcional a la temperatura o nivel medida.

Además el sistema de combustible para exportar cuenta con unos

elementos conocido como filtros, que están encargados de separar las

impurezas o elementos no deseados del combustible, para que no

deteriore o descomponga a los medidores de caudal (desplazamiento

positivo), y el sistema cuenta con interruptores (de presión, temperatura o

nivel) que al percibir una alta o baja señal de la variable se activan

automáticamente.

3. Análisis de las variables físicas

Para realizar un control de proceso es necesario conocer y estudiar las

variables que crean desviaciones del valor deseado de esa misma

variable u otra variable.

Al conocer o medir ciertas variables del proceso de mezcla tales como:

nivel, densidad, viscosidad, temperatura, entre otras, es posible, por

medio de la información recopilada, hacer una evaluación del estado del

proceso. Con esta evaluación el individuo o dispositivo encargado de


114

realizar el control es capaz de analizar si el proceso esta funcionando

como se debe, o si, por el contrario, es necesario ejecutar una o varias

operaciones para que una o más variables tomen cierto valor especifico.

El proceso de mezcla de combustible para exportar tiene muchas

variables físicas que pueden ser estudiadas para controlar el proceso.

Algunas de estas variables físicas están dentro de ecuaciones que

permiten la deducción del valor de otra variable sin que halla que

medirlas.

En el proceso de mezcla de combustible para exportar existen una

serie de variables las cuales se encuentran en diferentes localidades del

proceso.

Para analizar que variables deben ser estudiadas y medidas dentro del

proceso de mezcla de combustible es necesario que el proceso como tal

sea desglosado en tres partes: al inicio de la mezcla, mientras se realiza

el proceso y al final del mismo.

Luego del análisis del proceso se concluyó que es necesario tomar en

cuenta las siguientes variables físicas:

Al inicio de la mezcla

Es conveniente conocer el nivel del líquido en los tanques a utilizar

ya que permite conocer la cantidad volumétrica de los líquidos, para así,

tener un aproximado de la cantidad de crudo y combustible que se va a

utilizar para realizar la mezcla y tomarlo como referencia al momento de

sospecharse una discrepancia muy alta entre la cantidad de los líquidos


115

inyectados y lo que aproximadamente debieron ser utilizados en la

mezcla.

Antes de iniciar el proceso es necesario conocer la gravedad A.P.I,

que es una escala arbitraria relacionada directamente con la densidad

especifica del crudo. Es posible hallarla por medio de muchas maneras

siendo las más convenientes en nuestro caso: por medio de la densidad y

la viscosidad del líquido, este cálculo, bien sea por medio de la densidad

o viscosidad esta regido por conversiones y ecuaciones estandarizadas

para el cálculo del A.P.I.

La unidad A.P.I surge debido a que la comunidad petrolera del mundo

se vio en la necesidad de crear un patrón de referencia que fuese el factor

determinante en la en la fijación del precio por barril.

La temperatura del líquido es una variable no indispensable, pero es

de mucha ayuda al momento de hallar los valores de densidad, volumen,

viscosidad y por consiguiente gravedad A.P.I, ya que por medio de la

temperatura se compensa el valor de la variable a hallar, lo cual aumenta

la exactitud de la medición. Debido a que las propiedades físicas del

crudo son diferentes a diferentes temperaturas.

Además del A.P.I es conveniente tener conocimiento de la viscosidad

cinemática y dinámica, y el punto de inflamación, debido a que estas

propiedades son utilizadas para determinar cual es el caudal más

adecuado, para disminuir las posibilidades de altas presiones en la línea y

los brazos de carga al momento de entregar el combustible a los buques,

y así aumentar la seguridad del proceso.


116

Durante la mezcla

Previo conocimiento del A.P.I requerido y del rango de velocidad con

que debe ser despachado el combustible, es necesario que la línea por

donde fluye el combustible (bunker, diesel o gasoil) sea regulada, para

conseguir que se inyecte la cantidad precisa de cada ingrediente y así,

conseguir que el combustible alcance las características exigidas por el

cliente.

Este caudal promedio estipulado se consigue conociendo el porcentaje

y la cantidad volumétrica a usar de cada ingrediente para que se inyecten

solo las cantidades de combustible y crudo necesarias.

Por esto es necesario conocer el caudal del líquido dentro de la

línea del sistema de combustible, porque nos permite saber si el caudal

del combustible esta siendo regulado como se debe.

El caudal es la cantidad de volumen que pasa a través de un elemento

en una cantidad de tiempo, pero como hice alusión anteriormente, ciertas

propiedades físicas del crudo, entre ellas el volumen varían según su

temperatura.

Debido a esto, es conveniente conocer la temperatura del líquido para

que el instrumento que mida el caudal compense su valor utilizando la

temperatura como referencia, y así aumente la exactitud de la medición.

Al final de la mezcla

Es necesario conocer la viscosidad con el fin de mantener el producto

dentro del rango de viscosidad exigido por el cliente y el Grado A.P.I del


117

combustible que es la característica física más importante tanto para el

comprador como para el vendedor, ya que es el factor determinante en la

fijación del precio por barril.

Entonces después de que los componentes han sido mezclados se

deben conocer las características que tiene el producto, para saber si el

cliente quedará satisfecho.

Como se menciono anteriormente existen muchas formas de conocer

el grado A.P.I de un combustible. en este proceso en particular la forma

idónea de hallar el valor A.P.I es midiendo la presión diferencial, la

viscosidad o la densidad.

Actualmente el conocer la gravedad A.P.I. por medio de la medición de

la densidad del combustible es visto como una forma segura y altamente

precisa en comparación a las otras variables posibles a medir para

conocer el valor A.PI del líquido.

Para hallar el grado A.P.I por medio de la densidad del líquido es

necesaria la utilización de ecuaciones y tablas estandarizadas

internacionalmente, y el conocer la temperatura del combustible para

utilizarlo como elemento compensatorio, aumenta la exactitud de la

medida.

La posición donde se sitúe el medidor mida la viscosidad y densidad

debe ser en aquel punto donde la muestra que se tome sea

representativa al líquido que está en la línea, por eso es conveniente que

el instrumento que mida la viscosidad y la densidad este a una distancia

prudente del punto donde se unen los ingredientes (en este punto el


118

combustible y sus contaminantes están muy turbulentos, lo cual

disminuiría la exactitud del instrumento) y que este antes de que se

despache el combustible.

Al analizar la viscosidad y densidad del combustible antes del mismo

despacho permite realizar con mayor rapidez las correcciones necesarias

para ejecutar las compensaciones del líquido o líquidos que no han sido

transferidos a las proporciones debidas, sin que halla entrado el

combustible al tanque del buque o mientras se realiza el despacho.

En los puntos críticos al comienzo, durante y al final de las líneas del

Sistema de Combustible para Exportar se deben supervisar la presión y

temperatura del combustible, y la presión con que están siendo sometidas

las tuberías, para prevenir altas presiones, derrames y explosiones. En la

figura 14, se representa de manera esquemática la posición de las

variables físicas dentro del proceso de mezcla.

Figura 14. Variables del Proceso. Fuente: Sánchez (2002)


119

4. Definición del diseño

El sistema de combustible para exportar actual presenta deficiencias

en cuanto a la confiabilidad de la calidad del producto y la eficiencia de la

supervisión y control del proceso, ya que no cuenta con las herramientas

necesarias para supervisar y controlar todas las variables implicadas en el

proceso de mezcla de combustible lo que ocasiona que el proceso sea

realizado en forma manual, permitiendo que el error humano altere

perjudicialmente al proceso, ejecutando tareas de manera errónea o a

destiempo.

Para eliminar la posibilidad de la ocurrencia del error humano dentro

del proceso, y así, aumentar la calidad y fiabilidad del producto, es

necesaria la automatización de las tareas de apertura, cierre, encendido

y apagado de los dispositivos de actuación del proceso, y también son

necesarios elementos de enlace que permitan la interacción entre el

operador, los elementos de control y los instrumentos de campo, para

lograr una supervisión efectiva del proceso.

Además es necesario que todas las variables físicas tales como:

(caudal, nivel, temperatura, densidad, entre otras), necesarias para

controlar de manera óptima el proceso sean estudiadas y monitoreadas

dentro del control mismo.

Las especificaciones funcionales de la estrategia de control y

supervisión deben estar en la capacidad de realizar las siguientes

funciones:


120

El proceso y dispositivos de ejecución (ejecución de comandos).

Para la consolidación de la automatización debe existir una comunicación

entre los elementos de análisis y cálculos (controlador u operador) con

los dispositivos de actuación.

La comunicación entre los elementos controladores / operadores y

actuadores es con el fin de que los dispositivos de actuación ejecuten una

tarea (apertura o cierre de válvulas eléctricas y de control, o encendido y

apagado de bombas) cuando el operador o el controlador así lo

dispongan para que se alteren una o más variables del proceso.

Dentro del proceso de mezcla de combustible para exportar hay

variables físicas que nos indican el comportamiento y estado físico del

proceso (nivel, presión, temperatura, caudal, etc.). Para conocer el estado

de estas variables es necesaria la utilización y disposición de dispositivos

de medición que nos permitan conocer como el proceso esta siendo

realizado, para que el controlador u operador pueda tomar las decisiones

necesarias que permitan el buen funcionamiento del proceso de mezcla.

El controlador y las variables físicas (adquisición de datos). Es

necesario que el controlador sea capaz de entender y procesar por medio

de algoritmos de programación, toda la información proveniente desde los

instrumentos de medición y transmisión, y desde las bombas y válvulas.

Además, debe ser capaz (por medio de comandos) de ordenar a los

dispositivos de actuación del proceso (bombas, válvulas, mezcladores,

etc.) un trabajo en especifico.


121

Estas tareas de recolección de información y de ordenamiento de

ejecución el controlador las debe realizar (cuando así se disponga) de

manera autónoma sin la intervención del operador.

Es muy importante que el controlador sea capaz de ejecutar algoritmos

de control y sus cálculos pertinentes, tales como: control secuencial,

control proporcional integral derivativo (PID) y programas y/o cálculos

preparados por el usuario.

El operador y el proceso (interfaz con el operador). Entre el

operador y el proceso debe existir un elemento de enlace, que le brinde al

operador en despliegues de pantallas en la sala de control toda la

información proveniente del campo necesaria para analizar las fallas y

tomar las decisiones en una operación normal o tomar decisiones

correctivas si la operación del proceso no es normal.

Para que el sistema brinde una supervisión efectiva la información

tiene que ser en tiempo real y continuo.

El operador necesita de un conjunto de dispositivos (consolas de

trabajo, radios, teléfonos, impresoras) que le permitan controlar el proceso

durante la operación normal del proceso y brinda las herramientas

necesarias para responder a condiciones anormales.

Es necesario además, que exista una estación de ingeniería, en donde

se re-configuran los algoritmos controladores del proceso para la

optimización del mismo, y se configuran las bases de datos, despliegues

en pantalla de la computadora, tendencias y gráficos.


122

Una unidad de diagnostico. Cada módulo del sistema deberá tener

diferentes niveles de auto diagnostico para asegurar que el sistema sea

capaz de funcionar antes y durante su operación. Estos diagnósticos

tendrán que ser efectuados cada vez que: se efectúe un arranque,

chequeando que los dispositivos y los elementos de comunicación y

alimentación funcionen en perfecto estado (si el diagnostico refleja que

hay algún problema con el dispositivo, este no debe ser arrancado), y

mientras que el proceso de mezcla es efectuado, para así, detectar

cualquier anomalía de los dispositivos, alimentación o comunicación

mientras ocurre el problema, con el fin de tomar las medidas correctivas

con la mayor brevedad posible.

Confiabilidad y tolerancia a fallas. La operación del sistema deberá

continuar a pesar de fallas en un modulo individual, los elementos críticos

deberán tener diferentes niveles de redundancia y sistemas de

alimentación de respaldo. El sistema tendrá que contar con un sistema de

seguridad que indique por medio de alarmas el tipo de anomalía y su

gravedad.

El control y supervisión del proceso. Este debe realizarse de

manera tal que el proceso de mezcla sea controlado para mantener el

producto dentro del valor API asignado por el operador.

De una manera más explícita y vinculada al proceso de mezcla, el

elemento controlador debe en función al caudal de crudo pesado y la

receta calculada por el operador, calcular y hallar cuanto se debe variar el

caudal de la línea de combustible, con el fin de ejecutar el comando que


123

corrija la apertura de la válvula y de esa manera eliminar la diferencia

entre los caudales y conseguir el valor API deseado.

De una manera más especifica los elementos que deben ser

controlados y supervisados para que se optimice el desempeño del

proceso de mezcla de combustible son:

El nivel de líquido en los tanques de combustible y crudo. Es necesario

conocer de manera continua y a tiempo real el nivel del líquido en los

tanques, para saber la cantidad de crudo y combustible que a sido

bombeada, y compararlo con la información proveniente de los

instrumentos medidores de caudal, las aproximaciones realizadas por los

operadores y el tiempo de bombeo.

El nivel del líquido en los tanques de combustible y de crudo variará en

función al resultado de comparación entre el valor API requerido y el

obtenido.

Las bombas de carga y las bombas de combustible. Estas bombas son

controladas por PLC y lógicas de relés, pero el estado y desempeño de

las mismas debe ser analizado dentro del sistema de control del proceso

de mezcla de combustible para exportar y esa información debe ser

reflejada en la sala de control.

Las bombas de carga y combustible deben estar controladas y

supervisadas con el fin de que:

Se detengan las bombas si las condiciones de bombeo están fuera de

los limites de trabajo o cuando el sistema controlador u el operador lo

dispongan.


124

Se muestre por medio de despliegues en computadoras el estado y

funcionamiento de las bombas, y que active alarmas urgentes y

preventivas notificando cuando las bombas se hayan detenido por una

condición anormal o cuando se esta cerca del limite de combustible ha

recibir por el buque, con el propósito de que el operador tenga una

herramienta de apoyo para que no se bombee más líquido de lo

necesario.

La distribución de las tuberías y válvulas implicadas en el sistema de

mezcla de combustible para exportar, deben ser mostrados en

despliegues que permitan conocer bajo que condiciones esta siendo

sometida la línea, y el estado de los instrumentos y las válvulas. También

estos despliegues deben permitir al operador realizar las operaciones de

apertura o cierre de válvula desde la sala de control.

B.- ANÁLISIS

Para concertar el diseño de un sistema automatizado de supervisión y

control de mezcla de combustible a exportar es conveniente analizar y

descartar todas las posibles soluciones del problema, debido a esto se

procede a presentar varias propuestas de diseño con lo que se espera se

consiga el diseño más apropiado para solucionar el problema.


125

1. Estudio de Propuestas

Tres propuestas de diseño se presentan como posibles soluciones

a la problemática del sistema de combustible a exportar actual. En cada

diseño se explicará el proceso, los dispositivos e instrumentos utilizados.

Como a sido explicado anteriormente la problemática principal del

sistema de mezcla de combustible a exportar es el control del proceso de

mezcla, ya que el proceso es realizado de forma manual y trae como

consecuencia una alta posibilidad de que ocurra un error y el producto

quede fuera de especificaciones.

Lo primordial es proponer un sistema de supervisión y control de

mezcla de combustible que disminuya la ocurrencia de errores y mejore la

calidad del producto. A continuación se presentan los diseños propuestos.

Diseño No. 1

Diseño de un Sistema Automatizado de Supervisión y Control de

Mezcla de Combustible para Exportar utilizando Medidor de Caudal y

Viscosímetro

Este diseño consiste en la utilización de los medidores de caudal

existentes que están ubicados en cada línea del sistema de combustible y

la instalación de un viscosímetro después de las bombas de carga No. 1 y

2, para que aumente la confiabilidad del proceso. Es necesario mencionar

que el viscosímetro a utilizar también será capaz de medir la densidad.


126

Entonces como se muestra en la figura No. 15, de las dos líneas

utilizadas para transportar los ingredientes, una del sistema de

combustible y la otra de las líneas de carga, solo las líneas del sistema de

combustible tendrían un medidor de flujo y una válvula de control.

Después de las bombas de carga No. 1 y 2 habrá dos medidores de

viscosidad (uno después de cada bomba), con el cual se podrá tener

información sobre la viscosidad y el API del producto.

Debido a los instrumentos que se utilizarán en el proceso, el sistema

de control será capaz de observar el caudal de la línea de combustible,

pero no el caudal de la línea de carga por lo que el controlador tendrá que

asumir un caudal, esta suposición la hace el operador en función al

bombeo promedio que hacen las bombas de carga en función a la

viscosidad del ingrediente. Esto con el fin de que el controlador lógico

programable (PLC) realice un control de relación y trate de mantener por

medio de las válvulas de control colocadas después de los medidores de

Figura 15. Propuesta No.1. Fuente: Sánchez (2002)


127

caudal del sistema de combustible el flujo del combustible para que se

mezcle en la proporción correcta con el crudo pesado.

El viscosímetro no estará dentro del lazo de control, pero su señal

estará en dirección al controlador, debido a que este instrumento será

utilizado como una alerta para el operador, esta alerta especificará el

valor de viscosidad y API que tiene el producto final, esto con el fin de que

si el instrumento marca un valor fuera del rango preestablecido al

operador se le muestre en un despliegue una alarma para que detenga el

proceso, si lo considera necesario, y realice los ajustes necesarios para

corregir el error.

Además contará con un sistema SCADA que junto al PLC recogerán y

centralizaran toda la información proveniente del campo, para que el

operador en la sala de control tenga conocimiento del funcionamiento y

estado de todos los dispositivos e instrumentos pertenecientes al proceso

de mezcla, y varíe de ser necesario cualquier estado o parámetro del

proceso (de manera remota o local) cuando sea necesario.

Ventajas

§ Una de las principales ventajas es que debido al sistema de control

el proceso de mezcla se alcanza cierto nivel de automatización.

§ Es posible supervisar el comportamiento (funcionamiento y estado)

del proceso, dispositivos e instrumentos y además realizar las

modificaciones necesarias para el funcionamiento del proceso, los

instrumentos y los dispositivos desde la sala de control.


128

§ Se le agrega otras variables de estudio al sistema de control del

proceso de mezcla, lo cual hace más seguro el proceso.

§ Disminución de re procesos

§ Sencillez en las alteraciones mecánicas y civiles a realizar para

instalar los nuevos instrumentos.

Desventajas

§ Falta de integración de todos los elementos implicados en el

proceso de mezcla para el control del mismo proceso.

§ Es posible que el combustible no quede completamente

homogéneo por la falta de un instrumento que ayude a realizar el

mezclado en línea.

§ Existe la posibilidad de que el flujo del crudo pesado en la línea de

carga no sea constante, lo cual afectaría la relación entre los dos

caudales, esta es una variable que el sistema de control no estaría en

capacidad de controlar ni supervisar.

§ Se presente la posibilidad de que las bombas continúen

bombeando a pesar de que se halla inyectado la cantidad especificada de

combustible en el buque, produciendo quejas por parte de los clientes.

Diseño No. 2


Mezcla de Combustible para Exportar utilizando Medidores de

Caudal en las líneas de carga y en la línea de combustible y

Viscosímetro


129

Esta propuesta consiste en utilizar el diseño anterior con ciertas

mejoras en la estructura del control del proceso y de la automatización. El

cual esta representado gráficamente en el gráfico No. 16.

Este diseño esta constituido por la puesta en marcha del medidor de

caudal (instrumento ya instalado) ubicado entre las bombas de

combustible, la utilización de las válvulas de control “0301” y “0401” y la

instalación de dos viscosímetros uno después de cada bomba (Nro. 1 y

2), lo cual es parte de la propuesta anterior.

Las innovaciones de esta propuesta serian: la utilización de los

medidores de caudal y sus totalizadores ubicados antes de los brazos de

carga (elementos instalados y en funcionamiento) y la instalación de

medidores de caudal ultrasónicos, posiblemente de la marca

“Controlotron” a ubicarse en las líneas de carga utilizadas por el sistema

de combustible a exportar (líneas No. 1,2,4 y 5), antes de las bombas de

carga No. 1 y 2.

Con la instalación de los medidores de caudal ultrasónicos se podrá

tener información sobre el caudal del segundo ingrediente, lo cual

mejoraría y haría más exacto el control del proceso de mezcla.



130

La utilización de los medidores de caudal y sus totalizadores ubicados

justo antes de los brazos de carga junto con el sistema de nivel de los

tanques darán al operador información segura sobre la cantidad de

combustible para exportar que se ha inyectado en el buque, lo cual es una

información imprescindible para saber cuando debe ser detenido el

bombeo, esto con el fin de que no se inyecte más o menos combustible al

buque de lo acordado.

El sistema estará apoyado por una aplicación que permita al operador

introducir los parámetros del proceso y ver el comportamiento del mismo,

así como también la aplicación realizará el ajuste del set point del

controlador.

Con este diseño las alteraciones mecánicas, civiles y eléctricas serán

mínimas, debido a que la mayoría de los sistemas e instrumentos están

instalados en el terminal de embarque Puerto Miranda y la instalación de

los medidores ultrasónicos y los viscosímetros no implican alteraciones

mecánicas mayores en las líneas de carga.

Ventajas

§ Una de las principales ventajas es que debido al sistema de control

el proceso de mezcla se hace automático.

§ Es posible supervisar el comportamiento (funcionamiento y estado)

del proceso, dispositivos e instrumentos y además realizar las

modificaciones necesarias para el funcionamiento óptimo del proceso, los

instrumentos y los dispositivos desde la sala de control.


131

§ Se le agrega otras variables de estudio al sistema de control del

proceso de mezcla, lo cual hace más exacto el proceso y permite

conseguir que la mezcla alcance las especificaciones requeridas.

§ Disminución de re procesos

§ Sencillez en las alteraciones mecánicas y civiles a realizar para

instalar los nuevos instrumentos.

§ Al utilizar los medidores de caudal ultrasónicos de las líneas de

carga permite aumentar el nivel de supervisión de la cantidad de

combustible inyectado, lo cual disminuye la posibilidad de que se le

inyecte mayor o menor cantidad de combustible a exportar a los buques

receptores.

§ Las penalizaciones económicas por sobre estadía producidas por

los re procesos de mezcla de combustible se disminuirán en gran

cantidad.

Desventajas

§ Es posible que el combustible no quede completamente

homogéneo por la falta de un dispositivo que ayude a realizar el mezclado

en línea.

§ El sistema de control no es capaz, de manera automática, de

ajustar el valor de la entrada en función de a los valores de viscosidad y

API que nos esta dando el viscosímetro por lo que el operador debe

detener el proceso y hacer los ajustes necesarios.


132

Diseño No. 3



Caudal en las líneas de carga y en la línea de combustible, Mezclador

Dinámico en Línea y Viscosímetro

En el diseño No. 3, se propone la utilización de un lazo de control más

complicado que en los dos anteriores, ya que implicaría la utilización del

viscosímetro como el elemento que variaría el valor del set-point de la

relación del caudal entre el ingrediente A y el ingrediente B. En la figura

No. 17 se muestra de manera esquemática la distribución de los

instrumentos, sistemas y líneas.

La utilización de este tipo de control es bastante sofisticado y requiere

de aplicaciones especializadas, por eso se propone la compra de la

aplicación del Control de Mezcla Avanzado (Advanced Blend Control) de

ABB, el cual seria capaz de controlar el proceso de mezcla y variar el



133

valor de la relación de manera automática para que el producto quede

dentro de las especificaciones.

Para aumentar la exactitud de la aplicación de Control de Mezcla

Avanzado el combustible debe estar lo suficientemente homogéneo como

para que al momento de que el combustible este cargando en el buque y

se tome una muestra del combustible, la muestra sea característica de

todo el cargamento y no de una pequeña proporción del mismo

Entonces debido a que el proceso de mezcla es realizado en línea y el

cliente es muy exigente en lo que a homogeneidad se refiere, se propone

la utilización de un mezclador dinámico en línea que garantice la perfecta

homogeneización del combustible marca “Jet Mix”, este dispositivo debe

ser instalado en cada una de las líneas de carga utilizadas para el sistema

de combustible a exportar (líneas No. 1, 2, 4, 5).

Ventajas

§ Con la instalación del mezclador dinámico se garantiza la

homogeneidad del producto con una excelente calidad.

§ Al utilizar los medidores de caudal de las líneas de carga permite

aumentar el nivel de supervisión de la cantidad de combustible inyectado,

lo cual disminuye la posibilidad de que se le inyecte mayor o menor

cantidad de combustible para exportar a los buques recepto res.

§ Es posible supervisar a tiempo real el proceso que aunado al

aumento de las variables a estudiar por el sistema de control, aumenta la

eficiencia del proceso y disminuye la posibilidad que el producto quede

fuera de especificaciones.


134

§ Las penalizaciones económicas por sobre estadía producidas por

los re procesos de mezcla de combustible se disminuirán en gran

cantidad.

Desventajas

§ El costo (monetario y horas / hombre) de la compra e instalación

del mezclador dinámico es alto, ya que es un dispositivo especializado y

su instalación implica una serie de alteraciones mecánicas, eléctricas, y

civiles.

§ El costo del sistema de Control de Mezcla Avanzado de ABB es

altamente elevada y la integración de este sistema con el PLC AC-800 y

el Sistema SCADA es bastante complicada.

2. Factibilidad

En esta sección del capitulo se estudió de manera general las ventajas

y desventajas técnico / económicas de las diferentes propuestas de

diseño, con el fin de escoger la propuesta más adecuada.

El diseño No. 1, es básicamente la propuesta más sencilla de realizar

ya que solo infiere la integración de un sistema de control sencillo del

proceso de mezcla con el sistema Entis y el sistema SCADA.

La principal deficiencia de esta propuesta radica en que el sistema de

control estaría suponiendo un valor constante del caudal de la línea de

carga por donde pasaría el crudo pesado para realizar la relación de

control, pero sí variará el valor del caudal del crudo pesado, el control de


135

relación estaría funcionando basándose en valores erróneos lo que

produciría una desviación en las especificaciones del combustible.

Este diseño tiene la virtud de ser el más económico con respecto a

instalación y mantenimiento ya que comprende menor cantidad de

instrumentos a instalar y a utilizar, pero debido a la sencillez del diseño

no es capaz de solucionar el problema de que el producto quede fuera de

especificaciones y de que se despachen cantidades erróneas de

combustible, lo que motiva a que el diseño sea descartado.

Por medio de la propuesta No. 2, se logra controlar la relación entre

los caudales de los ingredientes utilizados para la mezcla, lo cual asegura

hasta cierto punto de que las características del producto sean las

requeridas, pero si ocurre una desviación grande de las especificaciones

del combustible a exportar no existe la posibilidad de que el controlador

rectifique de manera automática esta anomalía, solo podría sería

rectificada la anomalía por el operador.

Además al conocer el total de combustible que ha pasado por los

brazos de carga, el operador cuenta con una herramienta que sirve como

referencia para detener las bombas cuando sea necesario, lo que

aumenta el nivel de supervisión del sistema.

Con esta propuesta se soluciona el problema de controlar el proceso

de mezcla y supervisar todos los elementos involucrados en el proceso

utilizando en su mayoría las facilidades, instrumentos y equipos

dispuestos en el Terminal de Embarque Puerto Miranda (T.E.P.M.), lo


136

que significa, es que se logra controlar y supervisar de una manera

aceptable el proceso con un costo bastante bajo.

El diseño No. 3, es el más completo de las tres propuestas, ya que por

medio de él se consigue asegurar que el producto quede dentro de las

especificaciones, que se despache solo la cantidad adecuada y además

se agrega un instrumento que facilita la homogeneización de los dos

ingredientes y aumente la calidad del producto. El principal inconveniente

con esta propuesta es la complejidad y el costo producto de la utilización,

instalación y mantenimiento de los nuevos instrumentos y de los ya

instalados.

El alto costo es referido a que el software de Control de Mezcla

Avanzado no se encuentra en el T.E.P.M., lo que implica la compra del

mismo y la creación de una red especial que permita la comunicación

entre el software, el sistema SCADA OASYS y el PLC AC-800F. Además

la utilización del mezclador dinámico implica una serie de alteraciones

mecánicas bastantes considerables en las líneas de carga. Además que

la instalación del mezclador dinámico afectaría mecánicamente otros

procesos realizados en el terminal, y la instalación del mismo no brinda

los beneficios necesarios para costear la compra e instalación del equipo

y las repercusiones en los otros procesos.

Conclusiones

Luego del análisis de las propuestas, sus ventajas y desventajas se

decidió que la propuesta de diseño más adecuada es la propuesta No. 2.

,ya que en contraste con la propuesta No. 3, en donde los beneficios que


137

produciría no son suficientes para motivar al pago de su implantación, y la

propuesta No. 1 que por su simplicidad y bajo costo no permite que se

solucionen los problemas más importantes del proceso de mezcla de

combustible a exportar, la propuesta No. 2 consigue tener una relación

beneficios / costo equilibrada, ya que con este diseño se conseguiría:

Controlar de manera efectiva el proceso, esto se refiere al control de

los caudales de las dos líneas a utilizar en un valor de relación introducido

por el operador.

Y supervisar todos los dispositivos, instrumentos y variables que

permiten al controlador / operador contar con la información necesaria

para que ejecuten las operaciones / actividades para que la mezcla de

combustible a exportar y el despacho del producto sea realizado de una

manera segura y confiable.

Estos logros en las áreas de supervisión y control serian ejecutados

con un costo bajo de compra, instalación y mantenimiento, ya que los

equipos costosos y la instalación de los instrumentos que alteran

mayormente al T.E.P.M ya han sido comprados e instalados.

CUADRO 4 CANTIDAD DE COMPLEJIDAD, DE COSTOS Y DE BENEFICIOS

QUE TRAE UTILIZAR LOS DIFERENTES DISEÑOS PROPUESTOS

Complejidad de la

Instalación y Puesta en

Marcha

Costo de la Compra,

Instalación y Puesta en

Marcha

Beneficios de la

Implantación del Diseño

Relación Complejidad/Costo/Beneficios

DDIISSEENNOO NNoo.. 11 * * * * DDIISSEENNOO NNoo.. 22 *** ** **** *** DDIISSEENNOO NNoo.. 33 ***** ***** ***** **


138

C. DISEÑO



Caudal en las líneas de carga y en la línea de combustible y

Viscosímetro

1. Alcance del diseño

Los alcances del diseño se subdividen en alcance mecánico, civil y eléctrico /

instrumentación.

Alcance Mecánico

El trabajo mecánico a realizarse es bastante simple, ya que no es

necesario quitar, agregar o modificar ninguna tubería. Las únicas

modificaciones que se deben realizar en las tuberías son para instalar los

viscosímetros. Para instalar este instrumento apenas es necesario hacer

unos pequeños orificios en las líneas, lo cual no afectaría las operaciones

normales del T.E.P.M., porque seria realizado en caliente.

Para la instalación de los medidores ultrasónicos no es necesario

modificar físicamente las tuberías, basta con colocarlo encima de la

superficie de las tuberías.

Alcance Civil

En este proyecto no es necesario realizar ninguna actividad civil, ya que ya están realizadas

todas las modificadas de infraestructura que debían realizarse para instalar el PLC, el sistema

SCADA y los instrumentos.

Alcance de Instrumento


139

Gracias a la cantidad de instrumentos que hay que instalar y a los sistemas que hay que

integrar, la parte de instrumentación es la más compleja, debido a esto se requiere instalar lo

siguiente:

Se propone instalar dos viscosímetros, como por ejemplo de la marca “Solartron”, modelo

7827, a ubicar cada uno después de las válvulas de retención de las bombas de carga No. 1 y 2. Se

propone esta marca y tipo de viscosímetro; en primer lugar porque es una marca reconocida y

usada con frecuencia por la empresa PDVSA, debido a la seguridad del instrumento, y segundo

debido a que se necesitaba un instrumento de medición con el cual se pudiese medir la viscosidad

y densidad de manera simultanea y que el rango de operación del instrumento ( viscosidad y la

velocidad del líquido) le permitiera hacer las mediciones sobre el producto con una alta precisión.

Se requiere instalar 4 medidores de caudal ultrasónicos, como por ejemplo de la marca

controlotron modelo 990DVNF-1B, uno para cada línea de carga (líneas No. 1,2,4 y 5) a ubicarse

cada uno antes de las válvulas 330, 331, 333, y 334. Se propone este tipo de medidor de caudal

ultrasónico, debido a que actualmente en el T.E.P.M se esta utilizando este mismo tipo de medidor

de caudal y ha resultado ser bastante efectivo para todos los crudos y combustible con que trabaja

el terminal.

Para energizar cualquiera de los instrumentos a instalarse se puede tomar la energía eléctrica

de las casetas de control ubicadas en los silos No. 1 y 2 del T.E.P.M, ya que todos estos

instrumentos trabajan con 24Vdc, lo cual es unos de los voltajes estándares para la industria.

El resto del trabajo ha realizarse se refiere a la integración de todas las

señales de los nuevos instrumentos, las señales de los instrumentos de

ya instalados como las bombas, válvulas y los medidores de flujo, y los

sistemas que ya están en funcionamiento (sistema Entis y sistema

SCADA OASys) al controlador lógico programable AC-800F.

2. Estructura del Diseño


140

Como se explico anteriormente en la sección de Propuestas y Análisis,

el sistema de supervisión y control de la mezcla de combustible a exportar

esta estructurado por los instrumentos de campo (válvulas, tanques,

bombas y instrumentos de medición), el dispositivo controlador (PLC, AC-

800F) y el sistema recolector de información SCADA OASys. En la figura

No. 10 se muestra la estructura del diseño con los instrumentos

involucrados, el flujo de información entre los equipos y sistemas y el tipo

de comunicación.

2.1. LAZO DE CONTROL

Algo muy importante en este diseño y que es necesario resaltar es el

lazo de control que controlará el PLC AC-800F, debido a que dentro de

este lazo de control es donde se realiza la relación entre los flujos de los

dos componentes, con el fin de que el producto quede dentro de las

especificaciones.

Esta relación la hará el PLC AC-800F en función a la receta que le del operador. El PLC se

encargará de variar la válvula de control ubicada en la línea de combustible con el fin de ajustar el

caudal de la linea de combustible en función al caudal que tenga el otro ingrediente y a la relación

de porcentajes de cada componente que se debe mezclar. En la figura No. 18 se puede observar el

lazo de control de relación para el sistema de mezcla combustible para exportar. El control de

relación fundamentalmente proviene de la formula.

Donde: R = es la relación entre los dos flujos

B = es el flujo de la línea de combustible

A = es el flujo de la línea de carga (antes de la bomba de carga)

ABR = (1)


141

Figura 18. Sistema de Control. Fuente: Sánchez (2002)

Ni los medidores de caudal total ultrasónicos ubicados al final de la

línea de carga ni los viscosímetros están dentro del lazo de control,

debido a que solo son utilizados como alarmas e información para el

operador.

2.2. DISTRIBUCION DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIÓN Y

FLUJO DE INFORMACION

El PLC AC-800F se comunicará con cuatro elementos al mismo

tiempo: con un segundo PLC AC-800F que estará dispuesto como

redundante; con el sistema SCADA OASYS por medio de una red

ethernet de fibra óptica; también con un sistema foráneo (el Entis Pro),

Figura 19. Sistema Automatizado de Supervisión y Control de Mezcla de Combustible a exportar. Fuente: Sánchez (2002)


142

por medio de un puerto serial de protocolo Modbus y por último se

comunicará con los equipos de campo por medio del S-800 que hace de

terminal I/O, por medio del protocolo de comunicación Profibus DP.

3. Estrategia de Control

La estrategia de control son los pasos y actividades que se deben

realizar, con el fin de que se ejecute el control de un proceso especifico y

debido a que en la actualidad la industria petrolera requiere que el control

de procesos sea realizado de manera remota, la preparación, ejecución y

terminación del proceso de mezcla de combustible a exportar debe

realizarse desde la sala de control (siempre manteniendo la opción de que

el control del proceso de mezcla sea realizado de forma local)

En función a estas premisas la estrategia de control se desglosa en

tres etapas.

La primera etapa es donde el operador realiza los preparativos

(introducción de parámetros y revisión de equipos), para arrancar el

proceso de mezcla.

En la segunda etapa se ejecuta el proceso de mezcla, lo que implica

realizar el control de los caudales de cada ingrediente y chequear las

variables y alarmas. Esta es la parte más exigente para el PLC y el

operador, ya que el PLC tiene que realizar el control de relación entre los

caudales de los ingredientes de la mezcla y el operador tiene que

supervisar el comportamiento del proceso y el PLC


143

En la última etapa, es donde se ejecutan operaciones y los permisivos

de seguridad, con el fin de detener el proceso de mezcla, bien sea por

decisión del operador o por que así lo exija el proceso.

A continuación se muestra de manera más especifica las operaciones

que deben realizarse en cada una de las etapas del control del proceso

de mezcla.

Preparativos para el inicio del proceso de mezcla

ü Calcular las proporciones de los ingredientes

ü Revisar los instrumentos, equipos y sistemas (chequeo inicial)

ü Introducir en la aplicación la receta (rango de tolerancia del cliente,

características del producto e ingredientes, y proporciones /

volúmenes de cada ingrediente

ü Introducir la utilización de facilidades (tanques, líneas, brazos de

carga, bombas de carga y combustible y válvula de control)

ü Chequeo de conexión entre el terminal y el buque receptor y posición

de las válvulas

ü Confirmación de los parámetros y datos introducidos

ü Ajuste de los set-point del controlador

ü Secuencia de arranque de bombas de carga y combustible

Ejecución del proceso de mezcla

ü Chequeo periódico de las variables y estado de los equipos y sistemas

ü Chequeo continuo de los caudales de los dos ingredientes

involucrados en el proceso de mezcla


144

ü Ajuste de la válvula de control en función a la relación entre las

proporciones y caudales existentes

ü Chequeo continuo de la viscosidad y la densidad del producto

ü Chequeo periódico del volumen total inyectado al buque receptor

Permisivos y operaciones para detener el proceso

ü Orden de parada de inyección de combustible al buque receptor, en

caso de operación normal la orden de parada se ejecute previo

acuerdo entre el capitán del buque y el operador

ü Secuencia de parada de las bombas de combustible y de carga

ü Confirmación de parada de las bombas de combustible y de carga

El diagrama de flujo de la Figura 20 muestra las operaciones que debe

realizar el operador.

3.1. DISTRIBUCIÓN DE FUNCIONES DEL SISTEMA DE

SUPERVISIÓN Y CONTROL

Las funciones a ser ejecutadas por los tres elementos fundamentales

(operador, PLC y el sistema SCADA) junto con los instrumentos de

campo para la supervisión y control del proceso de combustible para

exportar son:

§ El proceso y dispositivos de ejecución (ejecución de comandos)

§ Controlador y variables físicas (adquisición de datos)

§ El operador y el proceso (interfaz con el operador)

§ Unidad de diagnostico


145

3.1.1. El proceso y dispositivos de ejecución (ejecución de

comandos)

Con el fin de que los comandos de ejecución propuestos por el

operador o el controlador sean ejecutados por los dispositivos actuadores

se tiene previsto utilizar los puertos de comunicaciones tipo Profibus que

tiene el controlador AC-800F, utilizando como elementos de enlace los

módulos S-800. Para la ejecución de comandos sobre los equipos de

campo se tiene previsto la utilización de macros que contengan toda la

lógica de manejo y de enclavamiento sobre los instrumentos de campo.

Las instrucciones de ejecución sobre los equipos seria:

Válvulas Motorizadas con actuadores eléctricos con comunicación digital

(1) Abrir

(2) Cerrar

Válvulas Motorizadas con actuadores eléctricos con cableado directo

(1) Abrir

(2) Cerrar

Válvulas de Control con cableado directo

Porcentaje de Apertura de 1% para el rango de 4-20mA

Bombas de Carga y Combustible

(1) Encender

(2) Apagar

3.1.2. Controlador y variables físicas (adquisición de datos)

El controlador AC-800F se encargará de recoger la mayoría de la

información proveniente del campo para el control y supervisión del

proceso de mezcla de combustible para exportar.

La información proveniente del campo será en parte canalizada hacia el PLC AC-800 de tres

maneras diferentes.


146

§ La comunicación de tipo Profibus canalizará la información directamente, por medio de los S-

800, desde los instrumentos de campo hasta el PLC

§ El segundo tipo de comunicación ha utilizarse será el protocolo tipo Modbus, el cual traerá la

información proveniente de los sistemas foráneos como el Entis PRO hasta el PLC AC-800F

§ Otros sistemas existentes en el T.E.P.M están integrados a otros PLC-800F, la información

que se necesita de los otros PLC AC-800F será obtenida por medio de la red Ethernet, que es

la que integra al sistema SCADA con todos los PLC AC-800F dispuestos en el T.E.P.M.

Los datos a ser recogidos por el PLC AC-800F, según el tipo de equipo se nombran a

continuación:


(1) Indicación (válvula abierta / cerrada)

(2) Indicación de falla de la válvula / actuador

(3) Indicación de falla de comunicación


(1) Indicación (válvula abierta / cerrada/)

(2) Indicación de falla de la válvula / actuador


Válvulas de Control con cableado directo

(1) Indicación del % de apertura

(2) Indicación de falla de la válvula / actuador (cuando este disponible)


(4) Selector Remoto / Local

Bombas de Carga y de Combustible

(1) Arrancada

(2) Parada

(3) Analógica de Presión

(4) Analógica de Temperatura

(5) Digital de Temperatura (interruptor de alarma alto-alto)

(6) Alta Vibración


147

(7) Baja presión de lubricación

(8) Alta presión de lubricación

(9) Ausencia de flujo

(10) Muy baja presión de succión

(11) Muy alta presión de descarga

Información (Tanques de combustible y de crudo pesado)

(1) Alarmas de nivel (alto alto / bajo bajo)

(2) Nivel

(3) Temperatura

(4) Densidad

(5) Nivel de agua libre

(6) % de agua y sedimento

(7) Volumen bruto

(8) Volumen neto

(9) Alarma de indicador de paso de flujo

(10) Indicador de falla de comunicación

Instrumentación del proceso de mezcla

(1) Flujo

(2) Presión

(3) Temperatura

(4) Viscosidad

(5) Densidad

(6) Volumen inyectado

(7) Indicador del brazo de carga utilizado (Inyectando / no Inyectando)

Diagnósticos

(1) Comunicación I/O remo tos y comunicación digital (lazos abiertos)

(2) Comunicación con el sistema SCADA y otras terminales


148

3.1.3. El operador y el proceso (interfaz con el operador)

La interfaz entre el operador y el proceso serán los despliegues en las

computadoras. La información (datos) de los despliegues provendrá del

sistema SCADA, el cual se encargará de traducir todos los datos

provenientes del campo para que los despliegues entiendan esta

información y puedan ser mostrados en pantallas para que el operador los

observe.

La elaboración de los despliegues será en función a los requerimientos de los operadores

y del proceso mismo. Para la elaboración de estos despliegues se consideran los siguientes

aspectos:

§ Protecciones de varios niveles de seguridad (passwords)

§ Creación de despliegues con varios niveles jerárquicos

§ Capacidad de navegación entre despliegues

§ Capacidad de generación de nuevos despliegues

§ Presentación de despliegues en línea y fuera de línea

§ Presentación de despliegues en tiempo real

§ Presentación de despliegues de alarmas y registros de alarmas

§ Actualización de alarmas y despliegues

§ Información de Ayuda (niveles de seguridad, sistemas de unidades, código de colores,

leyendas de gráficos, iconos, funciones y despliegues)

§ Entrada de datos, rangos y parámetros por el operador

§ Comandos por el operador

3.1.4. Unidad de diagnostico

La unidad de diagnostico realiza un chequeo uno a uno de todos los

equipos / instrumentos y la comunicación de toda la red, con el fin de

conocer el estado y comportamientos de cada uno de los equipos y la

comunicación entre ellos. Si alguno de estos equipos o la comunicación


149

entre ellos presenta alguna falla se despliegan alarmas (de diferentes

jerarquías) las cuales informan cuando ocurrió el evento, tipo de evento y

jerarquía de la alarma, además informa de que equipo / instrumento o

lazo de comunicación surge la alarma.

Los equipos y sus respectivas alarmas se listan a continuación:


(1) Falla de sistema de comunicación

(2) Falla general del actuador / válvula


(1) Falla actuador / válvula

(2) Falla de comunicación

Bombas de Carga y Combustible

(1) Baja presión de succión

(2) Ausencia de flujo

(3) Alta presión

(4) Baja lubricación

(5) Alta vibración

(6) Alta temperatura de descarga

(7) Falla de tensión de alimentadores eléctricos

(8) Falla por sobre carga del motor

Información (Tanques de combustible y de crudo pesado)

(1) Nivel alto

(2) Nivel bajo

Instrumentación del proceso de mezcla

(1) Densidad fuera del rango

(2) Viscosidad fuera del rango

(3) Máxima cantidad de combustible a inyectar


150

Para iniciar cualquier proceso en la industria petrolera es necesario contar con procedimientos

de arranque / parada de equipos / procesos que sirven como permisivos de seguridad, con el fin de

que no se ejecute una actividad / operación si no están las condiciones dadas o atenté con la

seguridad del T.E.P.M.

Para este proyecto se utilizan los mismos permisivos utilizados en el T.E.P.M. para realizar el

arranque / parada de las bombas. Estos permisivos de nombran a continuación.

Bombas de carga y combustible

(1) Al comando de arranque se debe: primero seleccionar la línea de operación a utilizarse,

segundo abrir 100% la válvula de succión de la línea seleccionada, tercero: arrancar la

bomba, cuarto abrir 100% la válvula de descarga de la bomba.

(2) Al apagar la bomba se deben cerrar 100% las válvulas de succión

3.2. OPERACIONES DE MEZCLA DE COMBUSTIBLE PARA

EXPORTAR

La mezcla de combustible para exportar realizada en T.E.P.M, se realizará en función a los

volúmenes y relaciones que utiliza el operador. Esta mezcla será realizada de la siguiente manera:

Secuencia de arranque. En la secuencia de arranque el controlador ajustará la apertura de la

válvula de control No. 0301 o 0401 en función a la capacidad de bombeo de las bombas de carga y

al valor promedio del caudal del combustible, que es un valor que proviene de la capacidad de

bombeo promedio de la bomba de combustible y la densidad del combustible preliminar. Luego

del ajuste preliminar de la válvula de control No. 0301 ó 0401 se procede a arrancar la bomba de

carga (para bombear el crudo pesado) y luego con un máximo de cinco (5) minutos de diferencia,

se procede arrancar la bomba de combustible para bombear el combustible preliminar.

Proceso de mezcla en funcionamiento, como fue explicado anteriormente el caudal del

combustible preliminar será restringido en función a la relación de las proporciones (receta) y el

caudal del crudo pesado.

Operación de parada, para detener el proceso de mezcla siempre y cuando sea en condiciones

normales, se debe detener la bomba de carga y en un intervalo no mayor a tres (3) minutos se debe

apagar la bomba de combustible.


151

La operación de mezcla de combustible para exportar solo será iniciada por el operador y su

parada podrá ser producida de las siguientes maneras:

1. Manualmente por el operador, cuando se halla inyectado la cantidad de combustible exigida.

2. Manualmente por el operador, cuando el producto se salga del rango de especificaciones

toleradas.

3. Manualmente por el operador, por una operación inadecuada del sistema, por fallas en equipos

de campo o por cualquier otra razón a juicio del operador

4. Automáticamente, cuando ocurra operación inadecuada que implique alto riesgo para el

proceso y/o la instalación

El operador realizará estas y otras operaciones por medio de la aplicación que se implante en

el sistema SCADA del T.E.P.M.

La aplicación permitirá al operador tener control y conocimiento de los equipos de campo.

Además controlará junto con el PLC AC-800 la proporción de los ingredientes para realizar la

mezcla, proporciones introducidas previamente por el operador y supervisará la densidad y

viscosidad del producto, esto último con el fin de observar que este dentro del rango

preestablecido. Así mismo, por medio de la información del nivel de los tanques y el flujo

totalizado al final de la línea de carga supervisará la cantidad de volumen inyectado al buque

receptor.

Esta aplicación trabajará en función a la información que reciba del sistema SCADA OASys y

el PLC AC-800F.

El sistema SCADA que es el elemento recolector de información albergara despliegues

gráficos donde se presenten los procesos de manera esquemática con el valor de las variables

resultantes, además producirá reportes e impresión de eventos tendencias y alarmas.

El PLC AC-800F es donde se realizaran todas las actividades de control secuencial y algunas

de enclavamiento.

Las operaciones serán iniciadas por el operador en despliegues del sistema SCADA, en donde

se podrá introducir los parámetros del proceso y ejecutar los comandos sobre los equipos de

campo.

Estos parámetros introducidos por el operador serán:


152

§ Los tanques y bombas a utilizar y las válvulas que hay que ajustar.

§ La receta del producto y características de los componentes (% de cada ingrediente y

cantidad volumétrica total)

Por su parte el PLC AC-800F realizará las funciones de recolección

de información y control, como las siguientes:

§ Recolección de la información del caudal, la presión y temperatura de los componentes de

la mezcla

§ Recolección de la información del volumen inyectado al buque

§ Recolección de la información de la densidad y viscosidad cinemática del producto

§ Recibir información del Entis+ del volumen y nivel de los tanques que contienen los

ingredientes

§ Secuencias de inicio y parada de equipos

§ Protección y enclavamiento de equipos de campo

§ Supervisión de condiciones de la operación de mezcla

§ Control de flujo y relación de los componentes

En la figura No. 20 se presenta un diagrama de flujo de la

aplicación para el proceso de mezcla de combustible a exportar, creado

en función a las operaciones y procedimientos que debe realizar el

operador para realizar la mezcla de combustible para exportar.


153

P

H

INICIO

INGRESO DE RECETA: § Rango y características del combustible (Max/Min de

API, BSW, Acidez, Azufre y Visco. V-50) § Proporciones y volúmenes de cada ingrediente

INGRESO DE UTILIZACIÓN DE FACILIDADES: § Tanques § Bombas No. § Líneas de carga § Brazos de carga § Ajuste de válvulas

INGRESO DE CARACTERÍSTICAS DE DESPACHO: § Flujo de despacho § Volumen total a despachar

CONFIRMACIÓN

CONFIRMACIÓN

CONFIRMACIÓN

ALARMA DE FINAL DE BOMBEO

SECUENCIA DE ARRANQUE

AJUSTE AUTOMÁTICO DE LOS SET-POINT (RECETA Y DESPACHO)

CONFIRMACIÓN

REVISION DE:

§ Equipos, dispositivos, e instrumentos

§ Flujo de despacho, viscosidad y densidad


154

SI

NO

SI

NO

H

H

Ñ

H

NO

SI

SI

NO

SI

SI

NO H

NO

H

NO

SI

SI

Ñ

¿PROBLEMA CON LAS BOMBAS DE CARGA Y

COMBUSTIBLE?

¿HAY DESVIACIÓN?

ALARMA DE FALLA DE EQUIPO

¿PROBLEMA CON EL PLC, VÁLVULA DE CONTROL O MEDIDORES DE

CAUDAL?

SECUENCIA DE PARADA AUTOMÁTICA POR SEGURIDAD ALARMA DE PARADA

?

RESPUESTA OPERADOR

CONTINUACION DE PROCESO CON FALLA MENOR

¿FALTA 10% DE VOLUMEN?

ALARMA DE PREVENCION PARA PARADA DE BOMBEO

¿DESEA DETENER DESPACHO?

SECUENCIA DE PARADA

FIN

ALARMA POR DESVIACION Y ESPERA POR ACION DEL OPERADOR

RESPUESTA OPERADOR

¿DESEA DETENER DESPACHO?

¿DESEA AJUSTAR RECETA?

INGRESO DE RECETA: § Proporciones y volúmenes de cada ingrediente

FIN

PARADA TENTATIVA DEL PROCESO DE MEZCLA

CONFIRMACIÓN

¿ESTA DESPLEGADA LA ALARMA

DE PPB?

P

Figura 20. Diagrama de flujo de la aplicación de supervisión y control del sistema de combustible a exportar. Fuente: Sánchez (2002)


155

4. Discusión de los Resultados

Luego de la elaboración de la estrategia de control del sistema

automatizado de supervisión y control de la mezcla de combustible a

exportar es necesario mencionar los resultados cualitativos obtenidos a lo

largo de esta investigación. Estos resultados se mencionan a

continuación:

Ø La automatización dentro de cualquier industria, es de vital importancia para el logro de

la optimización dinámica y global de los procesos debido al control y supervisión de las variables,

tal como lo plantea en sus teorías, Creus (1993)

Ø Para la realización de la estrategia de control se escogió sistema de control distribuido ya

que como afirma Williams (1992), implica varios controles de diferente jerarquía, lo cual aumenta

la seguridad del control del proceso, ya que distribuye las tareas a realizar en diferentes

dispositivos.

Ø Se concluyó que los lazos de control cerrado, tal como lo afirma Ogata (1997), son más

eficientes y funcionales para controlar los caudales dentro de un proceso, ya que es posible alterar

la variable de salida en función a la variable de entrada

Ø Se obtuvieron las especificaciones funcionales del sistema automatizado de supervisión y

control de mezcla de combustible a exportar del T.E.P.M, las cuales surgieron del análisis

realizado al sistema de mezcla actual y a los requerimientos de los operadores, ingenieros de

soporte y personal de mantenimiento del sistema.

Ø Después del análisis de las propuestas de diseño se razonó que diseñar y realizar un

sistema automatizado de supervisión y control de mezcla de combustible esperando que el

controlador sea capaz de variar los caudales de los componentes en función a la viscosidad o

densidad del líquido resultante es bastante complicado, ya que requiere sistemas inteligentes y

expertos conocidos como optimizadores de mezcla que contienen líneas de programación bastante

extensas y complicadas, y el costo de estos sistemas optimizadores de mezcla son bastante


156

elevados. Por esta razón se escogió la propuesta de diseño No. 2, la cual es menos complicada y el

costo de su implantación es menor.

Ø Es importante señalar que como resultado de este estudio, se selecciono una de las

tecnologías propuestas para el diseño de un sistema automatizado de supervisión y control de la

mezcla de combustible a exportar, con el cual se obtendrán mejores productos, mejor calidad y

seguridad en la ejecución del proceso y grandes beneficios para el personal y la empresa.

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