https://doi.org/10.37815/rte.v34n4.916

Artículos
originales

Sistema
automatizado para el control del consumo de glicol regenerado suministrado al
sistema de deshidratación del gas natural

Automated System for the Control of Regenerated Glycol Consumption Supplied
to the Natural Gas Dehydration System

Cristhian Ronceros
Morales1 https://orcid.org/0000-0001-8421-5217,

Ramón Alejandro Pomblas2  https://orcid.org/0000-0002-0469-0366

1Universidad Privada
San Juan Bautista, Ica, Perú

[email-masked]

2Petróleos de
Venezuela. Gerencia de Compresión Gas Oriente, Maturín,
Venezuela

[email-masked]

Enviado:         2022/02/21

Aceptado:       2022/07/19

Publicado:      2022/12/30

Resumen

Sumario: Introducción,
Metodología, Resultados y Discusión y Conclusiones.

Como citar: Ronceros, C. &
Alejandro, R. (2022). Sistema automatizado para el control del consumo de
glicol regenerado suministrado al sistema de deshidratación del gas
natural. Revista Tecnológica - Espol, 34(4), 12-27. http://www.rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/916

Esta investigación tuvo como objetivo
desarrollar un sistema automatizado para el control del consumo de glicol
regenerado suministrado al sistema de deshidratación del gas natural en la
Planta Extracción Jusepín de Petróleos de Venezuela S.A (PDVSA). La planta
Jusepín, es una planta de extracción de líquidos del gas natural (LGN) con un
(01) tren de proceso y una capacidad de procesamiento de gas de 350 millones de
pies cúbicos por día (MMPCD). El estudio consistió en una investigación de
campo, con nivel descriptivo y modalidad proyecto factible, donde las técnicas
de recolección de datos empleadas fueron la observación directa, entrevistas no
estructuradas y la revisión documental. Para el desarrollo del estudio se
emplearon las tres (3) primeras fases de la metodología Guía de Gerencia de
Proyectos de Inversión Capital (GGPIC).
El resultado fue una propuesta para el control automatizado del consumo
de Glicol Regenerado suministrado al sistema de Deshidratación del Gas Natural
en la Planta Extracción Jusepín, lo cual proporcionará mayor seguridad,
precisión, eficiencia  y  confiabilidad sobre los datos  obtenidos en tiempo real, ya que, permitirá
visualizar el nivel de glicol y llevar un control del contenido de los
recipientes, para mantener el suministro constante de glicol regenerado al
sistema y así garantizar que la planta mantenga el proceso de extracción del
líquido del gas natural.

Palabras clave: automatización, glicol regenerado, Líquido de
Gas Natural (LGN), instrumentación, GGPIC.

Abstract

The objective of this research was
to develop an automated system to control the consumption of regenerated glycol
supplied to the natural gas dehydration system at the Jusepin Extraction Plant
of Petroleos de Venezuela S.A (PDVSA). The Jusepin plant is a natural gas
liquids (NGL) extraction plant with one (01) process train and a gas processing
capacity of 350 million cubic feet per day (MMPCD, acronyms in Spanish). The
study consisted of field research, with a descriptive level and feasible
project modality, where the data collection techniques used were direct
observation, unstructured interviews, and documentary review. For the
development of the study, the first three (3) phases of the Capital Investment
Project Management Guide (GGPIC) methodology were used. The result was a
proposal for the automated control of Regenerated Glycol supplied to the
Natural Gas Dehydration system at the Jusepin Extraction Plant. This proposal
provides greater security, precision, efficiency, and reliability to the data
obtained in real-time, allowing to visualize the level of glycol and keep
control of the content of the containers. The final benefit is to maintain the
constant supply of regenerated glycol to the system and thus guarantee that the
plant maintains the extraction process of the liquid from the natural gas.

Keywords: Automation, Regenerated Glycol,
Instrumentation, GGPIC.

Introducción

A nivel mundial, las empresas del sector petrolero han emprendido
estrategias para optimizar los costos de producción y minimizar los riesgos
ambientales, laborales, entre otros. Para ello, han recurrido a la ejecución de
proyectos de automatización, los cuales requieren esquemas, modelos de control
para aumentar las probabilidades de éxito, minimizando la inversión de horas de
trabajo, estandarizando los procesos y manteniendo armonía y continuidad
operacional.

Bajo este contexto,
los constantes cambios en la Industria Petrolera,
conducen a la búsqueda de nuevas tecnologías, como es la automatización de procesos
en las instalaciones petroleras y gasíferas. La automatización ha pasado de ser
una herramienta de trabajo deseable a una herramienta indispensable para los
procesos de producción, puesto que para toda empresa es crucial el control de
las actividades, la supervisión en tiempo real, el registro de los eventos,
entre otros.

En tal sentido, en Venezuela, la automatización industrial se ha
convertido en una tendencia que ha aumentado exponencialmente, donde las principales
industrias como Petróleos de Venezuela S.A (PDVSA) ha integrado en sus
actividades la automatización de cada proceso, lo cual permite obtener un
óptimo provecho de los recursos, brindando productos y servicios de calidad;
así como la generación de conocimientos que impulsen la innovación tecnológica.
En estos escenarios, existe la necesidad de realizar el monitoreo y
supervisión de los procesos industriales, con el fin de controlar los
diferentes elementos implicados en el funcionamiento de la industria. Tal es el
caso de la Planta Extracción Jusepín PDVSA GAS, que busca mantener una
producción eficiente y rentable impulsando el desarrollo endógeno de los
hidrocarburos con la mayor productividad y competitividad para alcanzar un
desarrollo sustentable.

La planta de
Extracción Jusepín, se encuentra ubicada a 40 km de la ciudad de Maturín. Esta
planta se encarga de procesar el gas que proviene del Campo Furrial,
ubicado a 17 Km de Jusepín. Su función principal es lograr la extracción de los
Líquidos del Gas Natural (LGN) mediante procesos de enfriamiento y
fraccionamiento, para su posterior distribución; y separar los componentes
livianos metano y etano, como gas seco para comprimirlo y suministrarlo a la
red de inyección a pozos, lo cual es enviado vía poliducto a la planta de
fraccionamiento José Antonio Anzoátegui.

En la actualidad, la
Planta de Extracción Jusepín no cuenta con un sistema automatizado para el
control del glicol regenerado suministrado al sistema de deshidratación del gas.
Además, se requiere conocer con exactitud la cantidad utilizada de glicol regenerado
en dicho proceso; de tal forma que un sistema automatizado permitiría
visualizar directamente desde la sala de control cuanto es el consumo de glicol
regenerado.

El presente artículo
se orienta hacia el desarrollo de una propuesta de un sistema automatizado para
el control del consumo de glicol regenerado suministrado al sistema de deshidratación
del gas natural en la planta extracción Jusepín, con el fin de llevar un
control y monitoreo del glicol suministrado a dicho sistema, que garantice
mejoras en el proceso de deshidratación.

Metodología

En este apartado se establece el marco metodológico, técnicas e
instrumentos de recolección de información que se utilizaron para abordar el
objeto de estudio.

Nivel,
Diseño y Modalidad de Investigación

Arias (2016) señala que
“el nivel de investigación se refiere al grado de profundidad con que se aborda
un fenómeno u objeto de estudio” (p. 23).  Según lo mencionado anteriormente, la
investigación se clasifica como descriptiva debido a que se busca medir una
serie de factores actuales para comprender las características del sistema en
estudio y finalmente describir el comportamiento deseado

En cuanto al diseño de investigación, Arias
(2016) expresa que “es la estrategia general que adopta el investigador para
responder al problema planteado. En atención al diseño, la investigación se
clasifica en: documental, de campo y experimental” (Pág. 26). En este sentido,
el presente estudio se enmarca en una investigación de campo, debido a que la
información fue recolectada directamente de los tanques de almacenamiento de
glicol regenerado TK-1250 y TK-1270 de la Planta Extracción Jusepín. Desde
recaudo de datos hasta el análisis de la información de los instrumentos de
campo con el objetivo de determinar los requerimientos para la implementación del
sistema automatizado.

La modalidad de investigación que se abordó fue de tipo proyectiva o factible,
debido a que con el desarrollo de este proyecto se presentó la propuesta de un
sistema automatizado que permita llevar un control del glicol suministrado al
sistema de la Planta Extracción Jusepín, con el fin de mejorar dicho proceso.             Según el manual de Trabajo Especial de Grado de
Especialización, Maestrías y Tesis Doctorales de la Universidad Pedagógica
Experimental Libertador (2006) “Consiste en la investigación, elaboración y
desarrollo de una propuesta de un modelo operativo viable para solucionar
problemas, requerimientos o necesidades de organizaciones o grupos sociales;
puede referirse a la formulación de políticas, programas, tecnologías, métodos
o procesos”. (p.16)

Población
y Muestra

La población del presente proyecto está constituida por el personal de la
Planta Extracción Jusepín con un total de veinte (20) personas. Los cuales
suministraron la información necesaria para conocer a la problemática y
posterior desarrollo del proyecto para alcanzar los objetivos planteados. Por
tratarse de una población finita no fue necesario tomar una muestra, sino que
se estudió en su totalidad, como explica Arias (2016), “si la población, por el
número de elementos que la integran, resulta accesible en su totalidad, no será
necesario extraer una muestra.” (Pág. 82)

Diseño
Operativo

Para lograr la propuesta de Automatización para la Medición de Glicol Regenerado en la Planta Extracción Jusepín, se realizó una
adaptación de la metodología Guía de Gerencia para Proyectos de Inversión de
Capital (GGPIC) la cual está basada en 5 fases (Para efectos del trabajo se
ejecutaron solo tres fases). A continuación, se describe las actividades que se
agruparon en cada una de las fases desarrolladas.

Fase I: Visualizar

Esta primera fase, permitió conocer la situación actual del sistema de
medición glicol regenerado; la cual se centra principalmente en recoger información necesaria
para describir la situación problemática. Para el cumplimiento de lo antes
expresado se necesitó la ejecución de las siguientes actividades:

1.
Estudiar la Filosofía operacional de los tanques de
almacenamiento de glicol regenerado.

2.
Realizar el levantamiento de información sobre el
funcionamiento actual del sistema de medición de glicol regenerado.

Fase II: Conceptualizar

Esta segunda fase contempló la selección de los mejores equipos e
instrumentos a ser utilizados en la automatización del sistema, también se
planteó las posibles soluciones tecnológica disponibles en el mercado,
garantizando una tecnología de vanguardia. Para ello se realizaron las
siguientes actividades:

1.
Identificar los equipos disponibles en el mercado
para realizar la automatización del sistema.

2.
Realizar la evaluación técnica de los equipos
disponibles en el mercado.

3.
Seleccionar las tecnologías a proponer para el
diseño automatizado.

Fase III: Definir

En esta tercera fase se realizó el diseño de la nueva arquitectura
tecnológica del sistema de automatización para llevar el control del consumo
del glicol regenerado, a partir de
los requerimientos detectados y la tecnología seleccionada. Para ello se
realizaron las siguientes actividades:

1.
Diseño de la Arquitectura Tecnológica Propuesta.

2.
Creación de lista de señales (tags) y direcciones
del sistema Experion SPK.

3.
Creación de la base de datos que se implementará
con la arquitectura propuesta.

4.
Diseño de lógica de control propuesta.

5.
Configuración de los nuevos puntos el Sistema PKS.

6.
Elaboración del despliegue o esquemático en el
formato HIMWeb.

Resultados
y Discusión

Fase
I: Visualización

Filosofía
operacional de los tanques de almacenamiento de Glicol Regenerado

El llenado de los tanques de almacenamiento TK-1250  y TK-1270, se realiza a través de un vacuum  el cual
descarga el contenido a través de las líneas de flujo de entrada  de un diámetro 3” x 2”, el operador alinea la
válvula de entrada, en estas líneas se encuentra instalado un indicador de
presión para el flujo de entrada, las líneas están conectadas a cada uno de los
tanques, cada tanque tiene una capacidad de 280 barriles y una presión de
diseño de 0.97 libras por pulgada cuadra (psi), al estar llenos los tanques, se
cierra la válvula de entrada. Seguidamente el operador verifica el glicol
regenerado suministrado en cada tanque, a través de un visor local de nivel que
está situado al lateral de cada tanque.

Una vez que se requiera suministrar glicol pobre al sistema de deshidratación
del gas natural, el operador alinea la válvula de retención (Check Valve) de acuerdo al tanque
de donde se vaya a utilizar el glicol. Estas líneas de 2 pulgadas están
conectadas a cada tanque, posteriormente se enciende la bomba de transferencia
P-1255, la cual envía el glicol regenerado por medio de una línea de 2 pulgadas
al sistema de deshidratación.
Seguidamente el operador vuelve a verificar el nivel del tanque toma
nota y se dirige a sala de control donde introduce los datos al programa de
Excel que se encuentra instalado en un computador ubicado en la sala de
control, dicho programa suministra el volumen en litros, que poseen los
tanques.

Una vez descrito el proceso del sistema de medición del glicol
regenerado en la Planta Extracción Jusepín, se determinó que no existe un
sistema automatizado integrado al sistema de supervisión Experion PKS, para
llevar un control del glicol suministrado al proceso de Deshidratación del Gas
Natural, que permita a los operadores el monitoreo del sistema y de esta manera
llevar el control adecuado del consumo del glicol regenerado.

Estudiar la
situación actual del proceso del Sistema de Medición de Glicol Pobre

Actualmente la Planta Extracción Jusepín posee dos (2) tanques de almacenamiento conocidos
con los nombres de TK-1250 y TK–1270 con una capacidad de 280 barriles c/u, son
utilizados para el almacenamiento de glicol regenerado, el cual es enviado al
sistema de deshidratación del gas natural. El proceso del sistema de medición
de glicol regenerado inicia cuando los operadores de guardia acuden al área
donde se encuentran situados los tanques de almacenamiento de glicol regenerado
TK-1250 y TK-1270, seguidamente revisan de manera visual el nivel de cada
tanque, a través de un visor local de nivel. Este visor permite observar la
cantidad de glicol regenerado que poseen dichos recipientes. Cabe destacar que
el visor local de nivel está situado al costado de cada tanque, una vez
observados el nivel, los operadores toman nota del nivel del glicol,
posteriormente se dirigen a sala de control, donde ingresan los datos en un
programa de Excel, dicho programa arroja el volumen de glicol regenerado que
posee cada tanque.

Es importante mencionar que en los tanques de
almacenamiento de glicol se encuentra conectado un totalizador de flujo marca
DANIEL modelo 1803, el cual se utilizaba para contabilizar la salida del glicol
al sistema deshidratación, dicho instrumento se encuentra fuera de servicio
aproximadamente desde 1996, puesto a que este totalizador no se le contempló
una tarjeta controladora de frecuencia en el Logic
Manager, del TDC3000.

Fase II: Conceptualizar

En
esta segunda fase, se realizó la identificación y evaluación de las tecnologías
disponibles en el mercado para seleccionar el mejor equipo que se adapte al
sistema, para posteriormente realizar la evaluación técnica, a base de los
requerimientos que se plantearon al inicio del proyecto y finalmente
seleccionar las tecnologías a proponer para la automatización del sistema.

Identificación de
Equipos tecnológicos disponibles en el mercado para realizar la automatización
del sistema.

En
vista de que ya se conocen los requerimientos mínimos y las especificaciones
sugeridas por los especialistas que deberá poseer el equipo para llevar a cabo
la automatización del sistema de medición de glicol, se procedió a la
elaboración de un estudio de mercado para analizar los distintos equipos
tecnológicos existentes que puedan satisfacer las necesidades de la Planta
Extracción Jusepín.

Entre
los aspectos necesarios que debe poseer el nuevo diseño a proponer son los
siguientes:

-
Escalabilidad para crecer de
acuerdo a los requerimientos de las instalaciones.

-
Diseño modular.

-
Costo de implantación accesible.

-
Tiempo de respuesta

-
Soporte técnico.

-
Robustez.

-
Disponibilidad.

Evaluación técnica de los equipos disponibles en el mercado

En
esta etapa se realizó una matriz comparativa de tecnología para los
transmisores con el objetivo de asegurar la selección de equipos tecnológicos
que cumplan con características que se adapten a las nuevas tendencias
tecnológicas y que optimicen el proceso de la Planta Extracción Jusepín. Los
transmisores considerados fueron:

-
Transmisor de Nivel Por Presión Diferencial/
Honeywell.

-
Transmisor de Nivel Tipo Desplazador/ Magnetrol.

-
Transmisor de Nivel Tipo
Radar/ Rosemount.

Una vez definidos los transmisores a comparar,
se procedió a realizar la matriz de selección de equipos de la siguiente
manera:

1.
En primera instancia, se
seleccionaron los criterios de evaluación, que constituyen los requerimientos
que debe cumplir el equipo a seleccionar.

2.
Seguidamente se procedió a
ponderar cada criterio.

3.
Una vez llena la matriz con
todas las comparaciones, se sumaron los puntos de cada criterio y se realizó la
ponderación de cada uno de ellos con un peso del 1 al 10.

4.
Posteriormente se sumaron
las ponderaciones relacionadas con cada opción y se totalizó el resultado. (Ver
Figura 1)

Figura 1

Matriz comparativa de tecnología para los
transmisores

Selección de la
tecnología a proponer para el diseño automatizado

En la Figura 1, se puede observar que los transmisores de nivel
por presión diferencial marca Honeywell representa la mejor opción para
conformar la arquitectura del sistema automatizado en la planta Extracción
Jusepín. Debido que obtuvo la mayor puntuación con un valor total en la
sumatoria en las alternativas ponderadas (169), seguida por la opción de los
transmisores de nivel tipo radar Rossemount con una
puntuación total 110 y como última opción se encuentra los transmisores de
nivel tipo Desplazador Magnetrol con una puntuación
de 93 puntos.

Fase III: Definir

En esta fase se realizó el diseño de la
arquitectura tecnológica del sistema de automatización de los tanques TK-1250 y
TK-1270 de almacenamiento de glicol regenerado, tomando como referencia los
equipos seleccionados a través de los resultados obtenidos por la matriz de
evaluación. Cabe destacar que este tipo de transmisor posee una ventaja, ya
que, existe la disponibilidad en el almacén del departamento de Instrumentación
de la Planta Extracción Jusepín, lo cual implica disponibilidad inmediata y
reducción de costos.

Diseño de la Arquitectura Tecnológica Propuesta

En la arquitectura propuesta las señales
provenientes de los instrumentos serán cableadas desde cada instrumento hasta
llegar a una caja de conexionado (Junction Box: 14-JBAN-02). Dicha caja estará
ubicada en el tablero TB1, en el punto 55, 56 para el instrumento que será
instalado en el tanque TK-1250 y el punto 58, 59 será utilizado para el
instrumento del tanque Tk-1270. Es importante resaltar que estos puntos
disponibles fueron ubicados por el personal del departamento Instrumentación a
través de diagramas de lazo; en esta caja de conexionando es donde se
concentran todas las señales digitales de campo. Además de esto es importante
mencionar que los transmisores se alimentaran con 24 VDC (voltaje de corriente
continua) con una salida de 1 a 5 v.

Los cables de cada instrumento llegan hasta esa
caja de conexionado, para posteriormente llegar a la sala de gabinetes.
Seguidamente estas señales son llevadas al Marshalling
(21MDF-01A) donde se utilizaron los puntos 193, 194 y 195,196 en el tablero
TB2. Posteriormente, dichas señales son enviadas al gabinete denominado
JUS-PMIO-01, dicho gabinete cuenta con los módulos PMIO tipo STIM para el
manejo de las señales provenientes de los Transmisores Inteligentes (Smart Transmitter). En este gabinete se utilizó la STIM Nº 11 canal 11 para el instrumento del TK-1250 y el canal
12 para el instrumento del TK-1270.

Seguidamente, dichas señales pasan al gabinete
JUS-C300-01, a través I/O Link, el cual llega al
controlador C300. Este controlador que está compuesto por un conjunto de
tarjetas I/O en cada tarjeta hay de 16 a 32 puntos, es decir, una es de 0 a 16
y de 0 a 32 puntos de conexión. El controlador C300 establece conexión con la
red FTE (FaultTolerant Ethernet). La FTE incluye dos
redes que tienen diferentes IP, de esta manera una segunda red está disponible
si la primera presenta falla. Finalmente, la FTE se conecta a los servidores
PKS, las estaciones de operación e ingeniería, están
ubicados en sala de control de la Planta Extracción Jusepín.

De acuerdo a lo anterior, la arquitectura
del sistema propuesto se muestra en la Figura 2. En dicha figura se presenta
la instrumentación propuesta para el área de los tanques de almacenamiento de
Glicol Pobre de la Planta Extracción Jusepín.

Figura 2

Arquitectura tecnológica propuesta

Creación
de lista de señales (tags) y direcciones del sistema Experion SPK

Después de haber realizado la elaboración del
diseño de la arquitectura tecnológica y tomando en consideración las señales de
los tanques de almacenamientos de Glicol Regenerado, se procedió a la
elaboración de dichas señales. Estas señales fueron obtenidas en la fase de
visualización por medio de una entrevista no estructurada con el personal de
Técnica, motivo por el cual se realizaron las listas de señales (tags) de los
instrumentos a proponer. Dichos equipos estarán presentes en campo.

Estas señales formarán parte de la base datos
del sistema Experion PKS las cuales serán integradas para su monitoreo y
control. En la Tabla 1, se muestra una
lista de señales pertenecientes a los transmisores de nivel, cada instrumento
posee un tag característico que los diferencia cada uno de ellos.

Tabla 1

Lista de señales (tags) en el Sistema Experion
PKS

TAG

DESCRIPCIÓN

LI1250

Transmisor
de nivel en el tanque de almacenamiento TK-1250

LI1270

Transmisor de nivel en el tanque de
almacenamiento TK-1270

Creación de la base de datos que se
implementará con la arquitectura propuesta

La base datos se realizó utilizando la hoja de
cálculos Excel, con el objetivo de que la base de datos se agregue a la
herramienta Quick Builder, dejándole así al personal
de sistema y control un formato útil, totalmente concatenando y dinamizado,
disponible para su utilización en futuras migraciones, a fin de agilizar el
trabajo a realizar.

Diseño de
lógica de control propuesta

En esta parte se elaboró la lógica de control, la
cual es primordial para el correcto funcionamiento del sistema de supervisión y
control. Se tomó como referencia la base de datos realizada y la arquitectura
de control, tomando en cuenta los requerimientos exigidos por el departamento
de operaciones.

Configuración
de los nuevos puntos el Sistema PKS

En esta parte se configuran los nuevos puntos
LI1250 y LI1270 en el controlador C300_01 de la base de datos en el Sistema
Experion PKS, a través de diversas herramientas que ofrece este Software. Es
importante mencionar que se toma como ejemplo la configuración solo del punto
LI1250, ya que, para el punto LI1270 se aplica el mismo procedimiento.

En la Figura 3, se muestra la configuración del nuevo punto en el sistema Experion
PKS, es importante mencionar que estos puntos se encuentran desasignados. En
primer lugar, se selecciona un bloque que esté disponible, una vez seleccionado
se renombra. Para este caso el punto se llama LI1250 perteneciente al
transmisor del tanque TK-1250, posteriormente se procede a buscar en la
librería el bloque que se utilizara para hacer la configuración de dicho
bloque.

En tal sentido, se procedió a la creación de un
bloque de función tipo AICHANNEL para el transmisor LI1250, este contiene
parámetros que describen al transmisor y especifican al canal de entrada,
caracterizando la señal que ingresa al sistema de control distribuido (DCS). En
tal sentido, este bloque escanea el canal de la tarjeta especificada. Además de
esto también se creó un bloque de función denominado DACA el cual escala la
señal recibida a las unidades de ingeniería.

Figura 3

Configuración
del punto LI1250

En la Figura 4 se muestra la implementación de los bloques de función (FB´s) creado en el sistema Experion PKS.

Figura 4

Creación de bloque AICHANNEL y bloque DACA

Una vez creado los
bloques de función (FB´s), se creó dos bloques de
función tipo AUXCALCA, los cuales ofrecen la posibilidad de conectar señales
como entradas para usarlas como argumentos en las operaciones de cálculos matemáticos
ya previamente establecidos.  En este
sentido, se utilizó la Ecuación 1 obtenida de la Norma API STÁNDARD 650 para hallar el volumen
de acuerdo a las dimensiones de los tanques.

(1)

Dónde:

V = volumen

r = radio

h = altura

Es importante
resaltar que, para hallar la altura actual del glicol pobre se procedió a
utilizar la Ecuación 2, la cual se realizó en conjunto con el personal técnico
de la Planta Extracción Jusepín.

(2)

En la Ecuación 2, se calculó el porcentaje (%) que es arrojado
por el instrumento, luego se multiplicó por 15,09 ft (pie) altura de diseño del
tanque del tanque TK-1250. Posteriormente se dividió entre 100%, esto arroja la
altura del nivel que tiene en ese momento el recipiente en unidades de ft
(pie). Ya obtenida la altura actual se procedió a ingresarla en la fórmula de
volumen ya antes mencionada, para hallar la cantidad en unidades de litros de
glicol pobre, que poseen los tanques de almacenamiento en ese momento.

Posteriormente, se
implementó los bloques de función AUXCALCA en el Sistema Experion PKS (Ver Figura 5).

Figura 5

Bloque
AUXCALCA

Como se observa en
la Figura 5, el bloque AUXCALCA desarrollado para hallar la altura actual,
tiene una entrada que viene del bloque de función DACA para este caso la
entrada es el punto LI1250DACA.PV, esta entrada arroja el porcentaje del
transmisor, dicho porcentaje va a representar la salida del punto
LI1250AUXCALCA 1P (1). Este valor será multiplicado por 15,09 ft(pie),
obteniéndose la altura de diseño del tanque. Posteriormente, se procedió a
crear un segundo bloque AUXACALCA (Ver Figura 6).

Figura 6

Implementación
del segundo bloque AUXCALCA para hallar el Volumen

Como se puede apreciar en la Figura 6, este
bloque tiene una entrada denominada LI1250AUXCALCA.PV dicha entrada proviene de
la salida del primer bloque AUXCALCA. En este caso, es la altura actual
multiplicada por (π) 3,14; por el radio al cuadrado (r2)33,17 del tanque
de almacenamiento TK-1250. Finalmente, el bloque tiene una salida llamada PV
(Variable de Proceso), la cual es el volumen del recipiente en ft3 (pie
cúbico); además de esto se procedió a aplicar una regla de tres para llevar los
ft3 (pies cubico) a litros. Utilizando la tabla estándar del Sistema Inglés de
unidades de medidas, que señala que 1 ft3 equivale a 28, 3168 litros.

Siguiendo el mismo orden de ideas, en la Figura 7 se
puede apreciar cómo se implementó la formula en el segundo bloque AUXACALCA
para hallar el Volumen.

Figura 7

Implementación
de la formula en el bloque AUXACALCA para hallar el volumen

Ya configurados los
bloques AUXACALCA se procedió a configurar los parámetros transmisores LI1250
en el sistema Experion PKS, donde se coloca el nombre del tag del transmisor
LI1250, la unidad en que va a medir es InH2O (pulgadas de agua), el rango
máximo de operación del instrumento que es de 0 a 400 InH2O y el rango
calculado que para este caso sería de 0 a 160 InH2O. En la Figura 8 se puede visualizar dicha configuración del
transmisor en el sistema.

Figura 8

Configuración
de los parámetros del transmisor LI1250

Es importante
mencionar que el rango calculado se obtuvo con la Ecuación 3 (Norma K-303 Level Instrumentation):

(3)

Dónde:

P = presión debido a
la carga del liquido

ρ = peso
específico del liquido

h = altura del
líquido sobre el plano de referencia

La Ecuación 3 es
utilizada para hallar medidas de nivel por presión diferencial del transmisor,
este se basa en el principio de medir la carga o la presión hidrostática. La
carga se define como el peso del líquido que existe por encima de un plano de
referencia. El sistema no mide el líquido sino la presión ejercida, y como la
presión es proporcional a la altura de la columna del líquido, el medidor
define la posición actual del nivel. Al respecto se procede a hallar la presión
a través de la Ecuación 4:

(4)

La presión va a ser
igual al peso específico del glicol 1,12 g/cm3 (gramos sobre centímetro cúbico)
multiplicado por la altura del tanque en este caso 365,76 cm (centímetros); dando
como resultado 411,11 g/cm2 (gramos sobre centímetro cuadrado).

Una vez obtenido el
resultado de la presión de 411,11 g/cm2, se procedió a llevarlo a kg/cm2,
posteriormente, se realizó una regla de tres para
llevarlo a lb/pulg2 (libras sobre pulgadas cuadrada), donde se multiplico 0,411
kg/cm2 por 14,22 lb/pulg2 sobre 1kg/cm2. (ver Ecuación 5).

(5)

Finalmente se llevó a cabo otra regla de tres
(Ver Ecuación 6) para llevar el resultado anterior a pulgH2O, debido a que la
unidad de medida con que trabaja el trasmisor propuesto es en InH2O (pulgadas
de agua).

(6)

Como se pudo apreciar a través dichos
cálculos se obtuvo el rango calculado que será de 0 a 160 InH2O (pulgadas de
agua).

Elaboración del despliegue o esquemático en el
formato HIMWeb

El despliegue para los tanques TK-1250 y
TK-1270 de almacenamiento de Glicol Regenerado fue elaborado con la finalidad
de que los operadores tengan la facilidad llevar un control del glicol y,
además, supervisar el nivel de los tanques desde sala de control en tiempo
real, como también poseer información histórica de la variable de proceso (PV)
manejadas en el mismo y con esto tener la posibilidad de tomar decisiones de
forma directa en el campo.

Para realizar el esquemático de los tanques
TK-1250 y TK-1270 se utilizó el HMIWeb Display Builder, esta es una
herramienta de dibujo especializada que se usa para crear los despliegues
propios de cada proyecto y/o aplicación en específico, lo cual permite
adaptarlos a las necesidades particulares de cada cliente y/o de cada proceso.
Para el diseño del esquemático se utilizaron los siguientes equipos: Tanques,
válvulas, bombas, barras de nivel y líneas de procesos.

Posteriormente, se procedió a ir dinamizando
cada uno de los equipos mencionados anteriormente en la plantilla de diseño del
despliegue de los tanques de glicol TK-1250 y TK-1270. Cabe destacar que, en el
despliegue, el operador podrá observar el nivel Glicol de cada tanque a través
de las barras de nivel y además en porcentaje. También se podrá visualizar la
cantidad de glicol en unidades de litros que posean cada recipiente. En la Figura 9, se
puede visualizar dicho despliegue.

En la Figura 9 anterior se puede apreciar el despliegue de
los tanques de glicol regenerado, donde se muestran dos líneas de proceso: la
línea inferior indica el suministro desde el camión cisternas hacia los
tanques, la segunda línea superior indica el sumidero del glicol; es decir,
esta línea de proceso es utilizada para retirar el glicol de los recipientes
para ser reemplazado.

En tal sentido,
dichos tanques muestran cada uno sus respectivas barras de nivel indicando el
nivel que contienen de glicol. Además de esto, se puede apreciar en la parte
central de los mismos que se encuentran el status
(estado) del nivel de glicol en unidades de ingeniería la PV (variable
proceso), en este caso fue configurado de 0 a 100%.

Siguiendo el mismo
orden de ideas, en dicho despliegue se puede observar que los tanques están
conectados a una bomba P-1250, esta se encarga de enviar el glicol hacia los
patines de glicol A/B/C cuando es requerido en el proceso de deshidratación del
gas natural. Aunado a esto en la parte superior del lado derecho se puede
visualizar el volumen total disponible de cada tanque en unidades de litros.

Figura 9

Despliegue
de los tanques de glicol regenerado TK-1250 y TK-1270

Conclusiones

En función al
diagnóstico del entorno estudiado y de acuerdo a los
resultados obtenidos se formularon las siguientes conclusiones:

1.
El
levantamiento de información sobre el funcionamiento actual del sistema de
medición de glicol regenerado, determinó que no existe un sistema automatizado integrado al sistema de
supervisión Experion PKS, para llevar un control del glicol suministrado al
proceso de Deshidratación del Gas Natural, que permita a los operadores el
monitoreo del sistema y de esta manera llevar el control adecuado del consumo
del glicol regenerado.

2.
Una vez descrito el
proceso del sistema de medición del glicol regenerado en la Planta Extracción
Jusepín, se determinó que no existe un sistema automatizado integrado al
sistema de supervisión Experion PKS, para llevar un control del glicol
suministrado al proceso de Deshidratación del Gas Natural, que permita a los
operadores el monitoreo del sistema y de esta manera llevar el control adecuado
del consumo del glicol regenerado.

3.      El análisis de las propuestas de equipos
tecnológicos existentes en el mercado para llevar a cabo el sistema
automatizado en los tanques TK-1250 y TK-1270 de almacenamiento de glicol
regenerado, se realizó a través de una matriz de selección, la cual permitió
determinar de manera objetiva y confiable por medio de la valoración de ciertos
criterios establecidos que el transmisor Honeywell de nivel por presión
diferencial es el que mejor se adapta a las necesidades de la Planta.

4.      La propuesta de un sistema automatizado para
el control del consumo de glicol regenerado en la planta extracción Jusepín,
permitirá la visualización de los niveles de glicol pobre, lo que facilitará el
control del contenido de los recipientes, ya que se obtendrá información al
instante del volumen del glicol regenerado. Adicionalmente, la propuesta
permitirá la optimización de las condiciones laborales de los operadores de la
planta.

Referencias

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Episteme.

Cedeño, J. (2016). Propuesta de integración de las señales analógicas y
digitales del depurador de gas DG-01 a sala de control EF-ORC-01, ubicado en
plantas compresoras del Distrito Furrial. Universidad
de Oriente Núcleo Monagas.

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España. Editorial Marcombo, S.A.

Escaño, J., Garcia, J.y
Garcia, A. (2019). Integración de sistemas de
automatización industrial. Ediciones Paraninfo, SA

PDVSA. (1999). Guías de Gerencias para Proyectos de Inversión de
Capital. Caracas: Autor. Documento mimeografiado.

Universidad Pedagógica Experimental Libertador (2006). Manual de
Trabajo de Grado de Especialización y Maestría y Tesis Doctorales. Caracas:
FEDUPEL