INGENIERA EN ELECTRNICA, AUTOMATIZACIN Y CONTROL

INGENIERA EN ELECTRNICA, AUTOMATIZACIN Y CONTROLPRESENTACIN DE PROYECTO DE GRADOAUTOMATIZACIN DE LA TEA DE INCINERACIN DE GASES DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE GLP EN LA ESTACIN OSAYACU DEL POLIDUCTO SHUSHUFINDI-QUITOAutores: David Andrade, Fernando Idrovo.Director: Ing. Hugo Ortiz.Codirector: Ing. Patricia Zapata.

INTRODUCCIN.CAPTULO IOBJETIVO GENERAL.Disear e implementar un sistema automtico que monitoree la presin y nivel del GLP dentro del tanque Bullet, informe de niveles crticos de dichas variables al operador y permita activar el Quemador y Generador Frontal de Llama de forma remota y segura.

3OBJETIVOS ESPECFICOS.Conocer y aplicar las normas de seguridad que se maneja en una planta de bombeo de hidrocarburos.

Realizar el pertinente estudio de la necesidad de utilizar oxgeno.

Determinar las presiones de salida adecuadas . Establecer las presiones de salida de las lneas principales de GLP.

Disear y programar una Interfaz Humano-Maquina .

Realizar un manual de usuario para la operacin y mantenimiento del sistema.

ANTECEDENTES.En el ao de 1979, CEPE, a travs de la empresa WILLIAMS BROTHERS ENGINNERING COMPANY (AGENT), realiza la compra de cuatro Quemadores y Generadores Frontales de Llama a la empresa NATIONAL AIROIL BURNER Co. para ser implementados en las cuatro estaciones de bombeo del POLIDUCTO SHUSHUFINDI-QUITO de EP PETROECUADOR, con el propsito de servir como una TEA DE INCINERACIN DE GAS para liberar la presin dentro del tanque de alivio Bullet. El sistema fue diseado para ser operado de forma manual, sin un mecanismo de ignicin de llama piloto.Desde el momento de su instalacin hasta la fecha actual, el sistema no ha sido modificado en su estructura de tal forma que se ha convertido en un mecanismo obsoleto de uso eminentemente emergente.

JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA.Debido a la problemtica de encender de forma manual el Quemador y Generador Frontal de Llama, por cuestiones de seguridad de la estacin y del operador encargado de su accionamiento, la empresa se ve en la necesidad de incurrir en la automatizacin de todo el proceso de incineracin de gases del tanque de alivio Bullet.La importancia de automatizar el sistema de incineracin de gases actual radica en el hecho de cumplir con estndares de seguridad industrial.La realizacin de este proyecto se justifica en el hecho de que el sistema deber ser activado de forma remota y segura con tiempos de operacin mnimos.ALCANCE DEL PROYECTO DE GRADO.El proyecto consiste en dotar al proceso de una caja de control para la operacin, una pantalla tctil, sensores, actuadores y una red de comunicaciones que integrar la interfaz humano mquina con el sistema de control y la red interna de la estacin OSAYACU.Una vez ejecutada la automatizacin del proceso, el sistema tendr la capacidad de ser operado en modo automtico bajo el cual una vez accionado el proceso, el controlador ejecutar una secuencia previamente programada, y un modo semiautomtico con el que el operador tiene la capacidad nicamente de activar y desactivar la punta de encendido ubicada en la cspide de la antorcha y que genera la chispa de ignicin.

DESCRIPCIN GENERAL DEL PROYECTOMARCO TERICO.CAPTULO IIGASES PERFECTOS.ECUACIN DE ESTADO DE LOS GASES IDEALESDonde:P: Presin absoluta.V: Volumen.n: Nmero de molculas.Ru: Constante universal de los gases.T: Temperatura.

LEY BAROMTRICA:

TIPO DE FLUJO EN EL TRANSPORTE DE GAS NATURAL :

Laminar.Transicional.Turbulento.

FLUIDOS IDEALES.Se considera un fluido ideal a aquel que presente las siguientes caractersticas:

ECUACIN DE BERNOULLI.GASES LICUADOS DE PETRLEO (GLP)Los Gases Licuados de Petrleo (GLP), son un conjunto de gases derivados del proceso de licuefaccin del petrleo o del gas natural que se encuentra en yacimientos bajo tierra. GASES LICUADOS DE PETRLEO (GLP)GASES LICUADOS DE PETRLEO (GLP)COMBUSTIN.Es el resultado de la combinacin qumica de forma instantnea de un comburente con un combustible, provocando la emisin de energa en forma de calor y luz.

COMBUSTIN.COMBUSTIN.QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.El Quemador y Generador Frontal De Llama, es un Sistema de Antorcha o TEA, que genera un proceso de combustin de combustibles excedentes de algn tipo de proceso industrial.

QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.UtilidadLas TEAS son de gran utilidad para aliviar el exceso de gases remanentes de procesos como extraccin, refinacin, transporte y comercializacin de derivados de petrleo u otros combustibles, las TEAS son tambin sistemas de seguridad cuyo fin es disminuir las concentraciones peligrosas de gases inflamables en el ambiente.QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Tipos.

QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Componentes.Una o varias tuberas (lneas) de suministro de combustible.Lnea auxiliar de aire (opcional).Un tambor eliminador de lquido o barriles deshidratadores. Una chimenea con boquilla de antorcha.Un sistema de asistencia para mantener combustin sin humo (opcional).Un sistema de gas piloto.Encendedores.Instrumentacin.Sellos moleculares (opcional).Purgas.Sistemas de deteccin de llamas.

QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Diseo.Mtodo de Ignicin.Cantidad de aire presente en la atmosfera.Sistema de remocin de lquidos.Ubicacin de la TEA.La necesidad o no de un sistema de supresin de humo.Niveles de emisin permisibles.Aspectos operacionales o emergentes que ameriten el encendido de la TEA.Gases y lquidos de proceso.Contingencia en caso de derrames de lquidos no combustionados.Caudal de flujo.Presin disponible del gas.Temperatura del gas.Costo de energa y disponibilidad.Exigencias ambientales.Exigencias de seguridad.

PRESIN DE VAPOR

SEGURIDAD PARA INDUSTRIAS PETROQUMICAS.CAPTULO IIIINTRODUCCIN.El GLP es un combustible potencialmente peligroso si se manipula incorrectamente, el riesgo cero es una aspiracin ms que una certeza absoluta. Por ello, el cuidado en la manipulacin y el uso del GLP puede ayudar a reducir el nmero de accidentes y sus consecuencias, permitiendo situarse dentro de los parmetros de riesgo social e individual aceptados en una sociedad moderna e industrializada, las fugas de GLP suelen degenerar en daos graves tanto a la construccin civil como a los usuarios del sistema.Las fugas suelen generarse principalmente en las conducciones. Dentro de stas los puntos ms vulnerables son las uniones entre diferentes tramos y las conexiones a los equipos. Las causas de tales fugas son mltiples pero en su mayora se deben a fallos de proyecto.SEGURIDAD ELCTRICA EN INSTALACIONES PETROLERAS.La seguridad elctrica est relacionada con las precauciones que se toman para que los riesgos asociados con el uso de energa elctrica no causen dao o resulten mortales.Esto representa el riesgo adicional de una ignicin accidental y la explosin de estas mezclas de gas. El anlisis de los riesgos elctricos en este tipo de instalaciones proporciona informacin al personal encargado de la construccin, operacin y mantenimiento de los sistemas elctricos para mejorar la seguridad y reducir las consecuencias para el personal, equipos e instalaciones. NORMAS Y REGULACIONES.Normas de la American Petroleum Institute .

API RP500

API RP 2003-1998

Normas de la International Electrotechnical Comission (IEC) 60079-17.MEDIDAS DE SEGURIDAD ANTES DEL MONTAJE.Es necesario evitar la produccin de chispa en reas catalogadas de alto riesgo.

Se deben evitar llevar instrumentos de uso comn.

En el desmantelamiento de equipos se recomienda que se roce con agua los pisos de concreto y las partes de hierro.

Dentro de estas operaciones figura la desconexin de lneas elctricas de control para propsitos de prueba, mientras circule corriente elctrica por las mismas. Fuentes de Riesgos Elctricos.Los aparatos elctricos pueden ser fuentes de ignicin, se debe tener cuidado en especial de causar electricidad esttica en estos aparatos. Las fuentes de ignicin son de primordial importancia en atmsferas explosivas. Para la proteccin contra electricidades estticas, se recomienda:Puesta a tierra del equipoProvisin de proteccin contra descargas atmosfricasSeleccin correcta de vehculos.Seleccin correcta de equipo.Prohibicin de fumar/uso de encendedores. Controles sobre el uso de vehculos normales. Control de actividades de mantenimiento.NORMA NAG - 318Objetivo.La presente norma tiene por objetivo definir las caractersticas de funcionamiento, mtodos de ensayo y marcado de los dispositivos destinados a asegurar el encendido de un quemador de gas y fundamentalmente a cortar el suministro de gas a dicho quemador en caso de extinguirse la llama del mismo.

Alcance.La presente norma se refiere principalmente a los dispositivos de seguridad que basan su funcionamiento en el efecto termoelctrico, no excluyendo sin embargo otros tipos, a los cuales les sern aplicados estas especificaciones en cuanto sean compatibles con su principio de funcionamiento y a sus caractersticas constructivas.

NTE INEN 2 260:2001Objetivo.Esta norma establece los requisitos tcnicos, las medidas de seguridad mnima que se deben cumplir al proyectar, construir, ampliar, reformar o revisar las instalaciones parea gas combustible.

Alcance.Esta norma se aplica a las instalaciones que utilizan gas combustible suministrado por redes de abastecimiento, tanques y o cilindros porttiles, correspondiendo a los diferentes tipos de gas: Gas ciudad, gas natural, y GLP, cuya presin mxima de servicio sea inferior o igual a 4 bar. (60psig).

DISEO.CAPTULO IVDISEO ORIGINAL DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.

DISEO DEL PILOTO DE IGNICIN DE LLAMA.DISEO DEL PILOTO DE IGNICIN DE LLAMA.DISEO DEL PILOTO DE IGNICIN DE LLAMA.

PROTOTIPO DEL PILOTO DE IGNICIN DE LLAMA DIMENSIONAMIENTO.AparatoConsumo aproximado (BTU/HORA)Cocina/estufa domstica.65000Horno integrado domstico.25000Unidad superior integrada domstica.40000Calentador de agua (30 galones).30000Calentador de agua (40 galones).38000Calentador de agua (50 galones).50000Calentador de agua automtico (2 gal/min).142800Calentador de agua automtico (4 gal/min).285000Calentador de agua automtico (6 gal/min).4284000Refrigerador.35000Secador de ropa domstica.2500Lmpara de gas.30000Leos a gas.4500PROTOTIPO DEL PILOTO DE IGNICIN DE LLAMA DIMENSIONAMIENTO.Numero de parte.Mtodo de ajuste.Conexin entrada y salida.Rango de Presin de descarga (PSI)Presin de descarga Recomendada(PSI)Capacidad(BTU/H)597FaMango T NPT1-15101750000Conexin entrada y salida.Cdigo.Potencia.[W]Presin de trabajo.[PSI]Proteccin.1 NPT40100614170IP 65DISEO DEL SISTEMA DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Aspectos a considerar:

Mtodo de Ignicin, la cual est dada por el sistema piloto.Sistema de remocin de lquidos.Aspectos operacionales o emergentes que ameriten el encendido de la TEA.Caudal de flujo.Presin disponible del gas.Exigencias de seguridad.Medicin de presencia de gas en las tuberas.Modos de operacin, un modo semiautomtico y otro modo automtico.Sistema de deteccin de llama.Regulacin de flujo de gas hacia los quemadores principales.

DISEO DEL SISTEMA DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.

SISTEMA DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA DIMENSIONAMIENTO.Fuentes de Presin.Presin [PSI].Tanque Bullet145 a 40 [C]Manifold250Lnea de Entrada del tanque bullet250Lneas de bombeo250Numero de parte.Mtodo de ajuste.Conexin entrada y salida.Rango de Presin de descarga (PSI)Presin de descarga (PSI)Capacidad(BTU/H)1588VNMango T1 NPT3-302011000000Conexin entrada y salida.Cdigo.Potencia.[W]Presin de trabajo.[PSI]Proteccin.1 NPT30229816.7300IP 65DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Hay varios aspectos a considerar dentro del diseo para la automatizacin de este proceso, entre los cuales se encuentran:Modos de FuncionamientoPasos para el encendido seguro del Quemador y Generador frontal de llama.Variables del proceso.Seleccin y descripcin del PLC.Arquitectura de red.Detalle de los sensores y actuadores necesarios para la adquisicin de datos y accionamiento del proceso. Acciones y relaciones.

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Modos de funcionamiento.

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Pasos para el encendido seguro del quemador y generador frontal de llama.

Permiso de activacin desde la HMI.La luz indicadora verde debe parpadear.Presionar 5 segundos el botn de encendido (verde) de la caja de mando.Activacin de la punta de encendido.Apertura del solenoide de la lnea piloto.Deteccin de llama.Desactivacin de la punta de encendido.Apertura de la vlvula de salida del tanque Bullet.Activacin de la solenoide de las lneas principales 1 y 2.Cierre del solenoide de la lnea piloto.

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Pasos para el apagado seguro del quemador y generador frontal de llama.

Forma Semiautomtica.

Mantener presionado 5 segundos el botn de parada (Rojo).Cerrar la vlvula de salida del tanque Bullet.Cerrar los solenoides que corresponden a las lneas 1 y 2 siempre.La luz indicadora roja parpadear al mismo tiempo q la luz verde indicando que la combustin de gases ha sido detenida manualmente.Para desactivar completamente el sistema de forma manual se debe enviar la seal de desactivacin desde la HMI.

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Pasos para el apagado seguro del quemador y generador frontal de llama.

Forma Automtica.La presin al interior del tanque debe ser menor o igual a la presin saeteada por el operador, o a la presin adecuada de servicio. Cerrar la vlvula de salida del tanque Bullet.Esperar a que se desactiven los interruptores de presin de las lneas 1 y 2 de la TEA.Cerrar los solenoides que corresponden a las lneas 1 y 2 siempre y cuando los interruptores de presin correspondientes estn desactivados.Las luces indicadoras roja y verde deben parpadear alternadamente durante 5 segundos en seal de un sistema apagado.El sistema se desactiva completamente de forma autnoma.DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Variables del proceso.

VARIABLE INVARIABLE OUTInterruptor de presin lnea principal 1(1")Electrovlvula lnea pilotoInterruptor de presin lnea principal 2(2")Sensor de FuegoPresin interna del Tanque BalletElectrovlvula lnea principal 1(1")Botn de encendidoElectrovlvula lnea principal 2(2")Botn de apagadoPunta de encendidoBotn de emergenciaActuador vlvula de salida BulletSwitch ignicin semiautomtica de llama(Izquierda)Luz piloto de encendidoSwitch deteccin llama manual (Derecha)Luz piloto de paradaDISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Seleccin y descripcin del PLC.

Compacto8 entradas de 24 VDC.7 salidas a rel.Mdulo de comunicacionesEconmico

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Seleccin y descripcin del PLC.

FabricanteSchneider Automation S.A.ModeloTSX 07 31 2428Nmero de Entradas14 entradas 24 VDCNmero de Salidas10 en dos grupos de 4 y 2 grupos de 2 cada grupo con una salida comn Alimentacin120/240 VAC 50/60 HZ 30VAFuente24 VDC 1.5 APuerto de comunicacin Puerto de extensin Modbus, Puerto de comunicacin y programacin Uni-telway.

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Detalle de los sensores y actuadores necesarios para la adquisicin de datos y accionamiento del proceso.Antes de proceder a la seleccin de los actuadores y sensores que forman parte del sistema se debe tener en cuenta que todos estos dispositivos deben cumplir con las certificaciones de seguridad industrial que garanticen que son aptos para ser dispuestos en ambientes industriales explosivos, y de no tener estas caractersticas se debe especificar un tipo de proteccin que garantice que pueden ser usados en este sistema para cumplir con las normas de seguridadDISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.DISPOSITIVOCARACTERSTICASIMAGENInterruptores de presinFabricanteModeloRango de presin ContactosSOR Control Divices4NNN-K45-N4-B1A-X4 75 Psi1 NC, 1 NOSensor de fuegoFabricanteModeloAlimentacinSalidaDET-TRONICSU7652 C400124 VDC 2.0W NOM, 4.5 W MAX4-20 mA, salida a rel 1 NC, 1 NOPunta de encendido FabricanteModeloAlimentacinHoneywellQ345A 13136000 V

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.DISPOSITIVOCARACTERSTICASIMAGENTransformadorFabricanteModeloAlimentacinSalidaALLANSON1092SG120 V 50/60 hz 150 VA6000 V 150 VA Solenoide pilotoFabricanteModeloAlimentacinPresinTipo Genebre S.A.401024 VDC 8W203 psi Normalmente Cerrada Actuador vlvula de salida BulletFabricanteModeloAlimentacinTorqueRango de giro Tiempo de respuestaHoneywellMN6105A101124 vac/dc, 50/60hz44in-lb (5Nm)0 -95 grados ajustable110-90 s

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.DISPOSITIVOCARACTERSTICASIMAGENSolenoides principalesFabricanteModeloAlimentacinPresinTipoASCO8211B078120 VAC 60HZ 16.7 W300 PSINormalmente CerradaReguladora pilotoFabricanteModeloRangos de presinPresin mximaREGO 597 FA1-15 PSI100 PSIReguladoras principalesFabricanteModeloRangos de presinPresin mximaREGO 1588 VN3-25 PSI400 psi

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Acciones y relaciones.

ETAPASACCIONESRELACIONESACTIVACINEl operador da el permiso de activacin desde la HMI.La luz piloto verde se enciende intermitentementeEl PLC se habilita para comenzar con el proceso de quemadoSETEADOEl operador ingresa el punto de seteo de la presin.Se comparan la presin interna actual del tanque bullet con el punto de seteoENCENDIDOEl operador presiona ms de 5 segundo el botn verde.La luz piloto verde se enciende Inicia el proceso de encendido del sistemaAbre vlvula de salida del tanque BulletIGNICINActiva el sistema de piloto Activa la punta de encendido Abre solenoide pilotoDeteccin de llamaDesactiva punta de encendidoEncender luz piloto rojaDISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Acciones y relaciones.

ETAPASACCIONESRELACIONESALIVIO DE Interruptor de presin lnea principal 1 activoAbre solenoide de lnea principal 1Cierra solenoide pilotoPRESINInterruptor de presin lnea principal 2 activoAbre solenoide de lnea principal 2Presin interna del tanque menor o igual que el punto de seteo o presin de servicio.Cerrar vlvula de salida del Bullet.APAGADOInterruptor de presin lnea principal 2 activoCerrar solenoide de lnea principal 2Interruptor de presin lnea principal 1 activoCerrar solenoide de lnea principal 1Llama apagada Parpadear alternadamente luz piloto roja y verde durante 5 segundos.DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Caja de control.

Luz piloto RojaBotn de parada Botn de inicio Interruptor de tres posiciones para seleccin de modoLuz piloto verdeBotn de emergencia

DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE ENCENDIDO DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Arquitectura de red.

DISPOSITIVOPROTOCOLOPLC TSX NanoModbus RS485 no standardUni-telway RS485Maguelis 4330Uni-telway RS485/RS232CModbus RS485/RS232CEthernet IP RJ45 Modbus TCPRed de la estacinModbus TCPEthernet IPDISEO DE LA INTERFAZ HUMANO MQUINAPantalla tctil

FabricanteSchneider ElectricModeloMaguelis XBTG 4330Resolucin640 x 480 pxeles (VGA).Puertos de comunicacin1 Ethernet IP RJ-45Modbus rs232c, rs485 conector hembra SUB-D 25Unitel_way rs232c, rs485Alimentacin24 VDC 28WMemoria8 Mb de Flash EPROM, 512 Kb de SRAM.Zona tctilPelcula resistiva 32 x 24 clulas.

DISEO DE LA INTERFAZ HUMANO MQUINAConsideraciones de diseo de la HMI.

La pantalla tctil en la cual se va a incluir la HMI del sistema, al momento se encarga de monitorear el Grupo Elctrico, El Variador, el Flujo Msico y los reportes de la estacin Osayacu.

Se debe disear la HMI de manera que guarde concordancia con el diseo de las interfaces que se encuentran ya cargadas en la pantalla tctil, de tal forma que armonice con el sistema general.

Los elementos que se encuentren dentro de la interfaz deben ser acordes con los elementos que representan fsicamente de manera que el operador los identifique fcilmente evitando confusiones.

DISEO DE LA INTERFAZ HUMANO MQUINAConsideraciones de diseo de la HMI.

Los contrastes entre los elementos de la interfaz deben ser bien escogidos de manera que resalten aspectos como alarmas, fuego encendido, activacin o paro de algn dispositivo entre otros sin que resulte agotante a la vista.Se debe incluir en la interfaz botones que le permitan regresar fcilmente a la pantalla inicial de manera que no complique el monitoreo de los dems procesos.

Las operaciones que realice el operador en la HMI deben ser mnimas, sencillas e intuitivas de manera que se reduzcan al mnimo posible los errores de operacin.

Debe disponerse texto que identifique adecuadamente cada actuador y sensor.

DISEO DE LA INTERFAZ HUMANO MQUINAFunciones de la HMI.

DISEO DE LA INTERFAZ HUMANO MQUINAPantalla principal

DISEO DE LA INTERFAZ HUMANO MQUINAPantalla HMI TEA.

DISEO DE LA INTERFAZ HUMANO MQUINAPantalla emergente de confirmacin de activacin.

DISEO DE LA INTERFAZ HUMANO MQUINAPantalla emergente de configuracin.

DISEO DE LA INTERFAZ HUMANO MQUINAMtodo de representacin del estado de las variables del proceso.

ElementoActivadoDesactivadoActuador de la vlvula de salida del tanqueSolenoide lnea 1Solenoide lnea 2Solenoide lnea Piloto

DISEO DE LA INTERFAZ HUMANO MQUINAMtodo de representacin del estado de las variables del proceso.

ElementoActivadoDesactivadoInterruptor de presin lnea 1Interruptor de presin lnea 2Punta de encendidoLlama

DISEO DE LA INTERFAZ HUMANO MQUINAMtodo de representacin del estado de las variables del proceso.

ElementoActivadoDesactivadoBotn de activacinBotn de paro de emergenciaBotn de configuracin

DETERMINACIN DE LA CARGA TOTAL DEL SISTEMA.DispositivoDescripcinPotencia [W]Transformador de ignicin Transformador de salida unipolar Honeywell.150Electrovlvula PilotoVlvula solenoide Genebre.14Electrovlvula Principal 1Vlvula solenoide ASCO .16,7Electrovlvula Principal 2Vlvula solenoide ASCO.16,7Actuador RotativoActuador Honeywell MN6105A1011.2PLCTSX NANO.30Fuente DCFuente de alimentacin Array Electronic.72Sensor de llamaDet-Tronic sensor de llama.4,5Foco VerdeLuz indicadora Schneider, 24 VDC. 0,432Foco RojoLuz indicadora Schneider, 24 VDC.0,432DETERMINACIN DE LA CARGA TOTAL DEL SISTEMA.DETERMINACIN DE LA CARGA TOTAL DEL SISTEMA.DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIN ELCTRICA.CANALIZACIN DE LA INSTALACIN ELCTRICA.Norma NFPA 70E, Anexo C, Tabla C8

CANALIZACIN DE LA INSTALACIN ELCTRICA.

PROTECCIN DE LOS ELEMENTOS ELECTRNICOS EN LA CAJA DE CONTROL.Para la proteccin de los elementos electrnicos de la caja de control hay que tomar en cuenta los siguientes tipos de proteccin:

IMPLEMENTACIN.CAPTULO VIMPLEMENTACIN DEL PROTOTIPO DEL PILOTO DE IGNICIN DE LLAMA.Primer Paso (Seccin Mecnica):

IMPLEMENTACIN DEL PROTOTIPO DEL PILOTO DE IGNICIN DE LLAMA.Segundo Paso (Seccin Mecnica):

IMPLEMENTACIN DEL PROTOTIPO DEL PILOTO DE IGNICIN DE LLAMA.Tercer Paso (Seccin Mecnica):

IMPLEMENTACIN DEL PROTOTIPO DEL PILOTO DE IGNICIN DE LLAMA.Primer Paso (Seccin Elctrica):

IMPLEMENTACIN DEL PROTOTIPO DEL PILOTO DE IGNICIN DE LLAMA.Segundo Paso (Seccin Elctrica):

IMPLEMENTACIN DEL PROTOTIPO DEL PILOTO DE IGNICIN DE LLAMA.Tercer Paso (Seccin Elctrica):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Primer Paso (Seccin Mecnica):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Segundo Paso (Seccin Mecnica):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Tercer Paso (Seccin Mecnica):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Cuarto Paso (Seccin Mecnica):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Primer Paso (Seccin Elctrica):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Segundo Paso (Seccin Elctrica):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Tercer Paso (Seccin Elctrica):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Cuarto Paso (Seccin Elctrica):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Primer Paso (Seccin Comunicaciones):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Segundo Paso (Seccin Comunicaciones):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Tercer Paso (Seccin Comunicaciones):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Cuarto Paso (Seccin Comunicaciones):

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DEL QUEMADOR Y GENERADOR FRONTAL DE LLAMA.Quinto Paso (Seccin Comunicaciones):

PRUEBAS Y RESULTADOS.CAPTULO VIPRUEBAS Y RESULTADOS.Una vez culminada toda la automatizacin del sistema, fue necesario someter al mismo a una serie de pruebas que brinden informacin del funcionamiento del sistema, estas pruebas se detallan a continuacin:Prueba de encendido.Prueba de reencendido.Prueba de apagado.Prueba de alivio de presin del tanque Bullet.

PRUEBA DE ENCENDIDOEsta prueba hace mencin a:RESULTADOS DE LA PRUEBA DE ENCENDIDODe la prueba de encendido se observa que el sistema cumple la siguiente secuencia para la combustin de GLP en la TEA:

RESULTADOS DE LA PRUEBA DE ENCENDIDOLos datos de los tiempos de encendido de las lneas piloto y principales en las pruebas son:

Nmero de pruebaTiempo de encendido llama Piloto (s)Tiempo de encendido lneas principales (s)1132521230314284153251337Promedio13,430,4PRUEBA DE REENCENDIDOEsta prueba se realiza para comprobar el tiempo de reencendido de la llama piloto toda vez que esta se ha apagado por algn motivo, para realizar la prueba se enciende la llama piloto en modo manual durante un tiempo aproximado de 5 segundos, luego de lo cual se corta el suministro de gas y se espera que la llama se apague, en ese instante se empieza a tomar el tiempo mientras se reinicia el suministro de gas hacia la torre de quemado hasta el instante en que la llama se vuelve a reencender en el quemador piloto.

RESULTADO DE LA PRUEBA DE REENCENDIDOLos tiempos de reencendido de la llama piloto obtenidos de las pruebas realizadas se muestran en la tabla a continuacin.

Nmero de pruebaTiempo de reencendido llama Piloto (s)1121,130,740,550,8Promedio0,82PRUEBA DE APAGADOLos datos que sern obtenidos en esta prueba son necesarios para el anlisis de:PRUEBA DE APAGADOPara la prueba de la secuencia de apagado, hay tres condiciones que se deben tomar en cuenta:

RESULTADO DE LA PRUEBA DE APAGADOEn la siguiente tabla se muestran los tiempos de apagado de las lneas piloto y principales 1 y 2, que se obtuvieron de las pruebas realizadas.

Nmero de pruebaTiempo de apagado llama Piloto(s)Tiempo de apagado lneas principales(s)151119258142350138455120560127Promedio54,8129,2RESULTADO DE LA PRUEBA DE APAGADO

PRUEBA DE ALIVIO DE PRESIN DEL TANQUE BULLETMediante esta prueba se busca saber con qu rapidez se consume la presin de el GLP al interior del tanque Bullet, lo cual se logra midiendo la presin al interior del tanque en intervalos de tiempo toda vez que el sistema se encuentre encendido para corroborar la variacin de la presin respecto al tiempo.RESULTADO DE LA PRUEBA DE ALIVIO DE PRESIN DEL TANQUE BULLETTIEMPO (S)PRESIN (PSI)t (tn-tn-1)P (Pn-Pn-1)t/P0,0011,5025,000,06416,6725,0011,448,000,07114,2833,0011,378,000,06133,3341,0011,3119,000,06316,6760,0011,2511,000,06183,3371,0011,1910,000,07142,8581,0011,1262,000,18344,44143,0010,9418,000,07257,14161,0010,8720,000,06333,33181,0010,8118,000,06300,00199,0010,75108,000,31348,38307,0010,446,000,06100,00313,0010,3820,000,07285,71333,0010,3116,000,06266,66349,0010,2524,000,06400,00373,0010,1922,000,07314,28395,0010,1230,000,06500,00425,0010,0634,000,06566,66459,0010,00SUMA5323,78PROMEDIO280,19RESULTADO DE LA PRUEBA DE ALIVIO DE PRESIN DEL TANQUE BULLET

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.CAPTULO VIICONCLUSIONES.Una vez culminado el diseo e implementacin del proyecto dentro de los plazos establecidos, se han cumplido todos los objetivos planteados, cubriendo todas las necesidades inherentes al sistema del Quemador y Generador Frontal de Llama de La Estacin Osayacu Del Poliducto Shushufindi-Quito.

Previo a la automatizacin de la TEA de incineracin de gases, fue necesario realizar un levantamiento del proceso con la finalidad de conocer la situacin real del sistema, establecer la necesidad de rediseo del mismo, determinar cules sern las mejores alternativas para automatizarlo y analizar la factibilidad del desarrollo del proyecto.

Para el desarrollo de un proyecto es fundamental realizar el diseo y la implementacin del mismo siguiendo los lineamientos que proporcionan las distintas normas nacionales e internacionales, con la finalidad de realizar un trabajo estandarizado y seguro, lo cual es posible solo si se ha investigado y analizado todas las normas relacionadas al proyecto.

CONCLUSIONES.Se determin que no es necesario utilizar oxgeno para la generacin de una llama estable con el poder calorfico necesario para encender el sistema, ya que resulta costoso mantener el suministro del mismo, adems, las pruebas de la llama piloto sin este elemento demostraron que es suficiente el oxgeno que existe en el ambiente.

Para la adquisicin e instalacin de equipos elctricos y electrnicos dentro de la industria petroqumica, donde el ambiente es considerado inflamable, es necesario realizar todas las adecuaciones necesarias con la finalidad de garantizar que las instalaciones cumplan con las seguridades pertinentes para este caso.

En el sistema de automatizacin de la torre de quemado de gases es necesario contar con un mecanismo de deteccin de llama, que cumpla con las caractersticas de seguridad, confiabilidad y rpida reaccin, adems de estar construido para ambientes peligrosos ya que este elemento es parte fundamental del funcionamiento ntegro del sistema.

CONCLUSIONES.Para la seleccin de actuadores es necesario realizar un sobre dimensionamiento de las capacidades y caractersticas de los mismos con la finalidad de garantizar un correcto funcionamiento a lo largo del tiempo.

Debido al riesgo que representa el proceso de incineracin de gases en la TEA, es preciso dotar al sistema de un procedimiento de confirmacin de activacin en busca de prevenir encendidos errneos que pongan en peligro la integridad de la Estacin.

El monitoreo local de un proceso tan riesgoso es imperativo, y hace obligatorio la dotacin de un tablero de control ubicado a una distancia que permita supervisar el sistema de forma correcta y segura.

CONCLUSIONES.Para garantizar una correcta comunicacin entre el autmata programable ubicado en la caja de control y la pantalla tctil instalada en la sala de operaciones, y tambin para dotar al protocolo UNI_Telway de una distancia mayor a la cual fue diseado, atenuando el ruido que se presenta en ambientes industriales, es necesario utilizar un cable apantallado dentro de tubera conduit rgida.

Pese a la antigedad del autmata TSX Nano, se pudo establecer comunicacin entre este y la red de control de la estacin a travs de la pantalla tctil Magelis XGBT 4330, gracias a la estandarizacin de los protocolos, lo cual facilit el acceso a variables necesarias para el funcionamiento del sistema.

Para el desarrollo de la interfaz grfica fue necesario adecuar el diseo de la misma, a los esquemas del resto de interfaces que se encontraban previamente implementadas en la pantalla tctil Magelis XGBT 4330, con la finalidad de facilitar la familiarizacin del operador con la nueva pantalla que monitorear el proceso de incineracin de gases en el quemador y generador frontal de llama de la estacin Osayacu.

CONCLUSIONES.Para mejorar la eficiencia, disminuir costos y facilitar la automatizacin del proceso de quemado de gases fue necesario redisear el sistema original, direccionando el flujo del combustible hacia la punta de la TEA, mediante la instalacin de vlvulas anti retorno, lo cual permite encaminar el flujo y eliminar vlvulas solenoides que hubieran sido necesarias si se utilizaba el esquema original.

Tras treinta aos de un quemado de gases de forma rudimentaria e insegura, la implementacin del sistema de automatizacin de la TEA, le brindan a la estacin Osayacu del Poliducto Shushufindi-Quito, un proceso de quemado de gases totalmente rediseado y rehabilitado que funciona bajo normas de seguridad y minimiza el riesgo para el operador y para la planta.

RECOMENDACIONES.Para minimizar el impacto de la quema de hidrocarburos lquidos en la TEA, se recomienda instalar un pulverizador en la punta de la misma para que se queme de mejor manera este tipo de combustible.

Para evitar el ingreso de material extrao a las tuberas de las lneas principales a travs de la punta de la antorcha, es recomendable colocar una tapa a las mismas, que permita el flujo del combustible cuando la TEA sea activada y obstruya el ingreso de sedimentos cuando sta se encuentre inactiva.

Se recomienda instalar luminaria en las cercanas de la caja de control de la TEA, para facilitar la operacin del sistema en la noche cuando la iluminacin en esta zona es baja.

RECOMENDACIONES.Es recomendable cubrir el dique de contencin de la TEA con geomembrana con la finalidad de reducir el riesgo de contaminacin del suelo por causa de derrame al quemar combustible lquido.

Para tener el sistema operativo y realiza la quema de gases sin inconvenientes, es recomendable realizar mantenimiento preventivo de cada uno de los componentes elctricos y mecnicos que conforman el sistema de automatizacin del quemador y generador frontal de llama.REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.[1] Gilbert W. Castellan, FISICOQUMICA, Propiedades empricas de los gases, Segunda edicin (Mxico: 1998). p. 8-28.[2] Johnson, T.W.; Berwald, W.B.; Flow of Natural Gas Through High-Pressure.Transmission Lines, U.S. Departament of the Interior, Bureau of Mines, Monograph 6, A Joint Report.[3] Walker,W.H.; Lewis,W.K.; McAdams, W.H., Principles of Chemical Enginnering; 2a Ed., pg. 112, New York, 1927.[4] Reynolds, Osborne; An Experimental Investigation of the Circumstances; Phil. Trans. Royal Soc. London, vol 174, pg. 935-982, 1883.[5] Prandtl, L., Essentials of Fluid Dynamics, Hafner Publishing Company, New York, 1952.

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