UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

Transcripción

1

2 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL SISTEMA DE EDUCACIÓN A DISTANCIA CARRERA DE TECNOLOGÍA EN PETRÓLEOS Tema: ANÁLISIS DEL SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL BLOQUE 16 DE REPSOL, A FIN DE DETERMINAR LOS PROBLEMAS OPERACIONALES Y ESTABLECER ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN PARA HACER MÁS EFICIENTE AL SISTEMA TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE TECNÓLOGO EN PETRÓLEOS Autor: Luis Ignacio Espín Tapia Director de tesis: Ing. Patricio Jaramillo Quito Ecuador 2011 II

3 DECLARACIÓN Del contenido de la presente tesis se responsabiliza el señor LUIS IGNACIO ESPÍN TAPIA, todo el contenido del presente trabajo es de mi autoría y responsabilidad. LUIS IGNACIO ESPÍN TAPIA C.I III

4 Carta UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Quito DM, 23 de Noviembre del 2011 Señor Matemático Mauricio García Director Sistema de Educación a Distancia (E) Universidad Tecnológica Equinoccial Presente Señor Decano: Por medio de la presente informo que la Tesis ANÁLISIS DEL SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL BLOQUE 16 DE REPSOL, A FIN DE DETERMINAR LOS PROBLEMAS OPERACIONALES Y ESTABLECER ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN PARA HACER MÁS EFICIENTE AL SISTEMA, realizada por el señor LUIS IGNACIO ESPÍN TAPIA, previa a la obtención del Título de Tecnólogo en Petróleos, ha sido concluida bajo mi dirección y tutoría, por lo que solicito el trámite subsiguiente. Por la atención a la presente, me suscribo. Atentamente, Ing. Patricio Jaramillo Director de Tesis IV

5 Certificado V

6 DEDICATORIA A Dios padre celestial, por permitirme el progreso espiritual e intelectual. A mis padres, Segundo José Elías Espín que ya no está, pero sé que me está viendo desde algún lugar del cielo y a mi Madre Celia María Tapia., por su amor y apoyo incondicional en todo momento. A mi Esposa e hijos por toda su paciencia en todo este tiempo de mi preparación y superación de mi vida. A las personas que colaboraron de una u otra forma en la realización de este proyecto de tesis. VI

7 AGRADECIMIENTO A la Universidad Tecnológica Equinoccial que ha sido la Institución en donde he logrado tan preciado logro. A mi Director de tesis Ing. Patricio Jaramillo por su paciencia, el soporte técnico, su tiempo, la ayuda desinteresada en el desarrollo de esta actividad y sobre todo por transmitirme sus conocimientos y brindarme su amistad durante este tiempo. A toda mi familia, que siempre me apoyó y confió en mí en todo momento. A todos mis compañeros con quienes compartí buenos momentos dentro y fuera de las aulas durante todos estos años de estudios. VII

8 RESUMEN En el presente trabajo se presenta un análisis del sistema de generación eléctrica en el Bloque 16 de Repsol, a fin de determinar problemas operacionales y establecer alternativas de solución para que el sistema sea más eficiente, por consiguiente se describe el desarrollo de la tesis en los siguientes capítulos. El capítulo uno trata los objetivos de investigación, hipótesis del trabajo y los aspectos metodológicos. El capítulo dos se encuentra una breve descripción y análisis de la producción del Bloque 16, así mismo se detalla la ubicación, el estado y la capacidad de los equipos de generación eléctrica en las facilidades de superficie NPF (facilidades de producción norte) y SPF (facilidades de producción sur); también se tiene las capacidades de los equipos de generación eléctrica del campo. El capítulo tres se detallan los tipos de combustible que se utilizan en la generación eléctrica del Bloque 16, para las facilidades de producción norte y sur, así como el tipo de lubricantes, rendimiento de las turbinas LM2500 con combustibles gas natural y diesel, monitoreo de emisiones de gases a la atmosfera en el Bloque 16. El capítulo cuatro se detalla los tipos de mantenimiento, correctivo, preventivo, predictivo y proactivo, en los equipos de generación eléctrica dentro de los cuales se contempla planes de mantenimiento y las actividades asociadas a los mismos, para lo cual necesita conocer la confiabilidad y disponibilidad aplicada al mantenimiento en los equipos de VIII

9 generación eléctrica. El capítulo cinco se detalla la operación de los equipos de generación eléctrica en el Bloque 16, para conocer ciertos requerimientos en la operación, como es la situación normal, anormal y emergente. Se detalla también los conceptos básicos de funcionamiento de los equipos de generación eléctrica como son de las turbinas a gas LM 2500, motores de combustión interna, y compresores reciprocantes utilizados para la operación. Modos de operación de control del sistema de generación eléctrica, la sincronización de las turbinas en modo ISOCH (Sistema de control puede mantener la velocidad constante) y DROOP (Sistema de control del governor variar la velocidad), esquema de la red de comunicación entre DSLC s (digital synchronizer and load control) y la problemática energética del Bloque 16 donde se detallan las fallas de los equipos más representativos del sistema. El capítulo seis se presentan las conclusiones y recomendaciones. IX

10 ÍNDICE GENERAL Declaración... III Carta... IV Certificado... V Dedicatoria... VI Agradecimiento... VII Resumen... VIII Índice de Mapas... XVII Índice de Figuras... XVIII Índice de Tablas... XX Índice de Gráficas... XXII Índice de Fórmulas... XXIV Índice de Fotografías... XXV Índice de Anexos... XXVI X

11 ÍNDICE DE CONTENIDOS CAPÍTULO I 1. Introducción Objetivo General Objetivos Específicos Justificación Teórica Justificación Metodológica Justificación Práctica Hipótesis del Trabajo Aspectos Metodológicos... 4 CAPÍTULO II 2. DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE PRODUCCIÓN DEL BLOQUE Breve Reseña Histórica Ubicación Descripción del estado y la capacidad de los Equipos de Generación Eléctrica en las Facilidades de NPF, SPF Y SSFD Capacidades de los Equipos de Generación Eléctrica Equipos que dispone en las Facilidades de NPF, área de Generación Eléctrica Gas & Diesel Compresor de Gas Reciprocante que dispone en las Facilidades de NPF Equipos que dispone en las Facilidades de SPF, área de Generación Eléctrica Gas & Diesel XI

12 Compresores de gas reciprocantes que dispone en las Facilidades de SPF Área de Generación a Crudo & Diesel Equipos que dispone en las Facilidades de SSFD, Estación de Transferencia CAPÍTULO III 3. COMBUSTIBLES UTILIZADOS EN LA GENERACIÓN ELÉCTRICA DEL BLOQUE Facilidades de Producción Norte y Sur Combustible Diesel Parámetros de Control Críticos Planta en Condiciones de Parada Planificada, Recirculación y de Emergencia Mantenimiento Externo Mantenimiento Interior Ambiente Combustible Gas Natural Captación de Gas NPF Captación de Gas SPF Combustible Petróleo o Crudo Lubricantes Rendimiento de las TURBINAS LM con Combustibles Gas Natural & Diesel Rendimiento con Combustible Diesel XII

13 Rendimiento con Combustible Gas Natural Rendimiento de Generadores Waukesha Emisiones de Gases Equipo de Monitoreo Equipo Gas Analyzer TESTO 350 X/ML Tren Isocinético APEX INSTRUMENTS Estándar Medioambiental Mínimo CAPÍTULO IV 4. MANTENIMIENTO Tipos de Mantenmimiento Mantenimiento Correctivo o Reactivo Mantenimiento Preventivo o Planificado Mantenimiento Predictivo o por Condición Mantenimiento Proactivo o por TPM (Total Productive Maintenance) Mantenimiento Equipos de Generación Eléctrica Planes de Mantenimiento Planta de Generación a Crudo (ver tabla 4.1) Planta de Generación a Diesel & Gas (ver tabla 4.2) Actividades Asociadas al Mantenimiento de Equipos de Generación Eléctrica Evaluación Análisis Reparación Equipo Rotativo XIII

14 Taller de Mantenimiento Mecánico Taller de Máquinas Herramientas Basado en Condición Reacondicionamiento Confiabilidad y Disponibilidad, Aplicadas al Mantenimiento Confiabilidad Disponibilidad Focalización de la Disponibilidad CAPÍTULO V 5. OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL BLOQUE 16, REPSOL YPF Requerimientos para la Operación Situación Normal Situación Anormal Situación Emergente Conceptos Básicos del Funcionamiento de los Equipos de Generación Eléctrica en el Bloque Turbinas a Gas LM Motores de Combustión Interna Motor Eléctrico Compresores Operación del Sistema Eléctrico Equipos para Distribución de Energía Modos de Control del Sistema de Generación Eléctrica XIV

15 Sincronización de Turbinas en Modo DROOP Esquema de la Red de Comunicación entre DSLC s (NPF SPF) La Problemática Energética del Bloque Fallas de Equipos más Representativos del Sistema Esquema de Despeje por Frecuencia Esquema por sobre- temperatura CAPÍTULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA GLOSARIO DE TÉRMINOS ANEXOS ANEXO ANEXO 1.1 Sistema de Combustible a Gas ANEXO ANEXO 2.1 NORMA ASTM D ANEXO 2.2 Cromatografía de Análisis de Gas TABLA A 2.1 Cromatografía de Análisis de Gas NORMA A 2.2 Emisiones de Gases AM ANEXO ANEXO 3.1 Informe Detalle Ordenes de Trabajo TABLA A 3.1 Mantenimiento 2500 Horas TABLA A 3.2 Mantenimiento 5000 Horas XV

16 TABLA A 3.3 Mantenimiento Horas XVI

17 ÍNDICE DE MAPAS MAPA No. DESCRIPCIÓN PÁGINA Mapa 2.1 Ubicación del bloque 16 en Ecuador.10 XVII

18 ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA No. DESCRIPCIÓN PÁGINA Figura 3.1 Potencia de los terminales del generador...47 Figura 3.2 Waukesha Knock INDEX..51 Figura 3.3 Plataforma de monitoreo de gases de fuente fija 53 Figura.3.4 Tren isocimétrico...55 Figura 3.5 Monitoreo de gases de escape de los generadores Waukesha con combustible gas natural..59 Figura 4.1 Software máximo para mantenimiento...67 Figura 4.2 Software máximo para mantenimiento...68 Figura 4.3 Programa de mantenimientos de confiabilidad...82 Figura 5.1 Partes principales de la turbina de gas...97 Figura 5.2 Cilindros que posee un motor de combustión interna Figura 5.3 Compresores.102 Figura 5.4 DROOP Figura 5.5 DSLC s sincronizador digital y de control XVIII

19 Figura 5.6 Reporte diario de la producción en el bloque Figura 5.7 Generación eléctrica en el bloque Figura 5.8 Esquema de comunicación NPF y SPF.122 XIX

20 ÍNDICE DE TABLAS TABLA No. DESCRIPCIÓN PÁGINA Tabla 2.1 Energía generada periodo Tabla 2.2 Reducción de emisiones por captación de gas de baja presión.8 Tabla 2.3 Generación eléctrica NPF Tabla 2.4 Generación eléctrica SPF Tabla 2.5 Generación eléctrica SSFD.20 Tabla 2.6 Resumen de los equipos de generación eléctrica del bloque Tabla 3.1 Certificación de la calidad del diesel...25 Tabla 3.2 Parámetros de control Tabla 3.3 Turbina de gas GE LM Tabla 3.4 Turbina de gas GE LM Tabla 3.5 Monitoreo de emisiones atmosféricas.54 Tabla 3.6 Monitoreo de gases de escape de TR 1170 A combustible diesel Tabla 3.7 Monitoreo de gases de escape de TR 2170 B combustible GN...58 Tabla 4.1 Programa de mantenimiento general XX

21 Tabla 4.2 Programa de mantenimiento general 72 Tabla 4.3 Programa de mantenimiento de generadores Waukesha...83 Tabla 4.4 Disponibilidad y confiabilidad Tabla 4.5 Tiempos entre la parada y retorno de un equipo...85 Tabla 4.6 Registro de horas de trabajo..86 Tabla 5.1 Función de equipos eléctricos..105 Tabla 5.2 Parada no programada turbinas LM Tabla 5.3 Parada no programada turbinas LM Tabla 5.4 Clasificación de fallas..118 Tabla 5.5 Paradas por fallas en horas Tabla 5.6 Falla por número de paradas Tabla 5.7 Tres pasos de despeje de carga Tabla 5.8 Esquema de despeje por frecuencia XXI

22 ÍNDICE DE GRÁFICAS GRÁFICA No. DESCRIPCIÓN PÁGINA Gráfica 3.1 Curva de destilación...27 Gráfica 3.2 Esquema de distribución de los combustibles..44 Gráfica 3.3 Consumo de diesel...49 Gráfica 3.4 Consumo de gas natural...50 Gráfica 3.5 Waukesha Knock INDEX..52 Gráfica 4.1 Secuencia que sigue un aviso de deficiencia...70 Gráfica 4.2 Reporte mensual de disponibilidad y confiabilidad de los equipos a diesel SPF generación eléctrica...87 Gráfica 4.3 Reporte mensual de disponibilidad y confiabilidad de los equipos a gas SPF generación eléctrica.88 Gráfica 4.4 Reporte mensual de disponibilidad y confiabilidad de los compresores a gas SPF generación eléctrica..89 Gráfica 4.5 Reporte mensual de disponibilidad y confiabilidad de los equipos de generación a gas y diesel NPF generación eléctrica...90 Gráfica 4.6 Porcentaje de la confiabilidad de los equipos de generación eléctrica.91 Gráfica 5.1 Paradas no programas turbinas LM XXII

23 Gráfica 5.2 Porcentaje de principales fallas en Wartsila Gráfica 5.3 Porcentaje de principales fallas en Wartsila (horas)..119 Gráfica 5.4 Porcentaje de principales fallas en Wartsila (paradas) XXIII

24 ÍNDICE DE FÓRMULAS FÓRMULA No. DESCRIPCIÓN PÁGINA Fórmula 3.1 Equipo de medición en base a NORMA AM XXIV

25 ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS FÓRMULA No. DESCRIPCIÓN PÁGINA Fotografía 2.1 Turbinas LM 2500 NPF...14 Fotografía 2.2 Turbinas LM 2500 SPF...17 Fotografía 2.3 Generador del tipo Wartsila Vasa 18V32LN...19 Fotografía 2.4 Turbinas Solar Centauro SSFD XXV

26 ÍNDICE DE ANEXOS ANEXO No. DESCRIPCIÓN PÁGINA Anexo 1.1 Sistema de Combustible a Gas Anexo 2.1 Norma ASTM D Anexo 2.2 Cromatografía de Análisis de Gas Anexo 3.1 Informe Detalle Ordenes de Trabajo XXVI

27 CAPÍTULO I

28 CAPÍTULO I 1. INTRODUCCIÓN Las facilidades de producción del Bloque 16 vienen operando desde hace 18 años. En este tiempo las condiciones del sistema de generación eléctrica han cambiado notablemente, razón por la cual es necesario analizar los equipos de generación eléctrica, motores de combustión interna, compresores reciprocantes y turbinas con que cuenta el Bloque 16. Este trabajo de Titulación determinará los problemas más representativos que presenta el sistema de generación eléctrica, y se emitirán las recomendaciones más adecuadas como alternativa inmediata y a futuro a ser consideradas OBJETIVO GENERAL Analizar el sistema de generación eléctrica en el Bloque 16 de Repsol, a fin de determinar los problemas operacionales y establecer alternativas de solución para un sistema eficiente OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar los equipos que dispone para la generación eléctrica en el Bloque 16 y sus características. Establecer el tipo de combustible que utiliza para poder generar una energía eléctrica económica, eficiente y menos contaminante. Analizar los planes de mantenimiento de los equipos de generación eléctrica. 2

29 Determinar los problemas más relevantes de los equipos de generación en la operación y funcionamiento en las Facilidades de NPF y SPF JUSTIFICACIÓN TEÓRICA Es necesario elaborar un estudio detallado que permita determinar con precisión los problemas en la generación eléctrica en el Bloque JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA Los recursos utilizados para la producción de petróleo en el Bloque 16 es la generación eléctrica, determinar cuáles son las metodologías más adecuadas para mejorar la eficiencia eléctrica en las facilidades de NPF y SPF en Repsol JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA Los resultados de esta investigación permitirán que Repsol aplique los procedimientos adecuados para determinar la raíz de los problemas operacionales y del sistema en la producción de energía eléctrica HIPÓTESIS DEL TRABAJO Los equipos de generación eléctrica instalados en campo no se encuentra operando adecuadamente. Los problemas presentes en los equipos de generación eléctrica se deben a diferentes factores tales como la calidad de los equipos y el tipo de combustible que se utiliza. 3

30 Al realizar el diagnostico de los equipos de generación eléctrica del Bloque 16 existentes se podrá determinar el origen de los problemas de estas unidades y se planteara la solución para mejorar la producción de energía ASPECTOS METODOLÓGICOS Analizar la información del consumo de energía en el Bloque 16 a través de su historial que determinara sus principales falencias que ha venido presentado el sistema. Determinar los problemas que existen en los equipos de generación eléctrica. Informar las actuales condiciones que se encuentran los equipos de generación eléctrica. Se presenta recomendaciones el mes de enero del 2010, en una reunión de operadores, técnicos, jefe de energía y jefe del área en turno, para analizar los siguientes puntos a considerarse de forma inmediata y a futuro: a) Solicitar a los jefes departamentales involucrados en el área de energía que se ajusten a los planes de mantenimiento establecidos o revisar conjuntamente para hacer un chequeo de manuales de operación y mantenimiento de los equipos en los cuales se interviene. b) Medición de espesores de las líneas de gas y acumuladores (por fugas permanentes, compresores). c) Que se ejecute un plan de liberación de carga, cuando se apaga una unidad representativa, Turbinas o generadores Wartsila. 4

31 CAPÍTULO II

32 CAPÍTULO II 2. DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE PRODUCCIÓN DEL BLOQUE 16. A continuación se detallará una breve descripción de la ubicación del bloque 16, así como también la capacidad de los equipos de generación eléctrica en sus facilidades BREVE RESEÑA HISTÓRICA 1 Las operaciones de producción se iniciaron en mayo de 1994, haciendo de la conservación del medio ambiente y el entorno cultural una filosofía de trabajo. La puesta en marcha del proyecto de la utilización del sistema de generación eléctrica en el Bloque 16, se consideró como la única fuente de energía la generación eléctrica siendo utilizado el diesel oíl como combustible para la generación de energía al interior del Bloque 16. Para esto fueron instaladas dos turbinas en las Facilidades de Producción Norte (NPF), con una capacidad de generación de 18.5 MW (Megavatios). Para lo cual la generación eléctrica a diesel se mantuvo como única fuente de energía hasta mayo de 1997 y todo el gas asociado a la producción de petróleo durante el período 1994 hasta 1997,fue de toneladas, las mismas que fueron quemado en las antorchas. Además de la repercusión ambiental, el alto costo del diesel tuvo un impacto económico muy significativo en las operaciones de producción. Con la finalidad de disminuir el impacto económico y ambiental del proyecto Bloque 16, a partir de 1997 se decidió incorporar el gas de alta presión asociado a la producción de petróleo para generación eléctrica. Desde entonces se han incorporado toneladas de gas para la generación eléctrica 1 6

33 del Bloque 16, disminuyendo en un 72,1% la quema de gases en antorchas. Además del beneficio ambiental, la reducción correspondiente de consumo de diesel, lo cual ha significado un ahorro económico de 20 millones de euros en los costos operativos del período (Ver Tabla 2.1). TABLA 2.1 ENERGÍA GENERADA A GAS PERÍODO Año ENERGÍA GENERADA A GAS Energía Generada a Gas MW/h (Megavatio/hora) Ahorro en diesel Total Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín En diciembre del año entró en servicio el sistema de captación de gas de baja presión para ser utilizado como combustible para generación eléctrica en la planta de producción, Facilidades de Producción Norte (NPF); con este proyecto se direcciona el gas residual de destilación y el gas proveniente del lavado de agua de formación y desgasificación de crudo al sistema de recuperación de gas para generación eléctrica, aprovechándolo de esta forma como combustible y minimizando la quema de gas en antorcha. Con este proyecto se ha logrado reducir en un 90% el volumen de gas quemado en antorcha en las Facilidades de Producción Norte (NPF), quedando actualmente un remanente de 1 t/día (tonelada día). Proyección para el año 2001 se trazó como objetivo ambiental el reducir al mínimo posible 7

34 la quema de gases en antorchas en las Facilidades de Producción Sur (SPF). Para esto se desarrolló un proyecto similar al desarrollado en las Facilidades de Producción Norte (NPF), para lograr la captación del gas remanente de baja presión e incorporarlo al sistema de generación eléctrica. Esto significará la incorporación de 11 t/día (tonelada día) de gas, generación adicional de MWh/año, sustitución de t/año de diesel y reducción de costos operativos por 1,5 millones de euros/año. La sustitución de diesel por gas de baja presión como combustible para generación eléctrica significaré también una reducción adicional en emisiones de Dióxido de Carbono(CO2), Monóxido de Carbono (CO), Dióxido de nitrógeno (NO 2 ), Óxido Nítrico (NO), Oxigeno (O 2 ), Dióxido de Azufre (SO 2 ), Óxidos de carbono (Nox), y Compuestos orgánicos volátiles (COV s). (Ver Tabla 2.2). TABLA 2.2 REDUCCIÓN DE EMISIONES POR CAPTACIÓN DE GAS DE BAJA PRESIÓN REDUCCIÓN DE EMISIONES POR CAPTACIÓN DE GAS DE BAJA PRESIÓN (Toneladas/año) t/año CO2 SO2 Nox COV s CO NPF 11, SPF 14, TOTAL 25, Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Al terminar la implementación del proyecto de captación de gas de baja presión en las Facilidades de Producción Sur (SPF) se logró una utilización del 86,5% del gas asociado como combustible para generación eléctrica. Mejorar la eficiencia energética en Ecuador: una búsqueda de oportunidades de reducción en emisiones de Dióxido de Carbono (CO 2). 8

35 La generación eléctrica de la planta de proceso Sur de esta área de Exploración y Producción se realiza con turbinas y motores de combustión interna que utilizan como combustible diesel y gas de los pozos de producción. La potencia efectiva instalada de los motores es de MW (Megavatios). Estos motores se encuentran en el interior de una sala donde, debido a la ubicación original de las conducciones de escape de los motores, se alcanzaban temperaturas de hasta 52 ºC (centígrados) en los días calurosos. A esta temperatura el promedio de generación de cada motor oscilaba entre 780 KW/h (kilovatio/ hora) y 820 KW/h (kilovatio/hora). Ante esta situación se planteó un proyecto de eficiencia energética que buscaba dos objetivos fundamentales: reducir el consumo de diesel para la generación eléctrica y mejorar el rendimiento de los motores que funcionaban con gas. Esto además llevaría asociado una reducción en las emisiones de Dióxido de Carbono (CO2) asociadas al consumo de combustibles. En este proyecto se rediseñaron las salidas de los escapes de los motores, trasladándolos del interior de la sala de generación al exterior de la misma. Con esta sencilla operación se consiguió reducir en 6 C (centígrados) la temperatura de la sala donde operan los motores, con lo que la ganancia de carga en cada motor ha sido de hasta 140 KW/h (kilovatio hora), con un promedio de 80 KW/h (kilovatio hora). Esto equivale a que, gracias a las mejoras de rendimiento, se obtuvieran 540 KW/h (kilovatio hora) mensuales adicionales de las seis máquinas que suelen operar, lo que equivale a la generación eléctrica de un séptimo motor. Pero además se han obtenido una serie de ventajas adicionales como la disminución en la frecuencia de reposición de los sistemas anti-detonación de los motores y que anteriormente debido a las altas temperaturas veían afectadas sus partes electrónicas más sensibles. 9

36 2.2. UBICACIÓN 2 El Bloque 16, ubicado en la provincia de Orellana, junto con las áreas de Tivacuno y Bogi Capirón tiene una extensión de ha (hectáreas), ocupado un 22% de la Reserva Étnica Huaorani y un 12% del Parque Nacional Yasuní. Las operaciones de Exploración y Producción de petróleo del Bloque 16 se desarrollan en la selva amazónica ecuatoriana. (Mapa 2.1) MAPA. 2.1 UBICACIÓN DEL BLOQUE 16 EN EL ECUADOR. Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín La operación del Bloque 16 posee una característica fundamental, ya que es la operación de crudos pesados con mayor complejidad dentro de la industria petrolera del Ecuador. Esta complejidad radica principalmente en su localización, tratándose de una de las áreas de mayor biodiversidad del mundo: el Parque Nacional Yasuní y la Reserva de la Biosfera

37 dentro del programa Hombre y Naturaleza de la UNESCO. Esta operación también se desarrolla en un contexto socialmente delicado, el territorio Waorani, con cuya nacionalidad es preciso trabajar con rigurosos procedimientos de relacionamiento y precaución en lo relativo a los impactos ambientales y sociales que se pueden ir generando a lo largo del tiempo. Ninguna operación petrolera en el país maneja un fluido de producción que se aproxima a un millón de barriles de fluido por día, de los cuales aproximadamente corresponden a agua de producción, la misma que por razones ambientales es reinyectada formación a efecto de evitar la contaminación a los ríos de la comunidades DESCRIPCIÓN DEL ESTADO Y LA CAPACIDAD DE LOS EQUIPOS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA EN LAS FACILIDADES DE NPF, SPF Y SSFD. 3 Las principales especificaciones de los equipos de generación eléctrica en las diferentes Facilidades de Producción Norte (NPF), Sur(SPF) y estación de transferencia de Shushufindi (SSFD), (Tabla 2.6), para poder suplir la demanda de consumo de energía en el Bloque 16, se cuenta con los siguientes unidades: tres Turbinas General Electric, dos Turbinas Solar, veintiún Generadores Waukesha, siete Generadores Wartsila y seis Compresores Ariel que conforman el grupo de equipos para esta actividad CAPACIDADES DE LOS EQUIPOS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA A continuación se describen los equipos de generación eléctrica con los que dispone las Facilidades de Producción Sur, Norte y Shushufindi del Bloque Código: PO-GD-07-B16 procedimiento operacional gas & diesel Boque

38 Equipos que dispone en las Facilidades de NPF, área de Generación Eléctrica Gas & Diesel 4 El proceso de Generación Eléctrica con turbinas en la planta de NPF se lo realiza con dos turbogeneradores de 18,5 MW (Megavatios). Cada turbogenerador está formado por una turbina GENERAL ELECTRIC, Modelo 7LM2500-PE-MLG07. Las turbinas del NPF utilizan diesel como combustible; posee dos ejes acoplados aerodinámicamente; su compresor gira a una velocidad máxima de RPM (revoluciones por minuto) mientras que la turbina de potencia gira RPM (revoluciones por minuto); su capacidad disponible es de 24,978 HP (Hourse power) La turbina de potencia esta acoplada a un generador eléctrico BRUSH modelo BDAX7.167E cuyas características son: 3,600 RPM (revoluciones por minuto), 60 Hz (Hertzios), 3 (tres fases), 13,800 Vac (voltaje corriente alterna), 21,450 KW (kilovatios), (factor de potencia) PF. 0,85, A. (amperios) El proceso de generación eléctrica con GENERADORES A GAS se lo ejecuta con 6 unidades de KW (kilovatios) de capacidad, cada una de estas unidades consta de una máquina motriz (motor de combustión interna) Waukesha, modelo L7042GSI, que utiliza como combustible gas asociado a la producción de petróleo; posee 12 cilindros, 1200 RPM (revoluciones por minuto) y una potencia nominal de 1492 HP (Hourse power). Esta máquina motriz va acoplada mecánicamente a un Generador Eléctrico KATO, modelo A , cuyas características son: 1050 KW (kilovatios), 3 (3 fases), 60 Hz (Hertzios), (factor de potencia) PF = 0.8, 2400V/4160V (voltaje), 182 A (amperios). 4 Luis Espín: Placas de los equipos: información recopilada de cada uno de los equipos instalados en el área de generación eléctrica de las facilidades en el Bloque

39 La calidad de la energía generada está asegurada por un sistema de control automático ATLAS PC 5 para las turbinas de NPF. La generación a gas es un punto de apoyo para todo el sistema, es decir estos equipos trabajan en la condición ISOCH-LOAD 6, por ende toman una cierta cantidad de carga y se mantienen en estas condiciones hasta que exista un ajuste de carga manual por parte del operador. El control de la variación de carga en el sistema lo realizan las turbinas LM2500 de NPF dependiendo de la condición de operación del sistema. (Ver Fotografía 2.1). Además en el NPF se cuenta con un grupo generador auxiliar que está formado por un motor de combustión interna DETROIT, modelo 12V149TI-1100, utiliza diesel como combustible y gira a 1800 RPM (revoluciones por minuto); está acoplado a un generador eléctrico MAGNAMAX modelo 743RSL4529BP cuyas características son: 1,800 RPM (revoluciones por minuto), 60 Hz (hertzios), 277/480 Vac, tres fases, KW (kilovatios), (factor de potencia) P.F. 0,8, A (amperios). (Tabla 2.3). TABLA 2.3 GENERACIÓN ELÉCTRICA NPF Unid. Descripción Potencia efectiva Potencia Total Observaciones 2 Turbinas LM MW 35 MW 1 Gen. Detroit 0.8 MW 0.8 MW 6 Gen. Waukesha 0.92 MW 5.5 MW Total NPF MW 41.5 MW Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 5 Manual preliminar (atlas digital control) A Electronic, Load Sharing and Speed Control 13

40 FOTOGRAFÍA 2.1 TURBINAS LM 2500 NPF Fuente: Repsol YPF Fotografiado por: Luis Espín Compresor de Gas Reciprocante que dispone en las Facilidades de NPF Actualmente el gas que consumen los generadores Waukesha en NPF, es tomado desde el proceso hacia el compresor de gas, con una presión de succión entre 18 y 50 PSI (libras pulgada cuadrada). Este compresor de gas C-3010 (nombre del equipo) es una máquina reciprocantes de dos etapas marca ARIEL, modelo JGR/2, motor eléctrico accionador que trabaja a 480Vac. El gas es enviado hacia los acumuladores tipo salchicha donde se acumula el gas con una temperatura aproximada de operación entre 65 y 115 F a una presión máxima de 180 PSI, a partir de la cual se abren las válvulas de relevo a la tea en forma controlada. Los condensados acumulados son drenados manualmente hacia el tanque de recuperación de gas. Desde los acumuladores de gas el flujo se dirige hacia el scrubber, del cabezal de succión de los generadores Waukesha, a una presión regulada de 30 a 35 PSI (libras pulgada cuadrada). 14

41 Equipos que dispone en las Facilidades de SPF, área de Generación Eléctrica Gas & Diesel El proceso de Generación Eléctrica en la planta de SPF se realiza con una turbina turbogenerador de 18.5 MW. Cada turbogenerador está formado por una turbina GENERAL ELECTRIC, Modelo 7LM2500-PE-MLG07. La turbina del SPF (Fotografía 2.2), utiliza como combustible diesel o gas; posee dos ejes acoplados aerodinámicamente; su compresor gira a una velocidad máxima de RPM mientras que la turbina de potencia gira RPM; su capacidad disponible es de 24,978 HP. La turbina de potencia esta acoplada a un generador eléctrico BRUSH modelo BDAX7.167E cuyas características son: RPM, 60 Hz, tres fases, 13,800 Vac, KW, P.F. 0.85, 1,056A. La calidad de la energía generada está asegurada por un sistema de control automático ATLAS PC para las turbinas de NPF y NETCOM 5000 para la turbina del SPF y reguladores de voltaje Brush, estos sistemas controlan los parámetros de voltaje, frecuencia y de seguridad intrínseca del turbogenerador. El proceso de generación eléctrica con GENERADORES A GAS se lo ejecuta con 15 unidades de 1050 KW (kilovatios) de capacidad. Cada una de estas unidades consta de una máquina motriz (motor de combustión interna) Waukesha, modelo L7042GSI, que utiliza como combustible gas asociado a la producción de petróleo; posee 12 cilindros, 1200 RPM (revoluciones por minuto) y una potencia nominal de 1492 HP (Hourse power). Esta máquina motriz va acoplada mecánicamente a un Generador Eléctrico KATO, modelo A , cuyas características son: 1050 KW, 3, 60 Hz, PF = 0.8, 2400V/4160Vac, 182 A. (Tabla 2.4). La generación a gas en el SPF es un punto de apoyo para todo el sistema, es decir los 15

42 equipos trabajan en la condición DROOP, por ende toman una cierta cantidad de carga y se mantienen en estas condiciones hasta que exista un ajuste de carga manual por parte del operador. Adicional se cuenta con dos generadores auxiliares: Es decir está formado por un motor de combustión interna CATERPILLAR, modelo 3512, utiliza diesel como combustible y gira a 1800 RPM, esta acoplado a un generador eléctrico KATO modelo SR-4 cuyas características son: 1,800 RPM, 60 Hz, 2400/4160 Vac, tres fases, 1,135 KW, P.F.= 0.8, 341/196A. El otro generador que está formado por un motor de combustión interna CATERPILLAR, modelo 3516, utiliza diesel como combustible y gira a 1800 RPM, esta acoplado a un generador eléctrico CATERPILLAR modelo SR-4B cuyas características son: 1,800 RPM, 60 Hz, 4160 Vac, tres fases, 1,600 KW, P.F.= 0.8, 278 A. Estos grupos generadores por tener la característica de transportables se ubican en la estación que requiera su apoyo. TABLA 2.4 GENERACIÓN ELÉCTRICA SPF Unid. Descripción Potencia efectiva Potencia Total Observaciones 1 Turbina LM MW 17.5 MW 15 Gen. Waukesha 0.92 MW 13.8 MW 1 Gen. Mustang 0.75 MW 0.75 MW Unidad móvil 1 Gen. Caterpillar 1.4 MW 1.4 MW Unidad móvil 7 Gen. Wartsila 6.0 MW 42.0 MW Total SPF MW MW Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 16

43 FOTOGRAFÍA 2.2 TURBINA LM 2500 SPF Fuente: Repsol YPF Fotografiado por: Luis Espín Compresores de Gas reciprocantes que dispone en las Facilidades de SPF Existe dos compresores de gas (C-3020/3021) de dos etapas marca ARIEL, modelo JGR/2, los mismos que son accionados por motores eléctricos marca SIEMENS de 350 HP, 4160V, 60Hz. Un compresor de gas (C-3022) de dos etapas, marca Universal Compresión, modelo B- 452, el mismo que es accionado por un motor eléctrico marca General Electric de 500 HP, 4160V, 60 Hz. El gas comprimido y depurado en las diferentes etapas de compresión es acumulado en los Vessels V-3010, V-3011, los cuales tienen una capacidad de 115 m3 cada uno y en el vessel V-3012 que tiene una capacidad de 110 m3. Estos recipientes acumulan gas con una temperatura aproximada de operación entre 65 y 115 F a una presión máxima de 225 PSI, a partir de la cual se abren las válvulas de relevo a la tea en forma controlada. Los condensados acumulados en los vessels son evacuados al tanque recuperador de gas V-2061 a través de los controles de nivel LV-4663, LV y LV respectivamente. 17

44 El flujo de gas de descarga de los vessels es enviado hacia el manifold principal de combustible de los generadores Waukesha a través de una válvula de control la cual regula la presión a 35 PSI. Además el gas que sale de los acumuladores V-3010, V-3011y V-3012 es enviado hacia el compresor C-3121A/C3121B para suministrar combustible a la turbina G-2170B. Los compresores C-3121A/C-3121B son maquina reciprocantes de dos etapas, marca Ariel, modelo JGJ/2, los mismos son accionados por motores eléctricos marca General Electric de 500 HP, 4160V, 60 Hz, 1200 rpm. El gas pasa a través de una válvulas de control de presión (PIC-101/1793-1) la que mantiene la presión entre 88 y 98 PSI para la succión del compresor, además el gas es filtrado en tres etapas, la primera de baja presión que está localizada en la succión del compresor, la segunda o intermedia que está en la descarga del compresor y la tercera etapa de alta presión antes del ingreso a la turbina Área de Generación a Crudo & Diesel La Planta Eléctrica está diseñada para usar Crudo como combustible principal y Diesel como combustible en modo stand-by. La Planta Eléctrica está equipada con siete (7) motor-generador del tipo Wartsila Vasa 18V32LN, como máquina generadora de energía de 6.5 MW c/u (cada uno). (Fotografía 2.3) 18

45 FOTOGRAFÍA 2.3 GENERADOR DEL TIPO WÄRTSILÄ VASA 18V32LN Fuente: Repsol YPF Fotografiado por: Luis Espín Equipos que dispone en las Facilidades de SSFD, Estación de Transferencia El proceso de generación eléctrica con turbinas en la estación de SSFD, consiste de dos grupos generadores de 3.5 MW, cada uno estos grupos están compuestos por dos TURBINA SOLAR (Fotografía 2.4) Modelo CENTAUR 50H: T5701-H GS1- CU - 1D, de un solo eje; usa diesel como combustible; RPM y una potencia de 4140 HP. Esta máquina esta acoplada mediante una caja de engranajes a un generador eléctrico IDEAL Modelo SAB, cuyas características son: 3750 KW; 3 fases, 60 Hz; 1800 RPM, PF = 0.8, 4160 V. La caja de engranajes se encarga de reducir la velocidad de la turbina de potencia de a 1800 RPM que es la velocidad de trabajo del generador eléctrico. Los generadores auxiliares para emergencia DETROIT 6V92 TA300 de combustible diesel, el mismo que esta acoplado a un generador eléctrico MAGNA MAX de 250 KW, 277/480Vac, 376 A, tres fases, 1800 RPM, 60 Hz, y un CATERPILLAR 3512 de combustible diesel, el mismo que es acoplado a un generador CATERPILLAR SR-4 de 1135 KW. 19

46 La calidad de la energía generada está asegurada por un sistema de control automático TURBOTRONIC de SOLAR que controla los parámetros de voltaje y frecuencia, a más de otros parámetros secundarios. (Tabla 2.5). TABLA 2.5 GENERACIÓN ELÉCTRICA SSFD Unid. Descripción Potencia efectiva Potencia Total Observaciones 2 Turbinas Solar 5.6 MW 2.8 MW Centauro 1 Generador Mustang 0.75 MW 0.75 MW Unidad móvil 1 Generador Detroit 0.25 MW 0.25 MW Total MW 6.6 MW Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín FOTOGRAFÍA 2.4 TURBINA SOLAR CENTAURO SSFD Fuente: Repsol YPF Fotografiado por: Luis Espín 20

47 TABLA 2.6 RESUMEN DE LOS EQUIPOS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA DEL BLOQUE 16 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 21

48 CAPÍTULO III

49 CAPÍTULO III 3. COMBUSTIBLES UTILIZADOS EN LA GENERACIÓN ELÉCTRICA DEL BLOQUE En este capítulo se hace una breve descripción del combustible que se utiliza en los equipos para la Generación Eléctrica, en 1998 Repsol dentro de sus instalaciones de las facilidades de NPF, puso en marcha el proyecto de producir su propio combustible diesel con las características y especificaciones que exige General Electric para el consumo en las turbinas LM-2500 (Anexo 1 Hoja Técnica 1.1) desde entonces se encuentra en operación la planta de destilación y su producción diaria es aproximadamente de 1700 Bl/d (barriles diarios) hasta la actualidad. El proyecto desde la concepción inicial fue la única fuente de energía, para la generación eléctrica utilizar diesel oíl como combustible. Todo el gas asociado a la producción del petróleo durante el período , fue quemado en antorchas. Además de la repercusión ambiental, y el alto costo del diesel tuvo un impacto económico muy significativo en las operaciones de producción. Desde entonces se han incorporado el gas para la generación eléctrica, disminuyendo notablemente la quema de gases en antorchas. Además del beneficio ambiental, la reducción correspondiente al consumo del diesel, que significo un ahorro muy significativo para la empresa en los costos operativos del período Junto a una mayor eficiencia económica y energética, la reducción en el consumo de combustible diesel ha significado una disminución en las emisiones gases al ambiente. En el año 2001 se incorporó la Planta de Generación a Crudo al sistema que utiliza como combustible

50 Petróleo y Diesel FACILIDADES DE PRODUCCIÓN NORTE Y SUR Las facilidades de producción del Bloque 16 se divide en Norte y Sur en la cual la operación de generación eléctrica, utilizan como combustibles diesel, gas y crudo que a continuación se detalla COMBUSTIBLE DIESEL 8 Dentro de las facilidades de producción de NPF, La unidad de Producción de diesel Planta Topping está ubicada en el Bloque 16. Dicha producción está regulada por El Reglamento Sustitutivo al Reglamento Ambiental para las Operaciones Hidrocarburíferas en el Ecuador, Decreto Ejecutivo 1215, Febrero de Para que se lleve a cabo en una forma controlada y que permita cumplir con las especificaciones técnicas requeridas por el fabricante de turbinas a gas, cumpliendo con las normativas y estándares impuestas por Repsol en cuanto a la seguridad industrial e impactos al medio ambiente. La Planta entro en un aumento de Producción en el año con una capacidad diaria Bl/d (barriles/diarios) promedio con una alimentación de crudo de Bl/d de promedio. El tope de (nafta) y el residuo retornan a los tanques de almacenaje de crudo de la planta del proceso para ser reprocesado la cantidad promedio es de Bl/d y el gas producido se utiliza para el consumo propio de la planta. Para que la Planta pueda operar debe realizar de manera obligatoria cada mes certificaciones internas del producto diesel producido en la Planta Topping, es decir Muestreo Diesel, a continuación, en la (Tabla 3.1 ) 8 Operación y Producción de Diesel en la Planta Topping código: PO-PT-03-B16 24

51 TABLA 3.1 CERTIFICACIÓN DE CALIDAD DEL DIESEL CERTIFICACIÓN DE CALIDAD DEL DIESEL PLANTA TOPPING NPF 25 CÓDIGO: RO-PT-03-B16-01 Versión: 7 Elaborado por: COOR. PLANTA TOPPING Día Operativo: 21 DE AGOSTO DE 2011 Vigente desde: Septiembre/30/2010 Revisado por: JEFE DE PRODUCCION Página 25 de 191 Aprobado por: GERENTE DE CAMPO N. Certificado: Fecha : 21/08/ /08/ /08/2011 Hora : 10H00 14H00 01H0 Producto : Diesel Oil TK-1C Diesel Oil TK-1A Diesel Oil TK-1B Análisis realizado en probeta desde Punto Inicial NORMA UNIDADES LIMITES PERMISIBLES ASTM D GT E Análisis de cada tanque Análisis de cada tanque Análisis de cada tanque Curva de destilación ASTM D-86 ºC C C C Punto inicial C % º C % º C % º C % º C % º C % º C % º C % º C (condición de la norma) % º C Min. 282 Max % ºC Flash point ASTM D-93 ºF /ºC Min. 100 ºF/38 ºC 145 / / / 60 Viscosidad ASTM D-445 Cst. Min 1.9 Max Densidad inicial gr/cm Temperatura inicial ºC Densidad corregida a 15.5ºC Índice de Cetano (calculado) Porcentaje de Agua y Sedimentos Porcentaje de azufre en diesel Densidad API del diesel Corrosión a la lámina de cobre ASTM D-1298 gr/cm 3 Max ASTM D-976 Min ASTM D % Vol. Max ASTM D-4294 % en peso Max Densidad API del Diesel ASTM D Max 3 1:00 AM 1:00 AM 1:00 AM Cenizas ASTM D-482 % en peso Max 0, Residuo de carbón Conradson EN ESPECIFICACION P/ DESPACHO ASTM D-189 % en peso Max 0, Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín SI SI SI

52 Es responsabilidad del operador u operadores que están turno diario desde la 06H30-18H30 y de las 18H30-06H30 para las jornadas del día y noche respectivamente. Cada vez que se llene un tanque de almacenamiento de diesel oíl producido, se procederá a tomar de este una muestra representativa para realizar la evaluación fisicoquímica respectiva al producto almacenado previo al despacho del mismo a procesos. Los ensayos a realizar son los siguientes: Destilación según norma ASTM D- 86 Gravedad especifica según norma ASTM D Punto de inflamación en copa cerrada Pensky Martens según Norma ASTM D- 93 Viscosidad Saybolt según norma ASTM D-445 Contenido de agua y sedimentos según norma ASTM D Índice de Cetano calculado según norma ASTM D-976 Una vez realizados los ensayos de laboratorio mencionados, los resultados obtenidos se compararán con la norma ASTM D GT (Anexo 2, Norma ASTM 2.1), que indica las especificaciones del diesel oíl combustible para turbinas a gas. El Personal a cargo del departamento de químicos es el encargado de tener a punto los instrumentos y equipos de laboratorio para la validación diaria del producto diesel. El personal de operación realiza en el laboratorio de la Planta Topping, el control de calidad del diesel verificando que el producto se encuentre dentro de especificación antes mencionado. (Gráfica 3.1) Standard Specification for Gas Turbine Fuel Oils1 D ) 26

53 GRÁFICA 3.1 CURVA DE DESTILACIÓN 9 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín De acuerdo a los resultados obtenidos se procederá a codificar el tanque: Verde: listo para despacho Rojo: fuera de especificación Amarillo: reprocesando Plomo: sin definir La certificación de calidad de cada tanque, sólo será aprobada para despacho por el supervisor y/o Operador en turno de Turbinas NPF, quién será el encargado de comparar los valores del formulario de Calidad con los exigidos por la norma GT (diesel oil para turbinas a gas). Luego de haber llenado el tanque diario y dejarlo reposar por unas dos horas, se procederá 9 Certificación de calidad del diesel PLANTA TOPPING NPF / CÓDIGO: RO-PT-03-B

54 a drenar. La fiscalización se la realiza para nivel inicial y final de los tanques que hayan recibido la transferencia de diesel. Siempre se debe prever un stock de diesel oil en los tanques diarios de por lo menos 200 Bl (barriles), a fin de recircular diesel en la planta ante un eventual paro de emergencia. Para el caso de que se cumpla con todos los puntos en análisis indicados a, excepto la Norma ASTM D-1500 (Standard Test Method for ASTM color of Petroleum products) se dará por aceptado el diesel para despacho de los Tanques 1080 A/B. Si los resultados están dentro de especificación, el Supervisor y/o Operador de turbinas NPF firmará el formulario del Registro Formulario para Certificado de Calidad de Diesel Planta Topping listo para despacho y se procederá a su despacho, tanque de NPF, SPF y SSFD. Los valores inalterables como flash point y densidad serán los que decidan si el diesel puede o no ser ocupado en los quemadores de Diesel y quemador del Caldero B-1. Si estos valores diferencian mucho de la norma, se inyectará directamente a la línea de Residuo o se empleará para reprocesarlo ingresando al Acumulador de Reflujo para enfriar la torre. Antes del proceso destilación, el crudo es tratado en un Desalador electrostático para remover contaminantes inorgánicos. La instrumentación neumática de la planta se utiliza aire comprimido tomado de las instalaciones Industriales implantadas en el último aumento de producción. 28

55 Los equipos seleccionados son de tipo industrial, aptos para servicio pesado y operación continua. Algunos equipos tales como bombas de proceso, cuyo funcionamiento es considerado de importancia fundamental, son provistos con una unidad de reserva. La planta está diseñada para una operación remota, supervisada y controlada mediante un sistema de control distribuido (DCS) que recibe las variables del sistema, las procesa, las modifica si fuese necesario y las retorna al mismo, permitiendo al operador de la planta realizar más eficientemente su labor. Los sistemas de paro están diseñados de manera que la planta llegue a una condición segura por sí misma. La planta cuenta con un sistema propio de generación de vapor de agua. La planta cuenta con una red de agua contra incendios con 8 hidrantes, que recibe agua de las instalaciones existentes. Dispone asimismo de matafuegos portátiles y 4 detectores de fuego Parámetros de Control Críticos Se considera aquellos parámetros que deben en todo momento mantenerse en su punto de ajuste (Set) a fin de que el producto, diesel oíl, este siempre dentro de las especificaciones según la norma ASTM GT (diesel oíl para Turbinas de Gas). El ingreso de crudo a la planta se lo realiza mediante el controlador FIC-01 (control e indicador de flujo), a fin de que se garantice un ingreso uniforme de producto a la planta. 29

56 Ajustar las variables del proceso: temperatura de domo entre ºF, reflujo, vapor, extracción de diesel, de modo que la temperatura en el plato de N 4 este entre 525 F y 565 F, una mayor temperatura hará que el producto sea muy pesado y una menor temperatura causará que el producto sea liviano (Flash Point Bajo). En caso que se cambie de esquema operativo y se comience a sacar diesel oíl del plato de extracción Nº 3, la condición exigida de temperatura es de 540 a 580 F. En caso que se cambie de esquema operativo y se comience a sacar diesel oíl del plato de extracción Nº 5, la condición exigida de temperatura es de 350 a 370 F, una mayor temperatura hará que el producto sea muy pesado y una menor temperatura causará que el producto sea liviano (Flash Point Bajo). La temperatura de entrada de crudo a la torre debe mantenerse entre 610 F a 640 F, para garantizar lo exigido hay que ajustar el Horno de modo que los controladores de los quemadores de diesel estén entre 625 a 650 F y los controladores de los quemadores de gas tendrán una diferencia de hasta +5 F de estos valores, esta diferencia permitirá que se consuma más gas producto del fraccionamiento del crudo y ahorrar diesel en los quemadores, así también el controlador deberá ajustarse de 2 a 5 Psig. La temperatura requerida a la salida de los aéreo-enfriadores debe ser de 165 F a 185 F, una temperatura mayor hará que se caliente más el domo de torre o necesite más reflujo para enfriarlo y situación similar sucede en el caso inverso. La planta con el sistema de captación de gas ha optimizado este producto a fin de utilizarlo como medio combustible, así en la actualidad se tiene cuatro quemadores a gas en el 30

57 horno (dos son duales diesel/gas) y un quemador dual (gas/diesel) en el caldero N 2. Normalmente se quemará en horno N 1 y caldero N 2 el gas del acumulador N 2, cuya presión hacia tea será controlada en rangos de 2 a 5 Psig. Con el fin de aprovechar en su totalidad el gas, este estará alineado hacia el condensador en el proceso. En caso de tener baja presión en nuestro sistema de gas combustible a horno/caldero, se cerrarán las válvulas que se alinean hacia el condensador. Además cuenta con la posibilidad de quemar en el horno y caldero un gas más seco que viene del vessel a una presión controlada en de 5 a 15 Psig. El nivel de la torre de destilación N 1 se debe mantener entre el 30% al 45% y será controlado mediante el lazo de control. Los demás controladores, medidores de caudal, de nivel y de temperatura tendrán valores de punto de ajuste (set point) de acuerdo a la carga de crudo que sé esté operando Planta en Condiciones de Parada Planificada, Recirculación y de Emergencia Durante el proceso de Parada Planificada y/o de Emergencia, de lavado con diesel de la planta Topping; o en circunstancias que se necesite simplemente recircular la planta sin tener producción de diesel pero se tenga que mantener empaquetada la planta por periodos prolongados; o en circunstancias emergentes que se intuya que se prolongara un paro de planta y se pueda producir un enfriamiento del crudo en el interior de las tuberías, o por cualquier otra causa específica que se tenga la necesidad de mantener recirculando la planta. 31

58 Mantenimiento Externo Un mantenimiento programado en el MAXIMO (Herramienta de Gestión de Mantenimiento) de la instrumentación, válvulas de control y lazos de control de nivel y presión; como medida ambiental de este mantenimiento se debe disponer de material absorbente orgánico y paños para la limpieza de fugas menores. Para el caso de los desechos generados resultantes del ajuste del Desalador, estos deberán ser colocados en una funda dentro del recipiente con tapa que deberá encontrarse muy cerca de la toma muestras del Desalador. En lo concerniente al lavado de las probetas y frascos para la realización del BS&W (Cantidad de agua y sedimentos contenidos en una muestra de petróleo) del crudo de salida del Desalador, estos se realizarán ya sea utilizando las facilidades del laboratorio de crudos en NPF o directamente en él toma muestras del Desalador previo lavado con nafta u otros solventes. La basura y desechos generados serán debidamente clasificados y almacenados en sitio, para luego ser dispuestos en los puntos de recolección ubicados en las áreas operativas de las estaciones, lugares de los cuáles serán evacuados para su disposición de acuerdo al procedimiento Manejo de desechos sólidos Mantenimiento Interior Para el caso del mantenimiento, limpieza e inspección interna de cualquiera de los recipientes, se ha establecido una frecuencia de un año, según consta en el MAXIMO (mantenimiento anual de planta) para el Desalador y dos años (mantenimiento bianual de planta), para el stripper, Torre y Acumulador de Reflujo. 32

59 Para el manejo de los sedimentos y materiales contaminados que se pudieran generar por estas tareas se procederá según el procedimiento Tratamiento de suelos contaminados con hidrocarburos. 10 Los técnicos del SGI (Sistema de Gestión Integrado)/Confiabilidad se encargarán de mantener actualizados los datos de los mantenimientos preventivos y correctivos de cada uno de los equipos. Los técnicos de Corrosión e Inspección Técnica elaborarán el reporte de la inspección interna (medición de espesores) y entregarán la información a su jefe inmediato para su envío al Departamento de Producción. El reporte inicial de derrames será elaborado y archivado por el Coordinador de Seguridad Industrial Ambiente Diariamente los operadores de la Planta Topping realizan una inspección visual de los recipientes con el objeto de detectar posibles fugas de crudo así como también son encargados de controlar y verificar físicamente y/o a través del sistema DCS (Sistema de Control Distributivo) las temperaturas y flujos de productos en la Torre; los niveles de diesel para el caso del stripper; e interface agua-nafta y agua - crudo para el caso del Acumulador de diesel y Desalador respectivamente. En la Planta en la entrega de cada turno se observará el registro Inspección de Planta por Turno Operativo, en donde se 10 Manejo de suelos contaminados / Código: PO-MB-17-B16 33

60 registran las condiciones de entrega de los equipos de la planta, tales como: Presión, Temperatura y Posibles fugas COMBUSTIBLE GAS NATURAL En la extracción del crudo de los yacimientos, el paso a seguir en el manejo de superficie será un proceso de suma importancia referente a la producción de petróleo, ya que de él dependerá del mejor aprovechamiento de todos los fluidos producidos, sobre todo del petróleo, las condiciones con las que el petróleo emerge no son las óptimas para su futura utilización, para lo cual es necesario contar con los equipos adecuados para que el proceso se realice con la mayor eficiencia en la captación del gas de las facilidades de producción Captación de Gas NPF 11 Actualmente el gas que se consume en los generadores Waukesha de NPF, es tomado de los separadores de agua, separadores de producción. Este gas es dirigido al scrubber, en donde los líquidos retenidos son drenados automáticamente hacia el vessel de drenaje cerrado en el que se reciben todos los líquidos del proceso. El flujo de gas sigue hacia la succión del compresor de gas con una presión entre 18 y 50 PSI. El gas es enviado hacia los acumuladores donde se almacena a una temperatura aproximada de operación entre 65 y 115 F a una presión máxima de 180 PSI, a partir de la cual se abren las válvulas de relevo a la tea en forma controlada. Los condensados acumulados son drenados manualmente hacia el vessel de recuperación de gas. De los acumuladores de gas el flujo se dirige hacia el depurador, el mismo que se encarga de separar la mayor cantidad de condensados y evacuarlos a través de un válvula de control 11 Control de procesos del sistema de captación de gas /Código: PO-GD-06-B

61 hacia el tanque de drenaje cerrado del proceso. El gas que sale desde los acumuladores es enviado hacia el scrubber, del cabezal de succión de los generadores Waukesha, a una presión regulada por una válvula de control de 30 a 35 PSI Captación de Gas SPF 12 El sistema de captación de gas es alimentado desde los separadores de agua, separadores de producción, deshidratadoras a través de una línea de 16 de diámetro. Adicionalmente se recibe el aporte del gas de baja presión el cual es captado por los compresores de baja presión. Todo el gas que se recibe de la planta de separación es enviado hacia dos depurador, el mismo que se encarga de separar la mayor cantidad de condensados y evacuarlos a través indicador de control de presión respectivamente hacia el tanque de drenaje cerrado del proceso. El gas que sale de los depuradores es enviado a la succión de los compresores de gas intermedia que se encuentra en paralelo. Los compresores de gas son máquinas reciprocantes de dos etapas marca ARIEL, modelo JGR/2, los mismos que son accionados por motores eléctricos marca SIEMENS de 350 HP, 4160V, 60Hz. El gas comprimido y depurado en las diferentes etapas de compresión es acumulado en los vessels o acumuladores los cuales tienen una capacidad de 115 m 3 cada uno y en el vessel que tiene una capacidad de 110 m 3. Estos recipientes acumulan gas con una temperatura aproximada de operación entre 65 y 115 F a una presión máxima de 225 PSI, a partir de la 12 Control de procesos del sistema de captación de gas /Código: PO-GD-06-B

62 cual se abren las válvulas de relevo a la tea en forma controlada. Los condensados acumulados en los vessels son evacuados al tanque recuperador de gas a través de los controles de nivel respectivamente. El flujo de gas de descarga de los vessels es enviado hacia el manifold principal de combustible de los generadores Waukesha a través de una válvula de control la cual regula la presión a 35 PSI. Además el gas que sale de los acumuladores es enviado hacia la succión de los compresores de alta para suministrar combustible para la turbina. La presión en los acumuladores no deberá ser menor de 210 PSI para garantizar la transferencia de combustible de gas a diesel de la turbina en el evento de que el compresor de suministro de gas combustible falle durante su operación. El compresor A/B es una máquina reciprocarte de dos etapas, marca Ariel, modelo JGJ/2, el mismo que es accionado por un motor eléctrico marca General Electric de 500 HP, 4160V, 60 Hz, 1200 rpm. El gas pasa a través de una válvula de control de presión, si se está utilizando el compresor A/B, quien mantiene la presión controlada en la línea es esta válvula, la que mantiene la presión entre 88 y 120 PSI para la succión del compresor, además el gas es filtrado en tres etapas, la primera de baja presión que está localizada en la succión del compresor, la segunda o intermedia tipo coalescente que está en la descarga del compresor y la tercera etapa de alta presión antes de ingresar a la turbina. 36

63 COMBUSTIBLE PETRÓLEO O CRUDO 13 El fluido proveniente de las Estaciones de extracción de: crudo, agua y gas, ingresa a las estaciones de tratamiento en NPF y SPF a través de los recibidores y posteriormente, mediante un manifold se direcciona el fluido hacia el tren A y B de separación en NPF y hacia los trenes A / B / C de separación en SPF. La condición de los equipos se encuentra asegurada a través del sistema de mantenimiento. Sistema de tratamiento de crudo Cada tren de tratamiento consta de: separador de agua libre, intercambiador de calor, separador de producción y deshidratador electrostático. Separador de agua libre Este es un separador trifásico el cual separa por diferencia de densidades el crudo, agua que se encuentra en estado libre y el gas, manteniendo parámetros adecuados de niveles a través del controlador de nivel LIC (Control e indicación de nivel), así como la presión con un controlador PIC (Control e indicación de flujo). El gas liberado en este equipo es utilizado como combustible para los generadores de energía eléctrica en NPF / SPF, en SPF además de estos generadores se dispone de la turbina que es dual de tal manera que la mayoría de gas es utilizado por esta turbina para la generación eléctrica, y el gas remanente es quemado en la tea. El crudo pasa al siguiente equipo de tratamiento realizando un control del porcentaje de agua contenida en el aceite BS&W. 13 Producción, Tratamiento, Almacenamiento y Transporte de Crudo/ Código: PO-PT-01-B16 37

64 El agua separada del crudo es conducida hacia un sistema de tratamiento. Intercambiador de calor El crudo que sale del separador de agua libre pasa por el intercambiador de calor, con la finalidad de incrementar la temperatura manteniendo el control a través del TIC y facilitar la deshidratación. Separador de Producción Al igual que el separador de agua libre, es un separador trifásico el cual separa crudo, agua y gas, pero con ayuda de temperatura adquirida en el intercambiador de calor, es decir, habrá separación termoquímica. El control de niveles se realiza con un LIC, y el control de presión con un PIC. El gas liberado en este equipo es utilizado como combustible para los generadores de energía eléctrica y el gas remanente es quemado en la tea. El crudo pasa al siguiente equipo de tratamiento realizando un control del porcentaje de agua contenida en el aceite BS&W. El agua separada del crudo es conducida hacia un sistema de tratamiento. Deshidratador electrostático El separador electrostático separa crudo y agua mediante el funcionamiento de un sistema de transformadores que elevan a un alto potencial, el cual se rectifica obteniendo corriente continua que alimenta a dos parrillas de polaridad opuesta; y debido a la bipolaridad de las moléculas de agua, estas son atraídas a los polos opuestos ocasionando un choque entre sí, lo que permite formar moléculas de mayor peso y facilitar la precipitación, formando un 38

65 nivel que es controlado por un LIC(Control e Indicador de Nivel). El crudo que sale de éste separador debe ser con un BS&W igual o menor a 0.5 %. y es conducido a los tanques de almacenamiento y posteriormente bombeado hacia LOS TANQUE DIARIOS DE GENERACIÓN A CRUDO, para luego realizar la contabilidad e inventarios de tanques para el cálculo de producción y ser reportado en el TOW(Aplicación de contabilización de producción). El agua separada del crudo es conducida hacia un sistema de tratamiento Tratamiento de agua de formación El agua que sale de los equipos de deshidratación de crudo, es conducida hacia un sistema de tratamiento (scrubber de agua), el cual tiene la finalidad de extraer la mayor cantidad de aceite contenida en el agua. Este sistema consta de separadores que forman niveles de agua y la pequeña cantidad de crudo, los cuales son controlados por un LIC, así como la presión con un controlador PIC y conducida a los tanques de almacenamiento para posteriormente ser inyectada. El agua producida y la inyectada en cada pozo son contabilizadas y reportada en el TOW (Aplicación de contabilización de producción). Los residuos líquidos generados en condiciones normales y anormales provenientes de los pozos de inyección, serán colectados en un tanque y luego evacuados mediante el camión succionador para finalmente ser reinyectados al proceso. Operación del tanque SLOP (recolector de agua del proceso) Se disponen de un tanque en NPF y dos tanques en SPF, estos tanques recogen los fluidos provenientes de las bombas que evacuan los condensados del Tambor de Tea, estas 39

66 bombas trabajan en automático y tienen como finalidad mantener un nivel mínimo en este tanque. El tanque de Slop está provisto por un sistema de calentamiento térmico el cual permite mantener una temperatura adecuada, además se tiene instaladas dos bombas para a través de las cuales enviar a reproceso todo fluido que llegue a este tanque, de esta manera se tiene un circuito cerrado de reproceso de todos los fluidos, minimizando la salida de éstos al medio ambiente Operación del Close drain El Close Drain es un recipiente cerrado el cual recoge todos los drenajes de los equipos de la planta que contienen fluidos contaminantes como son entre otros: drenajes de las bombas de transferencia de crudo, bombas de inyección de agua de formación. drenajes de aceite térmico, drenajes de los vessels de tratamiento de crudo, drenajes de condensados, son fluidos compuestos por crudo y como tal deben ser reprocesados, para lo cual este vessel tiene instaladas un sistema de bombas que trabajan en automático mediante switchs de alto y bajo nivel los cuales dan permisivo para prender y apagar estas bombas, garantizando de esta manera una operación de reproceso continuo dando lugar a un proceso cíclico por cuanto una vez que se reprocesa el fluido se lleva a cabo la separación de agua y crudo para los fines consiguientes Parámetros de Control LIC (Control e indicador de nivel). En el separador de agua libre a 78 de altura desde la base, está instalado un sensor de nivel de agua que envía la señal al LIC para la realización del control, este sensor dispone de un rango de control de 12 pulgadas; es decir, 40

67 78 corresponde al 0 %, y 90 al 100 % del rango. El punto de control es normalmente el 50 % y presenta alarmas de bajo y alto nivel al 20 y 80% respectivamente con relación al rango de control. Los sensores de niveles de crudo y agua en todos los separadores tienen el mismo principio, con la diferencia de la altura en la que se encuentran instalados dichos sensores. A continuación se detalla en la tabla 3.2 los rangos de control de niveles de crudo y agua en cada uno de los separadores: TABLA 3.2 PARÁMETROS DE CONTROL Equipo Variable Rango de Control 0 % 100 % Separador de Nivel de Agua Agua libre Nivel de Crudo Separador de Nivel de Agua Producción Nivel de Crudo Deshidratador Nivel de Agua Eletrostático Nivel de Crudo N/A N/A Scrubber de Nivel de Agua agua Nivel de Crudo Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín PIC (Control e indicador de presión). Este es un instrumento que permite controlar la presión en un rango de 1 a 100 PSI, los cuales se encuentran seteados para mantener la presión a 55 PSI en los separadores de agua libre, 35 PSI en los separadores de producción y 20 PSI en los separadores de agua; además dispone de alarmas de baja y alta presión al 41

68 20 y 80 % respectivamente con relación al rango de control. Estos parámetros pueden ser modificados de acuerdo a las necesidades del proceso. TIC (Control e indicador de temperatura). En los intercambiadores de calor, así como en los tanques de crudo, están instalados sensores de temperatura que envían la señal al TIC. Este instrumento actúa sobre una válvula que permite el paso de aceite térmico, el mismo es calentado con los gases de combustión de las turbinas de generación eléctrica para transferir temperatura al crudo. El rango de control de la temperatura es de 50 a 250 ºF y dispone de alarmas de baja y alta temperatura al 20 y 80 % respectivamente con relación al rango de control. El punto de control en el TIC es normalmente de 180 ºF y puede ser modificado de acuerdo a los requerimientos del proceso. Tanques de almacenamiento de crudo Las Instalaciones de almacenamiento de crudo, consta de dos tanques T-2108 A/B con capacidad nominal de Bls. cada uno. Los Tanques tienen un sitema de calentamiento con Aceite Térmico y un sistema de alimentación de gas blanketing para mantener una presión interna positiva. Los tanques de crudo tienen un rango de nivel operativo que va entre los límites de bajo y alto con señal de alarma y los límites extremos de bajo bajo y alto alto con dispositivos de parada de las instalaciones. Estos valores son los siguientes: LSL-504A/B : LSLL-510A/B: LSH-504 A/B: 6 Interruptor de nivel bajo 4 Interruptor de nivel bajo bajo 36 Interruptor de nivel alto 42

69 LSHH-503A/B : 38 Interruptor de nivel alto alto La operación segura se debe realizar en los rangos señalados, para lo cual las variables operativas son controladas desde el DCS Distribution Control System, en el Cuarto de Control. El sistema de Gas Blanketing, está comandado por dos válvulas automáticas que permiten la entrada o salida del gas según sea el requerimiento. Este sistema de control permite mantener la presión interna del tanque en los valores siguientes: Entrada de Gas: 0.5 de H2O Salida de Gas: 1 de H2O Adicionalmente se dispone los siguientes dispositivos de seguridad: PSV521: 1.25 de H2O.- Tiene como función liberar excesos de presión no controlados por el sistema anterior y se dirige hacia el medio ambiente. PSV501: Válvula de Control de presión y vacio : que opera en un rango de 2 y 2 de H2O.- Tiene como función la seguridad final cuando se excede las presiones normales y permitir el ingreso de aire para mantener una presión positiva y de esta manera evitar el colapso del tanque. Bombas de transferencia El Equipo de Bombeo instalado consta de dos grupos de bombas: 5 Bombas Booster y 5 bombas de Transferencia. Las Bombas booster, reciben el crudo desde los tanques de almacenamiento a una presión variable entre 10 a 15 psi.. Valores inferiores son indicativo de taponamiento de strainers o bajo nivel de los tanques. 43

70 La presión de descarga es variable entre 60 a 130 psi. y depende de los caudales que estén manejando las bombas. Las bombas de Transferencia reciben el crudo desde las bombas booster a una presión entre 60 a 130 psi. Valores inferiores son indicativos de taponamiento de strainers ó deficiencia en las bombas booster. La descarga de estas bombas está entre 450 a 1350 psi. dependiendo de los caudales que esté manejando las bombas. Los flujos son cuantificados en los medidores disponibles previo la entrada del crudo al Oleoducto. Todas las varables operativas de funcionamiento de las bombas booster y de Transferencia son monitoreadas en el DCS, ver Gráfica 3.2. GRÁFICA 3.2 ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN DE LOS COMBUSTIBLES Separación Distribución. NPF PLANTA TOPPING OBTENCIÓN DIESEL CRUDO GENERACIÓN A CRUDO SPF - MOTORES WARSILA FLUIDO (WELLPADS SPF) GAS GENERACIÓN A GAS SPF - MOTORES WAUKESHA - TURBINA AGUA DE FORMACIÓN REINYECCIÓN A POZOS Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín LUBRICANTES 14 Es Los lubricantes que se utiliza en los equipos de generación son requeridos de acuerdo a las especificaciones de los fabricantes y recomendaciones de los mismos. de los cuales 14 Luis Espín: Información recopilada de las hojas técnicas y seguridad del producto/ Fabricante 44

71 detallaremos los principales. VECTIS LA Aceite lubricante para moto-compresores estacionarios a gas natural de bajo contenido de cenizas. Apto para motores de dos tiempos y de cuatro tiempos (Waukesha, Caterpillar, Superior, etc.). Aceite mineral parafínico aditivado. Mobil Jet Oil II.- es un lubricante de alto desempeño para turbinas de gas de aviación formulado con una combinación de un fluido sintético sumamente estable y un singular paquete de aditivos químicos. La combinación provee una excepcional estabilidad térmica y oxidativa para resistir el deterioro y la formación de depósitos tanto en la fase líquida como en la de vapor, además de una excelente resistencia a la formación de espuma. El rango efectivo de funcionamiento está entre -40ºC (-40ºF) y 204ºC (400ºF). Está diseñado para motores de turbina de gas de aviación usados en servicio comercial y militar que requieren el nivel de desempeño de la norma MIL-PRF También es recomendado para turbinas de gas de aviación usadas en aplicaciones de servicios industriales o marinas. Texaco Rando HD.- Es un aceite hidráulico utilizado en los arrancadores hidráulicos de las turbinas LM-2500 Texaco Regal 32.- Son aceite sintéticos de larga duración utilizado en las generadores eléctricos de las turbinas LM

72 RENDIMIENTO DE LAS TURBINAS LM 2500 CON COMBUSTIBLES GAS NATURAL & DIESEL 15 Los datos de rendimiento y especificaciones del paquete global, es un conjunto de mapas de eficiencia que se incluyen para calcular el rendimiento general de la unidad con combustibles de gas natural y diesel. Esto implica el servicio continuo a cargas diferentes de las unidades, temperatura ambiente. El servicio continuo y las limitaciones máximas del generador de la turbina a gas se establecen en diferentes temperaturas del nivel del mar o en la altitud. El alternador puede tener a medida la total disponibilidad del eje de potencia de la Turbina de gas puede ser utilizado siempre para producir potencia eléctrica. Para la operación el Factor de Potencia 0,90 o reducido a niveles KW. La eficiencia del alternador debe ser más ajustada del valor nominal de 0,980. El ajuste afectaría directamente la Potencia de los terminales del Generador y las especificaciones, consumo de combustible del paquete. La figura 3.1 muestra la CAPABILIDAD Y EFICIENCIA de los Generadores Estándar 60Hz y 50 Hz. 15 Manual: Stewart & Stevenson General Electric LM-2500 Gas Turbine 46

73 FIGURA 3.1 POTENCIA DE LOS TERMINALES DEL GENERADOR Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 47

74 Rendimiento con Combustible Diesel El análisis de rendimiento de las unidades de generación eléctrica se realizó en base a la carga, poder calorífico de cada combustible, flujo de combustible y temperatura, para saber cuál es su comportamiento de cual se puede determinar que la temperatura no influye en su operación porque si observamos la tabla estamos dentro de los parámetros, pero si va a influir la locación en la cual operen es decir sea a nivel de mar o altitud, y que calor este el día, porque existen unidades tiene recinto y otras que están la intemperie. Para determinar el rendimiento dependemos en su mayoría del valor del poder calorífico del combustible como se puede observar en la Tabla 3.3, mientras más bajo sea los BTU del combustible será mayor el consumo de combustible y si es más alto tendremos un ahorro considerable lo que es importante destacar también la carga de la unidad en operación, es significativa, tienes menos carga también tenemos ahorro en combustible diesel. TABLA 3.3 TURBINA DE GAS GE LM GE LM GAS TURBINE GENERATOR SET PERFORMANCE CARGA MW FLUJO COMB. MMBTU/HR FLUJO COMBUSTIBLE BPD 10,5 120,0 470,4 489,8 507,9 527,5 548,6 571,4 11,9 130,0 509,6 530,6 550,3 571,4 594,3 619,0 13,1 140,0 548,8 571,4 592,6 615,4 640,0 666,7 14,6 150,0 588,0 612,2 634,9 659,3 685,7 714,3 16,0 160,0 627,2 653,1 677,2 703,3 731,4 761,9 17,3 170,0 666,4 693,9 719,6 747,3 777,1 809,5 LHV (BTU/GL) TEMP. AMBIENTE 80 F 80 F 80 F 80 F 80 F 80 F DIFERENCIA ( ) BPD 196,0 204,1 211,6 219,8 228,6 238,1 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 48

75 GRÁFICA 3.3 CONSUMO DE DIESEL Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Para esta gráfica se anexa los Reportes de análisis de muestras en el Anexo Rendimiento con Combustible Gas Natural De igual formo se procedió a realizar este análisis cambiando el combustible a Gas Natural que es suministrado desde procesos. El análisis de rendimiento de la unidad consistió en determinar cuál es la diferencia generar energía a gas natural, el mismo que no tiene ningún proceso en especial para su consumo en las unidades. Visualizándolo desde la parte económica es muy importante aprovechar los recursos que tienen el proceso y no quemar en las antorchar, por lo tanto el poder calorífico sigue siendo un punto bien importante en la generación. El flujo de consumo de gas va ser mayor cundo se tenga cargas altas y es beneficioso para la empresa aprovechar todo el gas que se obtiene, entonces a mayor carga mayor consumo y a menor carga menor consumo, Tabla

76 TABLA 3.4 TURBINA DE GAS GE LM GE LM GAS TURBINE GENERATOR SET PERFORMANCE CARGA MW FLUJO COMB. MMBTU/HR FLUJO COMBUSTIBLE SCFD 10,5 120, , , , ,1 11,9 130, , , , ,4 13,1 140, , , , ,8 14,6 150, , , , ,1 16,0 160, , , , ,5 17,3 170, , , , ,8 LHV (BTU/SCFD) TEMP. AMBIENTE 80 F 80 F 80 F 80 F DIFERENCIA ( ) SCFD , , , ,7 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín GRÁFICA 3.4 CONSUMO DE GAS NATURAL Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Para esta gráfica se anexa los Reportes de análisis de muestras en el Anexo

77 Rendimiento de Generadores Waukesha Los resultados obtenidos del análisis de la muestra de gas, se procede a ingresar estos datos en el programa de cálculo del WKI (WAUKESHA KNOCK INDEX), ver Figura 3.2 y Gráfica 3.5 según este análisis podemos deducir que el WKI es de 69,58, con este resultado me ubico en el gráfico la curva para encontrar el tiempo de la unidad para operar es aproximado a 14. El cual está dentro de los parámetros normales de operación. Al igual que el poder calorífico que según este análisis es de 1184,7 (BTU/ft3) Este análisis se lo realiza dos veces por año FIGURA 3.2 WAUKESHA KNOCK INDEX Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 51

78 GRÁFICA 3.5 WAUKESHA KNOCK INDEX 16 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín EMISIONES DE GASES 17 Las Emisiones de gases que generan las unidades de combustión interna, son monitoreadas y registradas en las fases de producción y perforación, las mismas señalarán el nivel de cumplimiento de la operadora y sus contratistas bajo los lineamientos establecidos por el Organismo de Control Ambiental. Para la demostración del cumplimiento con la presente norma de emisiones al aire desde fuentes fijas de combustión, los equipos, métodos y procedimientos de medición de emisiones, deberán cumplir con los requisitos técnicos mínimos, establecidos a continuación: 16 Luis Espín: Análisis realizado en base a la cromatografía de gas y el software del proveedor Waukesha 17 Registro Oficial N 430: Emisiones de gases AM0-91 Publicada jueves 4 de febrero del

79 A.- Plataforma de Trabajo, con las características descritas en la Figura 3.3. B.- Escalera de acceso a la plataforma de trabajo. C.- Puertos de Monitoreo para las chimeneas sometidos a evaluación FIGURA 3.3 PLATAFORMA DE MONITOREO DE GASES DE FUENTE FIJA Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín La ubicación de los puertos de muestreo se colocarán a una distancia de al menos ocho diámetros de chimenea corriente abajo y dos diámetros de chimenea corriente arriba de una perturbación al flujo normal de los gases de combustión, entendiéndose por perturbación cualquier codo, contracción o expansión que posea la chimenea o conducto. 53

80 De preferencia el pórtico debe ser una unión de 3 pulgadas de diámetro rosca NTP, directamente soldada a la chimenea. Para el caso de chimeneas con diámetro menor a 30 cm, se instalarán dos pórticos de 1 pulgada, según lo establece en la EPA, Parte 60, Apéndice A, Método 1A Para todos los equipos de combustión interna que participan dentro de las fases de producción y perforación, se realizará la evaluación de los parámetros NO X, SO 2, CO, PM 10, COVs, HAPs y adicionalmente se registrará la Temperatura ( C) y el Oxígeno (%) del gas (Anexo 2 Tabla 2.2 y Norma 2.3). Sólo se realizarán los muestreos y/o mediciones en aquellos campamentos o equipos que estén operativos durante el periodo de muestreo. En la Tabla 3.5 muestra los componentes de evaluación ambiental dentro de las actividades específicas que componen las fases de Producción y Perforación. TABLA 3.5 MONITOREO DE EMISIONES ATMOSFERICAS Tipo de Monitoreo Parámetros Puntos de Muestreo Frecuencia NO X CO En todos los equipos de Generación Eléctrica dentro de las Fases de Perforación. Semanal SO 2 Gases y Partículas MP 10 COVs HAPs En todos los equipos de Generación Eléctrica dentro de las Fases de Producción incinerador, campamentos y topping. Trimestral T C O2 % En todos los tanques de almacenamiento de crudo dentro de las Fases de Producción Anual Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 54

81 Equipo de Monitoreo Equipo Gas Analyzer TESTO 350 X/ML La determinación de gases de combustión dióxido de azufre(so2), monóxido de carbono (CO), monóxido de nitrógeno y dióxido de nitrógeno (NO2) es la determinación de la cantidad de óxidos inorgánicos no oxidables presentes en una corriente de gas de chimenea, el análisis de gases de combustión por celdas electroquímicas es el equivalente al antiguo análisis Orsat, y se expresan en unidades químicas como son los ppmv o los mg/m 3 de gas seco de combustión, en un rango de detección de ppm para NO, ppm para CO y ppm para SO 2, y con dilución de muestra es de ppm para NO, ppm para CO y ppm para SO Tren Isocinético APEX INSTRUMENTS El tren isocinético es un equipo utilizado para determinar el material particulado de fuentes fijas de calderos, hornos, generadores eléctricos, motores de combustión interna, turbinas e incineradoras en un rango de 0,5 170 mg/m 3. Figura 3.4 FIGURA 3.4 TREN ISOCINÉTICO Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 18 Manual: Equipo de Gas analizar, Testo 350 X/ML 55

82 Hacer el reconocimiento del equipo a monitorear, indicando al Operador los objetivos y requerimientos de nuestro trabajo. Esta acción se debe realizar para conocer las condiciones operativas del generador durante el monitoreo, a más de determinar la marca, modelo, serie, tipo de combustible que utiliza y potencia de funcionamiento. Entregar los análisis de riesgo y llenar el permiso de trabajo para la ejecución del monitoreo donde se incluye: equipo de seguridad personal (mínimo 2 técnicos), verificación de seguridad del sitio, verificar la existencia e instalar el freno o trancas de hule en la plataforma móvil a usarse, verificación de mantenimiento y calibración de equipos, seguridad de operación. Solicitar al operador que la fuente emergente trabaje en condiciones normales de operación. Encender y preparar los instrumentos electrónicos de campo para el monitoreo de las emisiones de acuerdo a lo indicado en el manual operativo. Para el monitoreo de gases de combustión Tabla 3.5, 3.6 y Figura 3.5, introducir la sonda en el puerto de muestreo utilizando un disco protector, sin rozar con las paredes de la chimenea y en el centro de la misma, se enciende la bomba de aspiración de gases y se espera alrededor de cinco minutos o hasta que se estabilice las lecturas, es decir, que sean constantes o que no varíen en más de 3 ppm. Imprimir los resultados y posteriormente se archivan los protocolos. Purgar el sistema aspirando aire fresco. Limpiar correctamente la sonda de muestreo, extraer los condensados si los hubiere en la trampa de condensados verificar el estado de los filtros. Para el muestreo de material particulado se utiliza el tren isocinético el mismo que toma una muestra de la emisión que permite determinar la concentración de 56

83 material particulado y el flujo del gas portador, con el fin de calcular el flujo másico del contaminante, para esto se utilizan los métodos EPA del 1 al 5 y su respectiva variaciones para el monitoreo de HAPs y COVs. Al término del monitoreo revisar la información obtenida y registrarla en el documento interno correspondiente. Limite NOX mg/m3, Gas=300 y Diesel=400. Parte de estos valores son emitidos por el Equipo de medición, y los cálculos son realizados en base a la norma AM-091 vigente desde el enero del 2007, en base a esta fórmula. Fórmula 3.1 Dióxido de Carbono (CO2), Monóxido de Carbono (CO), Dióxido de nitrógeno (NO2), Óxido Nítrico (NO), Oxigeno (O2), Dióxido de Azufre (SO2), Óxidos de carbono (Nox), y Compuestos orgánicos volátiles (COV s), MP10(Material Particulado), HAPs (Hidrocarburos Aromáticos Policiclicos) FÓRMULA 3.1 EQUIPO DE MEDICION EN BASE A NORMA AM Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 57

84 TABLA 3.5 MONITOREO DE GASES DE ESCAPE TR-1170A 19 CON COMBUSTIBLE DIESEL 01-AGOSTO-2011 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín TABLA 3.6 MONITOREO DE GASES DE ESCAPE TR-2170B 20 CON COMBUSTIBLE GAS NATURAL 01-AGOSTO-2011 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 19 Luis Espín: Datos obtenidos de las 5 lecturas con equipo operando a combustible Diesel. 20 Luis Espín: Datos obtenidos de las 5 lecturas con equipo operando a combustible Gas natural. 58

85 FIGURA 3.5 MONITOREO DE GASES DE ESCAPE DE LOS GENERADORES WAUKESHA CON COMBUSTIBLE GAS NATURAL Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Estándar Medioambiental Mínimo Los niveles de emisión de SOx, NOx, y COV desde fuentes puntuales en todas las instalaciones nuevas se encontrarán dentro de los siguientes valores máximos: SO2 (desde la instalación de producción de petróleo) 1000 NOx NOx en equipos a gas (por ejm, turbinas) 320, expresado como NO 2 (o 86 mg * k/j) desde equipos impulsados con combustibles líquidos (por ejemplo, turbina diesel) 460, expresado como NO 2 (o 130 mg * k/j) COV incluyendo benceno 20 Meta Medioambiental Los niveles de emisión de SOx, NOx y COV (incluyendo el benceno) procedentes de fuentes puntuales en todas las instalaciones nuevas y existentes cumplirán los estándares anteriores. 59

86 CAPÍTULO IV

87 CAPÍTULO IV 4. MANTENIMIENTO. 21 El mantenimiento es un conjunto de actividades destinadas a mantener o restablecer un bien en un estado en condiciones determinadas de seguridad de funcionamiento para cumplir una función requerida. Estas actividades son una combinación de operaciones técnicas, administrativas y de gestión. Estos trabajos realizados oportunamente, permiten evitar la aparición o aumento de fallos (defectos), aumenta la confiabilidad, disponibilidad, durabilidad de los equipos y disminuyen el desgaste de las piezas. El Mantener la disponibilidad y confiabilidad en los equipos de generación eléctrica se basa específicamente en el cumplimiento con las especificaciones, requerimientos necesarios para garantizar el correcto funcionamiento de los equipos, Minimizar los impactos ambientales y prevenir los riesgos laborales en las actividades diarias. Para llevar un buen mantenimiento se debe seguir los siguientes pasos: Reducir las interrupciones imprevistas Aumentar la disponibilidad y vida útil del equipo Mantener y mejorar las condiciones de seguridad del equipo y del personal. Conservar el Medio Ambiente 4.1. TIPOS DE MANTENMIMIENTO Existen muchos sistemas de mantenimiento, de los cuales son cuatro los más utilizados a nivel mundial. 21 Sistema de Gestión en Integrado/Mantenimiento de equipos de Generación 61

88 Mantenimiento Correctivo o Reactivo Mantenimiento Preventivo o Planificado Mantenimiento Predictivo o por Condición Mantenimiento Proactivo o TPM (Total Productive Maintenance) MANTENIMIENTO CORRECTIVO O REACTIVO Desde la primera vez que las máquinas fueron utilizadas en la industria hasta cerca de los años 70 todos los procedimientos de mantenimiento, a excepción de la lubricación periódica, eran intentos de arreglar o reemplazar elementos de máquina posterior a su daño o rotura. Por lo que no existía una planificación previa del accionar. Últimamente es un método inseguro y literalmente se lo puede describir como "Un accidente que se espera que pase". En algunos casos el pobre mantenimiento puede destruir temprano un equipo nuevo. Ventajas del Mantenimiento Correctivo No necesita inversión inicial Aprovecha al máximo la vida útil de los elementos Evita acciones de arme y desarme frecuentes que pueden deteriorar los mecanismos. Desventajas del Mantenimiento Correctivo Constante suplemento de recursos para piezas nuevas Los fallos pueden ser catastróficos afectando también a equipos vecinos No se sabe cuándo va a fallar, paralizar y perjudicar la producción 62

89 Estadías largas Afecta la seguridad del personal de la planta Afecta el medio ambiente Acciones del Mantenimiento Correctivo Reparaciones menores Reparaciones medias Overhaul Lubricar MANTENIMIENTO PREVENTIVO O PLANIFICADO El avance de la tecnología de la computación en los años 70 posibilitó la creación de archivos con los requerimientos de una planta y esto fue el origen de programas de mantenimiento basados en esos datos. Este sistema estima la vida útil de elementos de máquina, basados en estudios estadísticos de componentes similares que han fallado previamente. Este conocimiento es usado en la programación de acciones planificadas para evitar el fallo o deterioro de un equipo y buscar una mayor durabilidad y disponibilidad de las máquinas; así el mantenimiento preventivo desplazó al mantenimiento reactivo reduciendo las averías de las máquinas. En la actualidad este sistema de mantenimiento es el más aceptado y practicado en la industria. 63

90 Ventajas del Mantenimiento Preventivo Aumenta durabilidad de los equipos Aumenta disponibilidad de los equipos Se sabe cuándo y cuánto será la estadía Se planifica administrativamente Aumenta la seguridad Desventajas del Mantenimiento Preventivo El mantenimiento puede ser excesivo, aumentando los costos No aprovecha al máximo la vida útil de los elementos de máquina. El accionar puede provocar deterioros prematuros Acciones del Mantenimiento Preventivo Limpiar Lubricar Ajustar Reapretar Calibrar Regular Cambiar Reparar con carácter planificado MANTENIMIENTO PREDICTIVO O POR CONDICIÓN Para evitar un sobre mantenimiento en los equipos, es necesario monitorear la condición del equipo basado en sus características operacionales. Entonces el predictivo o filosofía de 64

91 mantenimiento basado en la condición proporcionará una señal de peligro antes que falle el equipo. Estas señales pueden ser por alta vibración y ruido, incremento de la temperatura, o un cambio en la composición o consistencia de lubricantes de la máquina. Si en las máquinas de la planta se monitorea estos parámetros y la condición del equipo es conocida por el personal de la misma; entonces el mantenimiento puede ser planificado eficiente y efectivamente. Este sistema pretende predecir cuando ocurre el fallo, para resolverlo previamente pero lo más cercano posible. En el mantenimiento predictivo hay dos tipos de monitoreo que son: Monitoreo discreto (periodicidad) Monitoreo continuo La periocidad en el monitoreo discreto puede ser: diario, semanal, quincenal, mensual, etc. Según la criticidad del equipo. Ventajas del Mantenimiento Predictivo Aprovecha racionalmente el recurso de los elementos Disminuye mucho las paradas no programadas y estadías Garantiza la seguridad del equipo y personal Garantiza el cuidado del medio ambiente Aumenta la eficiencia de los equipos Desventajas del Mantenimiento Predictivo Necesita de una gran inversión Es necesario personal calificado 65

92 Acciones del Mantenimiento Predictivo Monitorear Diagnosticar Pronosticar MANTENIMIENTO PROACTIVO O POR TPM (TOTAL PRODUCTIVE MAINTENANCE) Es la nueva práctica del mantenimiento, fue creado en Japón en la década de los 80 con lo cual incrementó en un 30% la disponibilidad sin costos equivalentes. En este sistema de mantenimiento no es solamente importante conocer si y cuando una máquina puede fallar, sino también conocer porque una máquina puede fallar. Este alcance proactivo se basa en el conocimiento de la causa raíz de los problemas que originan indisponibilidad y falta de confiabilidad de equipos y sistemas; además de un profundo conocimiento de la maquinaria, funcionamiento, las precauciones y cuidados y sus posibilidades reales por parte de todos los departamentos de una industria. Esto es una propuesta más avanzada y que requiere precisión, compresión de los parámetros de medición de un equipo y gran conocimiento para discernir sobre los problemas mecánicos indicados por los datos recolectados. Dos ejemplos de causa raíz de fallos son el desbalanceo y la desalineación, que corrigiéndolos a tiempo y adecuadamente incrementan la vida útil de la maquinaria. Para llevar a cabo una implementación exitosa del TPM se debe considerar los siguientes pasos: Procesos de mejoramiento continuado aplicados por áreas Producción por Celdas o Células de Trabajo 66

93 Proceso de descongestionamiento de los espacios de trabajo para mejor utilización La capacidad de hacer cambios de herramental a gran velocidad (tiempo). Es una filosofía de mantenimiento que optimiza las inversiones que la Compañía realiza en mantenimiento correctivo, preventivo, predictivo y proactivo para maximizar la disponibilidad y capacidad de la instalación y minimizar los costos. Eliminación de los tiempos muertos de la instalación Conocimiento constante de la condición de los equipos. Eliminación de las causas raíz de los problemas Compromiso para extender al máximo la vida útil de los equipos Coordinar en forma óptima las actividades de Mantenimiento y Operaciones. El mantenimiento se realiza conociendo exactamente lo que está ocurriendo. Aplicación de las prácticas más óptimas (PM, PDM, PAM) en cada caso. Comprometer el mantenimiento con los objetivos de largo plazo de la Compañía Minimizar la cantidad de repuestos en bodega. El mantenimiento industrial requiere una integración balanceada de las prácticas de mantenimiento. Estas prácticas no son independientes, ver figura 4.1. FIGURA 4.1 SOFTWARE MAXIMO PARA MANTENIMIENTO Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 67

94 La información de Condición dada por el PDM es la llave integradora para balancear las prácticas de Mantenimiento Preventivo y Proactivo MANTENIMIENTO EQUIPOS DE GENERACIÓN ELECTRICA 22 En el Bloque 16, se realiza los mantenimiento de equipos de generación eléctrica las mismas están orientados a la corrección, prevención y detección de fallas. Así, se lleva a cabo programas de mantenimiento que aseguren el correcto funcionamiento de los equipos de acuerdo al procedimiento de mantenimiento registrado en la aplicación MAXIMO (Figura 4.2). FIGURA 4.2 SOFTWARE MAXIMO PARA MANTENIMIENTO Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Máximo es la herramienta de Gestión de Mantenimiento con la cual la empresa puede coordinar las diversas tareas y administrar sus recursos, tanto humanos como de equipos materiales y repuestos. 22 http//repsol.com/máximo (Aplicación que emite, registra los planes de mantenimientos) 68

95 Máximo abarca dentro de sí los siguientes ámbitos de acción: Coordinación de tareas de mantenimiento, asignando prioridades, personal, tiempos, procedimientos y normas. Implementación y puesta en marcha de los programas de mantenimiento preventivo. Elaboración de planes de trabajo. Administración de personal, asignación de horarios y turnos, registro de horas de trabajo, ficha de datos personales, etc. Control de Inventario de equipos, repuestos y materiales; manejo de bodegas. Control y registro de compras, recursos y requisiciones. Todos los instructivos de trabajo serán creados y subidos a la aplicación de mantenimiento MAXIMO. Uno de los objetivos de la Gestión de Mantenimiento es lograr que todo y cada uno de los empleados de la empresa conozca en cualquier momento qué tareas se están ejecutando y qué es lo que se requiere hacer; lo cual implica una comunicación constante y eficiente entre los diversas sectores de la empresa. A través de la herramienta MAXIMO, cualquier persona tiene la posibilidad de ingresar al sistema los trabajos que su departamento requiere creando un AVISO DE DEFICIENCIA. Inmediatamente su requerimiento es conocido por los coordinadores de las diferentes aéreas. Si es procedente, se lo verifica, planifica y ejecuta adecuadamente. En todo momento es posible que cualquier persona realice un seguimiento del estado de las tareas a través del sistema; convirtiéndose Máximo en un medio de interacción dinámico, y permanente dentro de la empresa, a continuación en la Gráfica

96 GRÁFICA 4.1 SECUENCIA QUE SIGUE UN AVISO DE DEFICIENCIA Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín PLANES DE MANTENIMIENTO Es importante que los planes de mantenimientos no hace falta elabora dicho plan, cada vez que se realice una actividad en un equipo, está establecido por lo tanto se debe cumplir en los mantenimiento Mecánicos, Instrumentos y Eléctricos (Anexo 3 Tabla 3.1, 3.2, y 3.3), minimizar impactos al medio ambiente que pudieran ser ocasionados en las tareas realizadas para mantener en apropiadas condiciones de operación los equipos. 70

97 Planta de Generación a Crudo (ver tabla 4.1) Las actividades de la planta de generación a crudo son: Mantenimiento de los motores Mantenimiento de equipos auxiliares del motor Mantenimiento de elementos de recambio (trabajos de taller) TABLA 4.1 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO GENERAL Generadores Wartsila Horas Tiempo A Intervenir Operación Días Mecánicos 250,00 10 Señalamiento Inspeccione los componentes externos de la máquina para la seguridad de la instalación Mecánicos Instrumentos 500,00 21 Chequeo CHEQUEO Mecánicos Instrumentos Eléctrico Mecánicos Instrumentos Eléctrico 1.000, ,00 83 Cambios filtros aceite, combustible, calibración, mediciones Cambios filtros aceite, combustible, calibración, mediciónes Mecánicos Instrumentos Eléctrico Mecánicos Instrumentos Eléctrico Mecánicos Instrumentos Eléctrico 4.000, , Cambio inyectores, calibraciones Verificación estado de partes , Overhaul Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 71

98 Planta de Generación a Diesel & Gas (ver tabla 4.2) Las actividades de la planta de generación a gas & diesel: Mantenimiento de turbinas Mantenimiento de auxiliares de turbinas Mantenimiento de turbinas Solar Centauro Mantenimiento de motores Waukesha Mantenimiento de los motores Caterpillar Mantenimiento de los motores Detroit serie 149 Mantenimiento del motor Kholer Mantenimiento del compresor de gas Gemini Mantenimiento de los compresores Ariel TABLA 4.2 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO GENERAL Turbinas LM-2500 A Intervenir Horas Operación Tiempo Días Señalamiento CHEQUEO Mecánicos Instrumentos Mecánicos Instrumentos Eléctrico Mecánicos Instrumentos Eléctrico 1.440,00 60 Bimensual 4.320, Semestral 8.640, Anual Mecánicos Instrumentos , Cambio de partes Calientes Mecánicos , Overhaul 72

99 Generadores Waukesha A Intervenir Horas Operación Tiempo Días Señalamiento Mecánicos 250,00 10 Inspeccione los componentes externos de la máquina para la seguridad de la instalación Mecánicos Instrumentos 1.250,00 52 Cambio Aceite, filtros, mediciones de compresión Mecánicos, Instrumentos, Eléctricos 2.500, Cambio Aceite, filtros, mediciones de compresión, bujías, calibración fisher, carburadores, auxiliares CHEQUEO Mecánicos, Instrumentos, Eléctricos 5.000, Cambio Aceite, filtros, mediciones de compresión, bujías, carburadores, auxiliares, generador, cambio válvulas fisher Mecánicos, Instrumentos, Eléctricos , Top Overhaul, cambio de partes, verificación de las mismas Mecánicos Instrumentos Eléctrico Mecánicos Instrumentos Eléctrico , overhaul , overhaul 73

100 Compresores A Intervenir Horas Operación Tiempo Días Frecuencia CHEQUEO Mecánicos 2.500, Cambio, aceite, chequeo de pistón, eje, válvulas Mecánicos, Instrumentos, Eléctricos 5.000, Cambio, aceite, chequeo de pistón, eje, válvulas Mecánicos, Instrumentos, Eléctricos , Overhaul Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín ACTIVIDADES ASOCIADAS AL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA Los mantenimientos de los equipos se realizarán de acuerdo a los planes de mantenimiento ingresados en la aplicación de Máximo y bajo estos parámetros establecidos los técnicos realizaran su actividad en cada uno de los equipos a intervenir Evaluación Los coordinadores del área involucrada (producción y generación) realizarán junto con el personal de mantenimiento mecánico la evaluación del estado actual de los equipos con el fin de medir el alcance de los trabajos necesarios, para luego personal de mantenimiento se encargue de la elaboración de listas de materiales y recursos con que cuentan o que serían necesarios en caso de realizar una reparación. 74

101 Análisis La coordinación de los mantenimientos sean estos mecánicos e instrumentos se realizara conjuntamente con la ayuda de los técnicos y ayudantes un análisis exhaustivo de cuál fue la falla, de qué magnitud es el daño y cuál es la solución para poner en marcha el equipo nuevamente. En este análisis se deben considerar los siguientes puntos: Recursos materiales disponibles y requeridos Recursos humanos requeridos Recursos de maquinaría Tiempos de ejecución Garantías sobre los trabajos Reparación Siempre se tratará que los trabajos de reparación sean realizados en sitio, bajo la supervisión directa del personal de REPSOL. En casos especiales se determina que la reparación no puede realizarse en el campo, el equipo deberá ser enviado a un centro de servicio designado por el área de Compras y Contratos, para lo cual el Coordinador de Mantenimiento elaborará una solicitud de servicios en el SAP (Aplicación de solicitud de materiales) Equipo Rotativo Las actividades asociadas al mantenimiento de equipos rotativos son: 75

102 En Bombas incluye: Montaje, desmontaje u overhaul. Cambio y/o resorteo de sellos mecánicos. Chequeo y/o cambio de cojinetes. Chequeo y/o cambio de rodamientos. Desmontaje, montaje u overhaul de la trhust chamber. Cambio de aceite. Limpieza del drenaje. En Motores eléctricos incluye: Montaje, desmontaje u overhaul. Cambio de aceite. Chequeo y/o cambio de cojinetes. Chequeo y/o cambio de rodamientos. Alineación motor-bomba En Motores de combustión interna incluye: Montaje, desmontaje u overhaul Cambio de aceite. Cambio de filtros "aceite, aire, combustible". Limpieza del radiador Chequeo ó cambio de baterías Chequeo ó cambio de bandas 76

103 En Compresores incluye: Montaje, desmontaje u overhaul. Cambio de aceite o cambio de filtros (aceite, aire y elemento separador). Chequeo y/o cambio de bandas. En Enfriadores de bombas incluye: Montaje o desmontaje. Limpieza de las superficies extendidas. Limpieza de capilares "baqueteado"; En Enfriadores de gas incluye: Montaje o desmontaje. Lubricación. Revisión y/o cambio de las bandas. En Blowers incluye: Montaje o desmontaje. Lubricación. Limpieza del rotor del blower Taller de Mantenimiento Mecánico Las actividades asociadas al taller de mantenimiento mecánico son: Pruebas de motores eléctricos. Transporte de equipos mediante el puente grúa. 77

104 Limpieza de equipos estáticos y rotativos en el área de lavado. Manejo de Roscadora. Manejo de la Prensa. Almacenamiento de accesorios y herramientas en la bodega. Almacenamiento de lubricantes (aceite, grasa) en la bodega de lubricantes. Balanceo de elementos rotativos Taller de Máquinas Herramientas Las actividades asociadas al taller de máquinas herramientas son: Mecanizado de: Superficies cónicas. Superficies cilíndricas. Superficies esféricas. Superficies planas. Perforaciones en materiales Soldadura Por electrodo revestido Oxiacetilénica. Eliminación de rebabas. 78

105 Basado en Condición Las actividades asociadas al mantenimiento basado en condición son: Monitoreo de vibraciones mecánicas. Monitoreo de baroscopio de partes internas del equipo Evaluación de condición de equipo Reciprocante. Balanceo. Alineación. Tomar muestras de aceites. Monitorear temperaturas. Análisis de aceite Medir y regular flujo Reacondicionamiento Las actividades asociadas al reacondicionamiento de sellos mecánicos son: Limpieza de las partes del sello mecánico. Medición de paralelismo de caras. Desbastado de caras. Abrillantado de caras. Medición de la planitud de las caras utilizando luz monocromática. Armado de sellos mecánicos 4.3. CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD, APLICADAS AL MANTENIMIENTO Repsol desde sus inicios de operación en el bloque 16, La finalidad que tiene es 79

106 confiabilidad, y disponibilidad como herramientas, que pueden auxiliar en gran medida la toma de decisiones del personal de mantenimiento como equipo de trabajo en la empresa. La buena gestión estratégica de mantenimiento es considerado durante mucho tiempo, como una actividad que no requería un profundo conocimiento técnico. Pero en este mundo globalizado y altamente competitivo, el conocimiento técnico - científico es cada vez más necesario, siendo la confiabilidad, disponibilidad y el mantenimiento tres disciplinas que lo puede propiciar es el buen desarrollo de los equipos en operación. La confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad, forman parte de la cotidianidad del mantenimiento. Si se analiza la definición moderna de mantenimiento, se verifica que la misión de este es garantizar la disponibilidad de la función de los equipos e instalaciones, de tal modo que permita atender a un proceso de producción o de servicio con calidad, confiabilidad, seguridad, preservación del medio ambiente y costo adecuado. Por otro lado, las funciones de un equipo o sistema pueden ser clasificadas en: Primarias Secundarias. Las funciones primarias comprenden el motivo por el cual el objeto existe y son normalmente definidas por el nombre del objeto, siendo importante que en la descripción de las funciones primarias sean incluidos: Patrones de desempeño deseado y/o esperado Patrones de cualidad establecidos por el cliente Patrones de seguridad y preservación del medio ambiente Por el lado de las funciones secundarias, estas son menos obvias que las primarias, sin 80

107 embargo, estas funciones son indispensables a la hora de aumentar el valor agregado del equipo, contribuyendo con su calidad. Como ejemplo de funciones secundarias se tienen la apariencia, la higiene, el soporte, las mediciones, etc. Sin olvidar, claro está, que existen otras funciones secundarias ejercidas por aditamentos del sistema, como dispositivos de protección y control (instrumentación), que típicamente son, entre otras: Llamar la atención Apagar Eliminar o descargar Pausar (en reserva) Alejar del peligro Entre las generaciones del mantenimiento. En la primera se evidencia la premisa, reparar después de que ocurre la falla. (Mantenimiento correctivo). En los años 60 surge el concepto de la prevención como economizadora de gastos, ahí aparece el mantenimiento preventivo, donde se analiza un punto óptimo en el que la combinación adecuada de mantenimiento preventivo y correctivo trae consigo los menores costos y con el avance de la tecnología aparece la filosofía del mantenimiento tomo un carácter predictivo. El avance en la electrónica y las técnicas de mantenimiento basadas en el tiempo demandaban prácticas de mantenimiento basados en conceptos que no afecten la seguridad, salud de las personas y del medio ambiente. Por tanto los nuevos avances tecnológicos exigía que una nueva filosofía de mantenimiento debería ser aplicada al mantenimiento basado en la condición es decir técnicas predictivas efectivas de acompañamiento de las condiciones de los equipos, así como por la propagación de los conocimientos de la confiabilidad en el mantenimiento. 81

108 Es así como la confiabilidad pasa a ser una disciplina clave en el proceso de mantenimiento, donde se aplican conceptos extremadamente útiles y simples, conceptos que permitan hoy en día que los mantenimientos estén centrado en la confiabilidad CONFIABILIDAD La confiabilidad puede ser definida como la confianza que se tiene de que un componente, equipo o sistema desempeñe su función básica, durante un período de tiempo preestablecido, bajo condiciones estándares de operación, ver figura 4.3. FIGURA 4.3 PROGRAMA DE MANTENIMIENTOS POR CONFIABILIDAD Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín La confiabilidad es la probabilidad de que no ocurra una falla de determinado tipo, para una misión definida y con un nivel de confianza dado, pera para ello es necesario no olvidar que requiere necesariamente inversión de capital, ver tabla

109 TABLA 4.3 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE GENERADORES WAUKESHA Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín DISPONIBILIDAD La disponibilidad, objetivo principal del mantenimiento, puede ser definida como la confianza de un componente o sistema que sufrió mantenimiento, ejerza su función satisfactoriamente para un tiempo dado. En la práctica, la disponibilidad se expresa como el porcentaje de tiempo en que el sistema está listo para operar o producir, esto en sistemas que operan continuamente. En la fase de diseño de equipos o sistemas, se debe buscar el equilibrio entre la disponibilidad y el costo. Dependiendo de la naturaleza de requisitos del sistema, el diseñador puede alterar los niveles de disponibilidad, confiabilidad y mantenibilidad, de forma a disminuir el costo total del ciclo de vida. 83

110 La tabla 4.4 muestra que algunos equipos necesitan tener alta confiabilidad, mientras que otros necesitan tener alta disponibilidad o alta mantenibilidad. TABLA 4.4 DISPONIBILIDAD Y CONFIABILIDAD REQUISITOS Alta confiabilidad Poca disponibilidad Alta disponibilidad Acerías Alta confiabilidad Alta mantenibilidad Disponibilidad basada en buena práctica Alta disponibilidad Alta confiabilidad EJEMPLOS Generación de electricidad Tratamiento de agua Refinerías de petróleo Incineradores hospitalarios Procesamiento por etapas Sistemas de emergencia Plataformas petroleras Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Focalización de la Disponibilidad El factor primario que distingue a las empresas líderes en disponibilidad, es que ellas reconocen que la confiabilidad no es simplemente un resultado del esfuerzo de reparación, ellas están convencidas de que la eliminación de las fallas crónicas es su misión primordial. Las reparaciones en el mantenimiento, en este tipo de industria, son vistas de forma diferente. Las reparaciones no son esperadas, son vistas como casos excepcionales y resultantes de alguna deficiencia en la política de mantenimiento o descuido de la gerencia de mantenimiento. Un análisis detallado del problema, acompañado por un programa sólidamente estructurado de mejora de la confiabilidad, es la base para la eliminación de 84

111 mucho trabajo innecesario. La organización es dimensionada para gerencia un sistema de monitoreo basado en la condición y fija una alta prioridad para eliminar fallas. Normalmente los tiempos que ocurren entre la parada y el retorno a la operación de un equipo son presentados en la tabla 4.5: TABLA 4.5 TIEMPOS ENTRE LA PARADA Y RETORNO DE UN EQUIPO t Instante en que se verifica la falla 1 Tiempo para la localización del defecto 2 Tiempo para el diagnóstico 3 Tiempo para el desmontaje (Acceso) 4 Tiempo para la remoción de la pieza 5 Tiempo de espera por repuestos (logístico) 6 Tiempo para la substitución de piezas 7 Tiempo para el remontaje 8 Tiempo para ajustes y pruebas t Instante de retorno del equipo a la operación Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Cuando se analizan los tiempos descritos anteriormente, se verifica que directa o indirectamente, todos ellos son responsabilidad del personal de mantenimiento. Aunque se puede afirmar que existen otros tiempos empleados, por ejemplo en la consecución de informaciones, aspectos relacionados con la planificación de los servicios, problemas de liberación de equipo y calificación de personal, ver tabla

112 TABLA 4.6 REGISTRO DE HORAS DE TRABAJO 23 MES : AGOSTO HORAS HORAS PREV CORR. DIA TRABAJO RESERVA MAINT. MAINT. GAS FILTER CAMBIO DE FILTROS Y COMPLETACION DE ACEITE OIL FILTER AIR FILTER PRE-FILT 1250H (gls) TOTAL Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 23 Hoja mensual de horas trabajadas equipos de generación eléctrica / Código: RO-GD-06-B16-13(2 86

113 En este sentido se puede considerar, no sólo comprendido por todos los tiempos que son pertinentes a las acciones de mantenimiento en sí, sino que hay que entender que el tiempo en el equipo está fuera de operación debe ser reducido y ese debe ser el objetivo de todos los involucrados en el proceso de organización del mantenimiento. Ver gráfica 4.2 y 4.3 GRÁFICA 4.2 REPORTE MENSUAL DE DISPONIBILIDAD Y CONFIABILIDAD DE LOS EQUIPOS DE DIESEL SPF GENERACIÓN ELECTRICA Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 87

114 GRÁFICA 4.3 REPORTE MENSUAL DE DISPONIBILIDAD Y CONFIABILIDAD DE LOS EQUIPOS DE GENERACIÓN A GAS SPF GENERACIÓN ELÉCTRICA Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín En la siguiente gráfica 4.4 se puede ver el reporte mensual de disponibilidad y confiabilidad de los compresores dentro de la generación eléctrica. 88

115 GRÁFICA 4.4 REPORTE MENSUAL DE DISPONIBILIDAD Y CONFIABILIDAD DE LOS EQUIPOS DE LOS COMPRESORES A GAS SPF GENERACIÓN ELÉCTRICA Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín A continuación en la gráfica 4.5 se puede ver el reporte mensual de disponibilidad y confiabilidad de los equipos de generación eléctrica de Gas y Diesel dentro de las Facilidades de Producción Norte (NPF). 89

116 GRÁFICA 4.5 REPORTE MENSUAL DE DISPONIBILIDAD Y CONFIABILIDAD DE LOS EQUIPOS DE GENERACIÓN G&D NPF GENERACIÓN ELÉCTRICA Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín En la gráfica 4.6 se puede ver los porcentajes de disponibilidad y confiabilidad de los equipos de generación eléctrica. 90

117 GRÁFICA 4.6 PORCENTAJE DE LA CONFIABILIDAD DE LOS EQUIPOS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 91

118 CAPÍTULO V

119 CAPÍTULO V 5. OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL BLOQUE 16, REPSOL 2425 Las operaciones en el bloque 16, el principal objetivo es controlar y mitigar el impacto ambiental, prevenir los riesgos laborales y cumplir con las especificaciones y requerimientos que se necesitan en las diferentes locaciones donde se utiliza la energía generada por turbinas que utilizan como combustible gas y diesel, y motores auxiliares que utilizan como combustible diesel, estos equipos se disponen en las plantas de NPF, SPF y Shushufindi REQUERIMIENTOS PARA LA OPERACIÓN. Para la operación normal de estos grupos de generación se debe cumplir con ciertos requerimientos básicos que son: Disponibilidad de combustible: El diesel producido por la planta de destilación (Planta Topping) es almacenado en los tanques de almacenamiento de cada estación NPF T-1080A/B, SPF T-2080A/B, luego pasa al tanque diario NPF T- 1066A y SPF T-2066A, a través de un sistema de filtrado y finalmente alimenta al sistema de combustible de las turbinas LM2500. Para la turbina del SPF el suministro de combustible gas se encuentra referido en el Proceso de captación de gas de las facilidades de producción Sur, la cual es comprimida y almacenada en los acumuladores de gas. 24 Generación Eléctrica Turbinas diesel/ Código: PO-GD-07-b16 25 Generación Eléctrica con motores a gas / Código: PO-GD-06-b16 93

120 Disponibilidad de combustible en Shushufindi, éste es recibido de NPF o PETROINDUSTRIAL de acuerdo a la indicaciones de REPSOL y almacenado en un tanque de barriles de capacidad (T-1602), luego es transferido por un sistema de bombeo y filtrado (P-1605A/B, F-1671A/B) al tanque diario (T-1603) de galones en donde se mantiene un sistema de recirculación con bomba P y filtrado del combustible en filtro F De éste tanque diario se alimenta por gravedad al sistema de combustible de las turbinas. Disponibilidad de aire presurizado para el sistema de arranque, proporcionado por un grupo de compresores instalados en el proceso de SSFD C-1650A/B/C; se debe tener en el acumulador V-1656 (260 PSI max.) una presión normal de 250 PSI o una mínima de 230 PSI SITUACIÓN NORMAL En la operación normal de las turbinas se deben seguir los siguientes instructivos: Arranque en Negro y puesta en línea Turbinas LM2500 NPF Arranque en Negro y puesta en línea Turbina LM2500 SPF Sincronización y Puesta en Servicio de Turbinas LM2500 Parada de Turbina LM2500 Mientras las unidades están en servicio los parámetros operacionales como Voltaje, Frecuencia, Velocidad, Niveles, Presiones, Temperaturas son monitoreados, analizados y registrados con un intervalo aproximado de cuatro horas. Esto permite llevar un control de la calidad de la energía. 94

121 Cada día, aproximadamente a las 05h00 se registra las lecturas de los medidores de energía, estos datos permiten realizar y llevar un registro diario de la energía generada por este proceso de generación SITUACIÓN ANORMAL Bajo condiciones anormales de operación pueden existir fugas menores de diesel y/o aceite, que en primera instancia son direccionadas hacia las piscinas de retención. En este caso se tratarán de acuerdo al procedimiento de manejo de aguas industriales. En el caso en el cual las fugas contaminen el suelo se procederá a notificar al Coordinador de Operaciones de Medio Ambiente, el cual dispondrá de un grupo de trabajo para la limpieza, remoción de material contaminado, reemplazo y re-conformación con material granular limpio. Este material contaminado será manejado de acuerdo a lo establecido en el procedimiento y se dará tratamiento de suelos contaminados con hidrocarburos. De existir mantenimientos correctivos como resultado de condiciones anormales de operación, los diferentes residuos generados serán previamente clasificados y dispuestos en los puntos de acopio ubicados en las áreas de proceso y campamentos, para luego ser retirados y tratados de acuerdo al procedimiento de Manejo de Desechos Sólidos. Fugas de gas en las líneas de los compresores, la unidad debe salir de servicio inmediatamente para su cambio SITUACIÓN EMERGENTE Estas situaciones producto de un daño mayor no controlado, accidentes u ocurrencia de 95

122 fenómenos naturales, podrían generar en magnitudes considerables eventos tales como derrames diesel y/o aceite, ocurrencia de incendios con altas emisiones de calor y gases los cuales deberán ser manejados según el Plan de Manejo de Crisis CONCEPTOS BÁSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL BLOQUE 16 El personal de operación debe conocer los conceptos baciscos de funcionamiento de las unidades del área en la cual va realizar su labor diaria, la misma que realizara su gestión como emitir órdenes de trabajo, reportar las novedades y elaborar los reportes TURBINAS A GAS LM Las Turbinas de gas son equipos capaces de transformar la energía química contenida en un combustible en energía mecánica, ya sea para su aprovechamiento energético o como fuerza de impulso de aviones, automóviles o barcos, ver figura 5.1. Pueden clasificarse según el origen de su desarrollo, por el diseño de su cámara de combustión y por su número de ejes. Turbina de Gas Aeroderivadas: Provienen del diseño de turbinas para fines aeronáuticos, pero adaptadas a la producción de energía eléctrica en plantas industriales o como micro turbinas. Sus principales características son su gran fiabilidad y su alta relación potencia/peso, además cuentan con una gran versatilidad de operación y su arranque no es una operación tan crítica como en otros tipos de turbinas de gas. 26 General Electric:Manual de Entrenamiento y Operación Básico 96

123 Pueden alcanzar potencias altas, moviendo los gases a una gran velocidad, pero bajo caudal. Su compacto diseño facilita la operación de sustitución y mantenimiento, lo que hace viable que se lleven a cabo revisiones completas en menores intervalos de tiempo. FIGURA 5.1 PARTES PRINCIPALES DE LA TURBINA DE GAS Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Los principales elementos de la turbina de gas son cinco: la admisión de aire, el compresor, la cámara de combustión, la turbina de expansión y el rotor. A continuación se detallan las principales características de cada uno de estos elementos. Admisión de aire El sistema de admisión de aire consta de todos los elementos necesarios para que el aire entre en la turbina en las condiciones más adecuadas de presión, temperatura y limpieza. Para ello cuenta con filtros de varios tipos, que se encargarán de eliminar la suciedad que pueda arrastrar el aire; y de una serie de sistemas que acondicionarán la temperatura para 97

124 facilitar que entre a la turbina la mayor cantidad posible de masa de aire. Compresor de aire La función del compresor es elevar la presión del aire de combustión (una vez filtrado) antes que entre en la cámara de combustión, en una relación que varía según la turbina pero que normalmente está comprendida entre 10:1 y 40:1. Esta compresión se realiza en varias etapas y consume aproximadamente las 2/3 partes del trabajo producido por la turbina. El control de la entrada de aire para la combustión se realiza variando el ángulo de inclinación de las ruedas iniciales de álabes del compresor. A mayor ángulo, mayor cantidad de aire de entrada al compresor, y por tanto, a la turbina. Este método se usa para mejorar el comportamiento a carga parcial de la turbina de gas. Una parte del aire del compresor se utiliza para refrigeración de álabes y de la cámara de combustión, de forma que aproximadamente un 50% de la masa de aire es usado para este fin. Cámara de combustión En ella tiene lugar la combustión a presión constante del gas combustible junto con el aire. Esta combustión a presión obliga a que el combustible sea introducido a un nivel de presión adecuado, que oscila entre 16 y 50 bar. Debido a las altas temperaturas que pueden alcanzarse en la combustión y para no reducir demasiado la vida útil de los elementos componentes de la cámara, se trabaja con un exceso de aire alto, utilizando del 300 al 400% del aire teórico necesario, con lo que se consigue por un lado reducir la temperatura de llama y por otro refrigerar las partes más 98

125 calientes de la cámara. Parte del aire que procede del compresor, se dirige directamente hacia las paredes de la cámara de combustión para mantener su temperatura en valores convenientemente bajos. Otra parte se hace circular por el interior de los álabes de la turbina, saliendo por orificios en los bordes que crean una película sobre la superficie de los álabes. Turbina de expansión En la turbina es donde tiene lugar la conversión de la energía contenida en los gases de combustión, en forma de presión y temperatura elevada (entalpía), a potencia mecánica (en forma de rotación de un eje). Como se ha indicado antes, una parte importante de esta potencia es absorbida directamente por el compresor MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA 27 Un motor de combustión interna es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química contenida en un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, que es parte importante de un motor. Generalmente se utilizan motores de combustión interna de cuatro tiempos: Admisión Compresión Combustión Escape En los motores de combustión interna de cuatro tiempos, como en los de dos tiempos, la inflamación/explosión se produce dentro de un recinto cerrado denominado cámara de 27 Waukesha Engine Division: Manual de Mantenimiento y Operación 99

126 combustión, que tiene una parte móvil (en los motores más comunes se trata del pistón) que se desplaza dentro de un cilindro con un movimiento lineal (como si fuera una bala dentro del cañón). El pistón está unido a un mecanismo de biela-cigüeñal para trasformar el movimiento lineal del pistón en giratorio del cigüeñal. En estos motores el aire y el combustible pueden venir mezclados desde el exterior, o bien puede entrar sólo aire y producirse la mezcla dentro de la propia cámara de combustión. A este tipo se le conoce como inyección directa. La diferencia está en el tipo de combustible que utiliza cada uno de estos motores y el número de cilindros que posee, ver figura 5.2. Generadores Waukesha: combustible Gas Natural, 12 cilindros, tipo V Generadores Caterpillar: Combustible Diesel, 12 Cilindros, Tipo V Generadores Wartsila: Combustible Crudo pesado, 18 Cilindros, Tipo V. FIGURA 5.2 CILINDROS QUE POSEE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 100

127 MOTOR ELÉCTRICO Un motor eléctrico es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía eléctrica en energía mecánica. En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores de combustión: A igual potencia su tamaño y peso son más reducidos. Se puede construir de cualquier tamaño. Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante. Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 80%, aumentando el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina). La gran mayoría de los motores eléctricos son máquinas reversibles pudiendo operar como generadores, convirtiendo energía mecánica en eléctrica. Por estos motivos son ampliamente utilizados en instalaciones industriales y demás aplicaciones que no requieran autonomía respecto de la fuente de energía, dado que la energía eléctrica es difícil de almacenar COMPRESORES 28 El compresor Reciprocante, también denominado recíproco, alternativo o de desplazamiento positivo, es un tipo de compresor de gas que logra comprimir un volumen de gas en un cilindro cerrado, volumen que posteriormente es reducido mediante una acción de desplazamiento mecánico del pistón dentro del cilindro. En estos compresores la capacidad se ve afectada por la presión de trabajo. Esto significa que una menor presión de succión implica un menor caudal; para una mayor presión de descarga, también se tiene un menor caudal, ver figura Ariel: Manual de Operación y Mantenimiento 101

128 FIGURA 5.3 COMPRESORES Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 5.3. OPERACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO 29 Las operaciones del sistema eléctrico en el área del Bloque 16, Tivacuno y Shushufindi, el sistema eléctrico dentro del Bloque-16 comprende de dos centros de generación centralizados, uno en el NPF (Facilidades de Producción Norte) y otro en SPF (Facilidades de Producción Sur), las plantas de generación se componen: La potencia total efectiva instalada del sistema eléctrico es de 114,35 MW. Debido a que en condiciones normales la mayor demanda de energía se encuentra en el SPF, es necesario transferir la energía desde el NPF, para ello se interconecta a través de un cable subterráneo trifásico a 35 kv, con calibre 500 MCM, por motivos de operación existen en el trayecto 8 Oil Switches los cuales en caso de ser necesario permite seccionar el cable de interconexión sin carga. La interconexión se realiza desde el NPF hasta el PCR de Amo-A y de este se tiene un anillo cerrado, el primer camino desde el PCR Amo A hacia el SPF y el otro camino desde PCR Amo A hacia el PCR Amo C y de este al PCR de Amo B para 29 Operación y Mantenimiento de Equipos de Distribución Eléctrica Código: PG-B16-DE 102

129 interconectarse finalmente este último al SPF, cerrando en condiciones normales el anillo. Del NPF se realiza la distribución de energía hacia las estaciones de Tivacuno A/B, Tivacuno C, Bogi y Capirón A, y la estación de bombeo en Pompeya Sur. Del SPF se realiza la distribución de energía hacia las estaciones de Amo A, Amo B, Amo-C, WIP, Daimi A, Daimi B, Iro 01, Iro A, Iro B, Ginta A y Ginta B. A las estaciones llegan los cables alimentadores a un nivel de 34.5 kv, los cuales se interconectan a través de VFI s los cuales están encargados de interrumpir el flujo hacia los transformadores de potencia que reducen el voltaje de 34.5 kv a 2400 VAC para alimentar a los respectivos MCC s, desde donde se distribuye la energía hacia las respectivas cargas. Para ayudar a la operación se tienen instalados bancos de capacitores en diferentes puntos del sistema interconectados a las barras 4.16 y 2.4 kv con la finalidad de aportar potencia reactiva para mejorar los niveles de voltaje. Con este mismo propósito se tiene instalados dos reguladores de voltaje, uno en el NPF y Otro en el SPF con la finalidad de poder direccionar el flujo de reactivos a través del cable de interconexión NPF SPF. Para labores de operación y mantenimiento se cuenta con tres reactores ubicados en el NPF, SPF y Pompeya. El sistema de generación y distribución eléctrica cuenta relés de protección, para salvaguardar la integridad de los equipos y poder monitorear las condiciones del sistema a través del sistema de supervisión, control y adquisición de datos SCADA. Las principales cargas que son alimentadas son los equipos de extracción de crudo, equipos de reinyección de agua, planta de tratamiento de crudo del SPF y NPF, auxiliares de 103

130 generación, equipos de bombeo de crudo, campamentos, oficinas, iluminación y demás auxiliares. Desde el SPF se Bombea el Crudo hacia el NPF, y de este hacia Shushufindi a través de la estación de Pompeya Sur, para llegar hacia la estación de Shushufindi. El sistema de eléctrico consta de un switch gear principal a 4.16 kv, él que recepta la energía de las fuentes de generación y la distribuye a la carga a través de los MCC s de 4.16 kv, desde el MCC se alimenta las bombas de transferencia de crudo y los equipos auxiliares, campamentos y oficinas (Anexo 4 Gráfica 4.1) EQUIPOS PARA DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA El Sistema Eléctrico del Bloque 16 está diseñado con un sistema generación, transmisión y distribución de energía eléctrica hacia las distintas cargas, principalmente motores, las unidades de generación se encuentran interconectas a través de barras con configuración simple las que disponen de disyuntores que permiten la apertura o seccionamiento comandadas a través del sistema control y/o protecciones ubicadas en los cubículo de los Switchgear ubicados en los MCC y PCR correspondientes que se encuentran en NPF y SPF. Los sistemas de protección ante la presencia de una anomalía en el sistema enviaran una señal a los dispositivos de apertura los cuales interrumpirán de forma permanente el flujo de energía y aislando la falla del sistema, estos interruptores tienen la capacidad de operar en fracciones de segundo. Para la apertura de algunos dispositivos del sistema se cuenta con equipos de apertura VFIs los cuales cuentan con sistemas de protección propios y admiten señales de disparo de dispositivos de protección externa. Para la distribución de la energía se tienen distintos niveles de voltaje por lo que se hace 104

131 necesario la utilización de transformadores de elevación y reducción de los niveles de voltaje, reguladores de voltaje, cables, dispositivos de seccionamiento y operación. Para la distribución de energía eléctrica se utilizan diferentes equipos que cumplen de acuerdo al requerimiento del sistema una acción las mismas que se detallan a continuación en la tabla 5.1: TABLA 5.1 FUNCIÓN DE EQUIPOS ELÉCTRICOS FUNCION DE EQUIPOS ELÉCTRICOS ITEM Descripción Acción Observaciones 1 PCR Cuarto de control de potencia 2 Switchgear Barra de distribución de energía 3 MCC Centro de control de motores 4 Oil Switches Para seccionar sin carga Interruptor en pequeño volumen 5 VFIs, OFIs y disyuntores 6 Transformadores / Reguladores 7 Reactores 8 Relés de protección de tipo electromecánico Relés de estado sólido Medidores de energía 9 Bancos de Capacitores 10 UPS 11 Arrancadores de motores - Directo - Auto transformador - Soft starter 12 Motores eléctricos Para seccionar con carga en condición manual y automática Elevación o reducción de nivel de voltaje Consumo de reactivos en el sistema Monitoreo y Protección de variables eléctricas Aporte de reactivos al sistema Fuente de poder ininterrumpida Dispositivo de control de arranque de motores Dispositivo eléctrico que produce energía mecánica 105 de aceite Dispuestos en los principales puntos de distribución de energía Para cambiar el voltaje a niveles requeridos Operan en caso de condiciones especiales Opera en condiciones especiales del sistema El dispositivo varia de acuerdo a la capacidad del motor

132 TABLA 5.1 FUNCIÓN DE EQUIPOS ELÉCTRICOS (CONTINUACIÓN) SCADA Sistema Contra Incendios en los MCC s Centrales de aire acondicionado en MCC s Sistemas de puesta a tierra del sistema eléctrico 17 Cables de Potencia Dispositivos de detección y protección contra incendios Equipo de acondicionamiento de aire Referencia de voltaje del sistema eléctrico y camino de despeje de falla a tierra. Sistema de Control y Adquisición de Datos Transferir la Energía Eléctrica entre dos puntos geográficos a un nivel determinado de voltaje Tierra de servicio Tierra de protección Repsol utiliza cables subterráneos para tener un bajo impacto en el medio ambiente Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Los equipos que utilizan aceite dieléctrico para conseguir el aislamiento eléctrico necesario entre las diferentes partes energizadas y el chasis que sirve de recipiente y protección mecánica debe cumplir con las siguientes características: NON PCB, MINERAL OIL, INHIBITED TRANSFORMER OIL, MEETS: ASTM D-3487 TYPE II, EC 296 CLASS II A, BS 148: 1984, CLASS II A La distribución de energía eléctrica desde las fuentes de generación hacia las cargas tiene lugar a través de los Switchgear y MCC s. El Switchgear es una combinación de elementos de desconexión, fusibles, disyuntores usando elementos de aislamiento, dispositivos de control y protección configurados de acuerdo a la necesidad del sistema y que pueden estar comunicados al sistema SCADA a través de IEDs. Los MCC son centros de control de motores los cuales están constituidos por arrancadores 106

133 que permiten el control y protección a los equipos, siendo este el medio remoto de operación de los equipos. Los voltajes normalizados para la operación del sistema eléctrico a medio voltaje son 2.4 kv, 4.16 kv, 13.8 kv y 34.5 kv, estos niveles de voltaje determinan la capacidad de aislamiento de los diferentes equipos, cables y demás dispositivos. En la red de distribución eléctrica los cables de potencia son el medio físico para la transmisión de energía eléctrica entre las fuentes y cargas del sistema. Dentro de las facilidades de producción el tendido de los cables se realiza principalmente a través de bandejas y soportaría, en el resto de las facilidades y en la vía estos van enterrados aproximadamente a 1.5 metros de profundidad en el derecho de vía junto a las carreteras con la señalización respectiva, todos los cables utilizados tienen una chaqueta metálica de recubrimiento exterior la cual brinda una protección mecánica adicional. Para mantener y preservar los equipos en condiciones óptimas en los cuartos de control y distribuciones existentes es necesario el uso de centrales de aire acondicionado para mantener la temperatura dentro de rangos adecuados tanto para los equipos eléctricos y electrónicos, también se dispone de un sistema de presurización para mantener una presión positiva respecto al exterior, con ello se evita el ingreso de polvo y gases explosivos que podrían causar incendios al interior de los MCC s. Adicionalmente, la humedad del aire debe ser condensada para evitar cortocircuitos en los equipos eléctricos y minimizar los deterioros por corrosión por lo que también forma parte del equipo un sistema de heaters o de calentamiento para mantener aire seco. 107

134 Los mantenimientos preventivos y correctivos se efectuarán de acuerdo al Sistema Máximo considerando las condiciones operativas del sistema que permitan realizar las actividades de mantenimiento, permitiendo con ello realizar un análisis de trabajos ejecutados, la disponibilidad y confiabilidad de los equipos. En base a las actividades de mantenimiento se establece los insumos que se necesitaran y se determinan la compra y admisión de equipos eléctricos para ello se aplica los criterios dados en la ficha del PMA P2.1 Criterios ambientales de compra / admisión de equipos 5.4. MODOS DE CONTROL DEL SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA 30 La calidad de la energía generada está asegurada por un sistema de control automático ATLAS PC para las turbinas de NPF y NETCOM 5000 para la turbina del SPF y reguladores de voltaje Brush, estos sistemas controlan los parámetros de voltaje, frecuencia y de seguridad intrínseca del turbogenerador. ISOCH: Mantiene la velocidad constante (turbina de potencia RPM) para cualquier variación de carga (Control automático de carga). DROOP: Permite con el control de governor variar la velocidad de la turbina de gas en respuesta a una variación de carga. (Control manual de carga). Ver figura Sincronización y Puesta en Servicio Turbina LM2500/ Código: AO-GD-07-B

135 FIGURA 5.4 DROOP Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín En este modo de operación las turbinas van a trabajar en condiciones de carga idénticas es decir la entrada y salida de cargas va a hacer compartida. 1. Una vez arrancada la unidad que va a ingresar en sincronismo verificar en el cubículo Nº 1 del TCP (tablero de Control Principal) que el voltaje de generación y el voltaje de barras estén en el mismo nivel. De ser necesario ajuste con la manija AUTO REGULATOR ADJUST VOLTAGE en el cubículo Nº Igualar la frecuencia del generador (velocidad) y la frecuencia de barras. De ser necesario ajuste con la manija GOVERNOR en el cubículo Nº 3 en el TCP. 3. Verificar que la manija de control ISOCH-DROOP en el cubículo Nº 1 se encuentre en la posición ISOCH. 4. Presionar botón de UN_LOAD del módulo de compartición de carga LOAD (carga) SHARE MODE en el cubículo Nº 3 para deshabilitar el sistema automático de compartición de carga. 109

136 5. Colocar la manija del sincronoscopio en la posición manual y verificar: encendido de las lámparas de señalización y giro de la aguja del indicador en sentido horario, ajustar lo que sea necesario con la manija GOVERNOR. 6. El cierre del el BREAKER del generador, puede realizarse de dos modos MANUAL y AUTOMATICO: MANUAL: poner la manija del sincronoscopio en manual cubículo 1, cuando la aguja del sincronoscopio pase por las 12h.o las lámparas de señalización se encuentren completamente apagadas cerrar manualmente el BREAKER AUTOMATICO: seleccionar el modo AUTOMATICO el sistema DSLC (Digital Synchronizer and Load Control) ajusta automáticamente los parámetros mencionados anteriormente y cerrara automáticamente el BREAKER 7. Cuando cierre el Switchgear de la unidad, la unidad que ingresa tomara aproximadamente 500 KW de carga, ajuste los factores de potencia y voltajes de la unidades y luego presione el botón LOAD del cubículo 3, en este instante las unidades comparte la carga en forma iguales. 8. Una vez que comparten carga las dos unidades corregir el factor de potencia, ajustando el voltaje de la unidad que entra en servicio. 9. Verificar en la unidad los parámetros de operación normal SINCRONIZACIÓN DE TURBINAS EN MODO DROOP En este modo de operación la turbina que ingresa va a trabajar en forma de esclava, la carga que se le asigne manualmente, y quién absorbe todas las variaciones de carga del sistema son las unidades que operan en modo ISOCH. 110

137 1. Una vez arrancada la unidad que va a ingresar en sincronismo verificar en el cubículo Nº 1 del TCP que el voltaje de generación y el voltaje de barras estén en el mismo nivel. De ser necesario ajuste con la manija AUTO REGULATOR ADJUST VOLTAGE en el cubículo Nº Igualar la frecuencia del generador (velocidad) y la frecuencia de barras. De ser necesario ajuste con la manija GOVERNOR en el cubículo Nº 3 en el TCP. 3. Verificar que la manija de control ISOCH-DROOP en el cubículo Nº 1 se encuentre en la posición DROOP. 4. Presionar botón de UNLOAD del módulo de compartición de carga LOAD SHARE MODE en el cubículo Nº 3 para inhibir el sistema automático de compartición de carga. 5. Colocar la manija del sincronoscopio en la posición manual y verificar: encendido de las lámparas de señalización y giro de la aguja del indicador en sentido horario, ajustar lo que sea necesario con la manija GOVERNOR. 6. El cierre del el BREAKER del generador, puede realizarse de dos modos MANUAL y AUTOMATICO, 7. Con el control de velocidad GOVERNOR cubículo 3, asignar un valor de carga y corregir el factor de potencia, ajustando el voltaje de la unidad que entra en servicio. 8. Verificar en la unidad los parámetros de operación normal ESQUEMA DE LA RED DE COMUNICACIÓN ENTRE DSLC s (NPF SPF) NOTA: Este diagrama indica el esquema de conexión de los cables de red entre los DSLC s entre el NPF y el SPF. Cabe resaltar la necesidad de que los disyuntores F8 en el 111

138 norte y F10 en el sur estén cerrados; y que la comunicación a través de la fibra óptica sea óptima para que exista un enlace seguro entre los dos campos. Recuerde que esto es de vital importancia para realizar el compartimiento de carga entre NPF y SPF, ver figura 5.5..FIGURA 5.5 DSLC DIGITAL SYNCHRONIZER AND LOAD CONTROL Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 112

139 5.5. LA PROBLEMÁTICA ENERGÉTICA DEL BLOQUE 16 Ninguna operación petrolera en el país maneja un fluido de producción que se aproxima a un millón de barriles de fluido por día, de los cuales aproximadamente corresponden a agua de formación, la misma que por razones ambientales es reinyectada a efecto de evitar la contaminación a los ríos de la comunidades. Por lo tanto todo el parque energético debe está a punto para poder mover la gran cantidad de fluido en las instalaciones del Bloque 16. Esto significa que a lo largo de los años el deterioro es eminente de los equipos en su operación esto quiere decir que su capacidad con la cual iniciaron no es la misma, según los fabricantes todos y cada una de las unidades de generación deben funcionar a un 85% de su capacidad nominal. Esto quiere decir que si un equipo de 1050 kw debe operar a 850 I/O 900 kw debiendo tener en cuenta que debe existir un cronograma estricto de mantenimientos, pero por requerimientos de energía se ha ido dejando pasar el número de horas y esto ha llevado a que hoy en día algunos de estos equipos mencionados en el Capítulo II, no estén a 100% operables, se refiere específicamente a los motores Caterpillar o auxiliares, en la actualidad opera a un a un 50% de su capacidad nominal, en vista a esta experiencia se ha toma mayor cuidado en dar la atención necesaria a los mantenimientos Preventivos y de condición. A continuación podemos ver el reporte diario en la figura 5.6 de toda la producción dentro del Bloque 16 donde se puede observar cada uno de los parámetros que inciden en la obtención de la misma. 113

140 FIGURA 5.6 REPORTE DIARIO DE LA PRODUCCIÓN EN EL BLOQUE 16 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín La operación es continua las 24 horas, es decir tiene una demanda aproximada de a kw día, ver figura 5.7. El nuevo modelo de contrato hace que las empresas privadas deben alinearse al requerimiento del estado es decir extrae un determinado número de barriles de crudo, para el caso de Repsol es producir alrededor de barriles día, objetivo planteado por la empresa. 114

141 FIGURA 5.7 GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL BLOQUE 16 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín FALLAS DE EQUIPOS MÁS REPRESENTATIVOS DEL SISTEMA Las fallas producidas desde el año de 1996 hasta año del 2003 han sido por causa en su mayoría por desperfectos en borneras, tarjetas, maniobras de operación el sistema, máquinas y lo cual ha llevado a paradas de equipos no programados y pérdidas de producción en algunos casos, ver tabla Bitácoras: Información recopilada desde los años

142 TABLA 5.2 PARADA NO PROGRAMADAS TURBINAS LM Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Desde el 2004 hasta la actualidad se registra una reducción de eventos no deseados, esto hace notar que fueron necesarios cambios en la empresa, es decir especialmente en la estructura de la misma, ver tabla 5.3 y gráfica

143 TABLA 5.3 PARADA NO PROGRAMADAS TURBINAS LM Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín GRÁFICA 5.1 PARADA NO PROGRAMADAS TURBINAS LM Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 117

144 Equipos de generación Wartsila y su clasificación de fallas no programadas más representativas. (ver tablas 5.4, 5.5, 5.6 y las gráficas 5.2, 5,3 y 5,4). TABLA 5.4 CLASIFICACIÓN DE FALLAS Falla Horas Porcentaje Fallas en turbos 135,0 Fallas líneas de Fuel, aceite, agua 132,1 17,3% 16,9% Falla en instrumentos 100,5 12,9% Cambio de inyectores 60,9 7,8% Cambio de cabezote 59,5 7,6% Filtros combustible 56,6 7,2% Rectificación de block 37,0 4,7% Eléctrico 30,2 3,9% Falla en aircoolers 24,4 3,1% Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín GRÁFICA 5.2 PORCENTAJE DE PRINCIPALES FALLAS EN WARSILA Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 118

145 TABLA 5.5 PARADAS POR FALLAS EN HORAS Falla Horas % Trabajos en turbos ,3 Fallas en líneas de combustible 75 15,7 Fugas de agua 46 9,6 Cabezotes 44 9,2 Inyectores 40 8,4 Bombas de inyección 31 6,4 Fugas de gases de escape 21 4,4 Eléctrico 18 3,8 Filtros de aceite 18 3,9 Instrumentos 18 3,8 Filtros de combustible 13 2,7 Fugas de aceite 8 1,6 Otros 20 4,2 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín GRÁFICA 5.3 PORCENTAJE DE PRINCIPALES FALLAS EN WARSILA (HORAS) Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 119

146 TABLA 5.6 FALLAS POR NUMERO DE PARADAS Falla Paradas % Trabajos en turbos 11 7,9 Fallas en líneas de combustible 14 10,0 Fugas de agua 15 10,7 Cabezotes 6 4,3 Inyectores 37 26,4 Bombas de inyección 7 5,0 Fugas de gases de escape 2 1,4 Eléctrico 5 3,6 Filtros de aceite 7 5,0 Instrumentos 10 7,1 Filtros de combustible 10 7,1 Fugas de aceite 5 3,6 Otros 11 7,9 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín GRÁFICA 5.4 PORCENTAJE DE PRINCIPALES FALLAS EN WARSILA (PARADAS) Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 120

147 En vista que exige mayor demanda cada vez más, el compromiso es mayor y para ello implica cambios, entonces optaron por realizar mejorías en los sistemas de generación como: Mantener dicha demanda depende de muchos factores como son: Presupuesto, Combustible, Personal técnico, Repuestos, Planificación, la empresa realizo una restructuración de personal. Cambio en las estructuras Gerenciales Capacitación del personal Proyectos de cambios de control en las unidades de mayor aporte al sistema como son: Scada de Generación (FIGURA 5.7 GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL BLOQUE 16) Scada de Distribución que a un sigue teniendo problemas en su configuración Protecciones para la liberación de carga automático, esto significa que por disparo de unidades que mayor carga aportan al sistema, o por temperatura de las mismas con esto se evita que se pierda producción, y lo que hace es liberar carga del sistema como son bombas de agua de reinyección. Sistemas de protección ante la presencia de una anomalía en el sistema enviaran una señal a los dispositivos de apertura los cuales interrumpirán de forma permanente el flujo de energía y aislando la falla del sistema, estos interruptores tienen la capacidad de operar en fracciones de segundo. El esquema tiene tres pasos de despeje de carga definidos por la variación de la corriente que fluye en la interconexión NPF SPF (ver tabla 5.7): 121

148 TABLA 5.7 TRES PASOS DE DESPEJE DE CARGA Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Este esquema (Figura 5.8) funciona con la comunicación entre el relé UR X-1053Q3 que realiza las funciones lógicas de sobrecorriente y envía señales a los relés esclavos X- 2052F15, X-2934-A que mediante unión física de los contactos de salida con entradas digitales a los relés 469 (protección de motores) despejan la carga señalada: FIGURA 5.8 ESQUEMA DE COMUNICACIÓN NPF Y SPF Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 122

149 Esquema de Despeje por Frecuencia Basado en el valor de frecuencia que alcanza el sistema ante la salida no planificada de generación. La programación de salida de equipos se la realiza directamente en los relés 469 de protección de motores, ver tabla 5.8. TABLA 5.8 ESQUEMA DE DESPEJE POR FRECUENCIA PASO FRECUENCIA BOMBA - MOTOR SUMATORIA RELE UBICACIÓN HZ DELAY TAG HP DISPONIBLE HP MW PROGRESIVA seg P-2079-T 1500 GINTA A M seg P-2079-K 1500 IRO A M P-2079-B 1500 WIP M seg P-2119-H 3000 SPF M P-2079-O 1500 WIP M 469 P-2079-G 1500 AMO B M seg P-2119-K 3000 SPF M P-2079-L 1500 AMO B M 469 P-2079-R 1500 DAIMI A M seg P-2079-P 1500 DAIMI A M 469 P-2119-E 3000 SPF M P-2119-E 3000 SPF M 469 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín Esquema por Sobre- temperatura Basado en la temperatura crítica que alcanzan las turbinas de NPF G-1170A y G-1170B cuando existe salida no planificada de generación. Los settings de temperatura establecidos para el esquema de sobre-temperatura son: paso temporizado a 5 segundos: 1515º Fahrenheit paso instantáneo: 1535º Fahrenheit El paso instantáneo a 1535º Fahrenheit se establece con una compuerta AND para dos contactos de ingreso de temperatura: Si el contacto a 1515º F se encuentra cerrado y el 123

150 contacto a 1535º F se encuentra cerrado entonces realiza la función lógica para el despeje de equipos instantáneamente. Desde entonces el sistema se ha venido a estabilizarse, pero aún se sigue teniendo fallas como son: Corrosión en las líneas que aún no se ha podido controlar Combustible fuera de especificaciones que ocasionara su reproceso o contaminación de bacterias lo cual existe taponamiento en los sistemas de filtrado. Caliches en las tuberías de producción Fugas de gas en las líneas de los compresores de las Facilidades del Sur, lo ocasiona frecuentemente paro de la unidad y pérdida de carga del sistema, pero esto significa que las condiciones de carga en las turbinas del NPF, las cuales comanda el ingreso y salida de equipos de producción por el modo de operación. Nuestra gestión como operador de Generación Eléctrica se realizó un informe de todas las novedades que se tiene en el área, el cual fue enviado al Coordinador vía mail. Gracias a esto se pudo realizar una reunión el 15 de febrero del 2011 a la 11am para tratar como se puede solucionar algunos de estos problemas lo más urgente posible, entre ellos estuvieron los departamentos: Gerencia, Seguridad Industrial, Recubrimiento, Soldadura, Químicos, Mantenimiento, Inspección Técnica, Medio Ambiente, Energía, Coordinador de Planta Topping y departamento de confiabilidad, para analizar los problemas planteados y los que puedan salir de esta reunión y que posibilidades existe en realizar de inmediato y que se puede implantar a corto plazo. Entonces las tentativas i/o implementar fueron: 124

151 Tentativas Poner en marcha de inmediato el plan de mantenimiento de Overhaul de los motores auxiliares para recuperar su aporte efectivo. Implementar detectores de gas, en los compresores y acumuladores en el SPF y NPF y obtener una señal audible para poder actuar de inmediato. Colocación de líneas independientes de drenaje de condensados desde los compresores de presión alta, para evitar conflicto con los compresores de presión intermedia. Realizar medición de espesores de las líneas de gas y establecer un procedimiento para se cumpla periódicamente. Plantear objetivos en la generación de energía a gas, que es evitar la quema lo menos posible en la TEA (mechero). Actualización de procedimientos en todas las áreas SGI (sistema de gestión integrado). Chequear urgente los rangos de emisiones de gases al medio ambiente que generan actualmente las turbinas del NPF, que operan a Diesel los cuales que con carga alta no entran en rango. Implementadas Se puso en marcha un plan piloto de inyección de inhibidor de corrosión a la líneas de gas de los compresores (esto se realizó por las frecuentes fugas líneas de gas de los compresores lo cual significaba la salida de equipos). Se implementó nuevos medidores de gas el manifold de la entrada hacia los generadores Waukesha, turbina en el SPF y en el NPF en el manifold de los generadores Waukesha para tener datos reales en los informes que se envía diariamente. 125

152 Despeje de carga por sobre-temperatura en las turbinas del NPF. Despeje de carga por frecuencia en los equipos de producción como son las bombas de 1500 y 3000HP en NPF y SPF 126

153 CAPÍTULO VI

154 CAPÍTULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1. CONCLUSIONES Se evidencia que no existe un seguimiento sobre los planes de mantenimiento de los generadores auxiliares. No se cumple con los mantenimientos mayores como son a partir de las horas de operación de generadores Waukesha. No cuenta con un sistema redundante de señales de disparo las Turbinas LM-2500 de NPF y SPF. El Sistema Scada de Distribución no es confiable y sigue teniendo problemas en su configuración No existe un plan de capacitación continua al personal de operación. Chequear urgente los rangos de las emisiones de gases al medio ambiente que generan actualmente las turbinas del NPF, que operar a Diesel los cuales con cargas altas no entran en rango de acurdo a la norma AM RECOMENDACIONES Actualización el sistema de control Netcom 5000 con un sistema más robusto, a nueva versión 129

155 Implementar un sistema redundante de señales de disparo Solicitar que se mejore el sistema de SCADA ELECTRICO para que sea confiable. Cumplir con los mantenimientos programados sin prórroga a menos que sea emergente su funcionamiento por unas horas más. Monitorear permanente las señales de RTD s en el HMI de Sistema SCADA de GENERACION de las turbinas. Implementar un plan de capacitación continua al personal de operación. Capacitación cruzada entre los operadores de generación Gas & Diesel y operadores de Generación a Crudo. 130

156 BIBLIOGRAFÍA Enciclopedia General Electric; Power Systems Business LM-250 Gas Turbine- Generation Set 60 HZ. Operation & Maintenance Manual. Sistema de Gestión Integrado Repsol. (Procedimientos) Stewart & Stevenson International, Inc; Technical Product Specification Manual Stewart & Stevenson International, Inc; Gas Turbine Power Solar Turbines; Systems Operator s Guia. Waukesha Engine Division, Operation & Maintenance Manual. Waukesha Dresser Service Bulletin. Models VHP7100GSI; 1050 KW, 1200 RPM 4160/2400V, 3Q Enercomn Engineering, Inc; Operation and Maintenance manual Compiled For: Waukesha Power System. Fotografías del Proceso y PCR, MCC

157 GLOSARIO DE TÉRMINOS API Escala de densidad utilizada por el American Petroleum Institute, que es una medida indirecta de la densidad relativa del petróleo Actualmente se utiliza MAXIMO versión 5.2. Alineación: Posición en la cual las líneas centro de dos ejes deben ser lo más colineales posibles, durante el tiempo de operación normal de la máquina. Operación que se realiza con un equipo electrónico. Análisis de aceite: Consiste en tomar muestras de aceite y llevarlas a un laboratorio. Balanceo: Es el ajuste de la distribución de masa de un elemento rotativo, así la fuerza en los rodamientos debido a los efectos centrífugos son reducidos a pequeños valores. El rotor está balanceado si el centro de la distribución de masa coincide con el centro de rotación; el balanceo reduce el consumo de energía en las máquinas, reduce los niveles de vibración e incrementa la vida de los rodamientos. Operación que se realiza con un equipo electrónico. Blowers (ventiladores): Es un equipo que transmite energía para generar la presión necesaria con la que mantiene un flujo continuo de aire. Bombas: equipo rotativo que sirve para transportar fluido (crudo, agua) de un lugar a otro generando presión y velocidad en el fluido. BS&W Cantidad de agua y sedimentos contenido en una muestra de petróleo Calibración: Es el grupo de operaciones que establecen, bajo condiciones específicas, la relación entre valores indicados por un medio de medición o por un sistema de medición, o valores representados por una medida materializada, y los correspondientes valores conocidos de una magnitud medida. Por valores conocidos se entiende, comúnmente, los valores verdaderos atribuibles a los patrones y equipos usados como referencias en la calibración 132

158 Certificación: En la certificación la verificación o calibración de los instrumentos patrones son realizadas por un centro o laboratorio acreditado. CFC: Clorofluorcarbonos CMMS: Computer Maintenance Management System, que en español significa sistema de administración de mantenimiento computarizado. Compresores: Un compresor es una máquina de alta presión que eleva la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores, que se utiliza en los equipos de instrumentación y otras actividades en el proceso. CONELEC: Consejo Nacional de Electricidad Coupling.- Unión, acople, dispositivo de conexión. DCS Distribuited Control System. (Sistema de Control Distribuido) DCS: Sistema de Control Distribuido es aquel formado por el software y el hardware necesario para realizar el control automático de los procesos en base a la información recibida de los instrumentos de campo. Además proporciona al operador información en tiempo real de las variables de los proceso así como del estado de cada uno de los equipos y sistemas que lo conforman. Enfriadores de bombas: Es un intercambiador de calor que es utilizado para enfriar el fluido de refrigeración de los sellos mecánicos. Equipo de protección personal: es el equipo destinado a ser utilizado por el trabajador para que le proteja de uno o varios riesgos que puedan amenazar su seguridad o su salud en el trabajo. Equipos estáticos: Son aquellos equipos que tienen una función específica y trabajan sin ningún movimiento (vessels, válvulas, ductos y tuberías). Equipos rotativos: Son aquellos equipos que tienen una función específica y sus elementos trabajan a diferentes revoluciones por minuto. (Bombas, motores eléctricos, 133

159 motores de combustión interna, enfriadores de bombas; enfriadores de gas; blowers.). Está dotado de una serie de máquinas y herramientas como son: banco de pruebas de motores, balanceadora, esmeril, puente grúa, además consta de un área de lavado y otra destinada a la bodega. Está dotado de una serie de máquinas y herramientas como son: Torno, fresadora, taladro radial, rectificador, lapeadora. Exactitud: Es la cercanía con la cual la medición de un instrumento se aproxima al valor real de la variable medida. Falla: Es la terminación de la habilidad de un sistema, equipo, parte para realizar una función requerida (ISO14224) Flujo: Fluido en movimiento. IEDs: Dispositivos electrónicos inteligentes (relés) Incertidumbre: Rango o intervalo dentro del cual se espera que caiga el valor verdadero con un nivel de confianza establecido. Intercooler (enfriadores).- Es un intercambiador de calor que refresca el aire de admisión del motor mediante el agua de enfriamiento (LT). KELTRONIX Sistema de control de Bombas Eléctrosumergibles kv: Kilovoltio, unidad de medida de tensión/voltaje. Laboratorio de Lapeado: Es un espacio cerrado en el que se recuperan los sellos mecánicos, mecanizando las caras y verificando que los elementos internos del mismo se encuentren en buen estado. Lapeado: Es la rectificación de las caras estática y rotativa de un sello mecánico. LSH Level Switch High LSHH Level Switch High High LSL Level Swith Low LSLL Level Swith Low Low 134

160 LT: baja temperatura. Mantenimiento Predictivo: Esta basado en la determinación del estado de la máquina en operación: La técnica está basada en el hecho que la mayoría de las partes de la máquina darán un tipo de aviso antes de que fallen. Para percibir los síntomas con que la máquina nos está advirtiendo se requieren varias pruebas no destructivas, tales como análisis de aceite, análisis de desgaste de partículas, análisis de vibraciones y medición de temperaturas. MASC: Medio ambiente, seguridad y calidad. MAXIMO: Es el CMMS que se emplea en la administración del Mantenimiento de todos los equipos e instalaciones del Bloque 16, área de Tivacuno estación de Shushufindi y estación de Pompeya. MAXIMO: Software de Gestión de Mantenimiento MCC: Centro de control para motores eléctricos. Medición de flujo: es medir la cantidad de fluido en unidad de tiempo que pasa a través de un ducto; esto se lleva a cabo con un equipo electrónico el cual consta de dos sensores y de un software. Monitoreo de Temperaturas: Consiste en medir la temperatura de los equipos para detectar alguna posible falla. Monitoreo de vibraciones: Es medir la vibración en los equipos lo cual se lleva a cabo con un equipo electrónico el cual consta de un acelerómetro, analizador y un software. Una vez tomadas las mediciones se procede con el análisis y la generación de avisos de deficiencia respectivos. Moto -generador: Grupo electrógeno formado por un generador eléctrico accionado por un motor de combustión interna. Motores de combustión interna: Es una máquina que obtiene energía mecánica 135

161 directamente de la energía química producida por un combustible que se combustiona dentro de una cámara. Motores eléctricos: Es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía eléctrica en energía mecánica. Muestreo de aceite: sirve para proteger a los equipos dinámicos de cualquier falla por lubricación, el cual consiste en ir al sitio de trabajo del equipo, tomar una muestra de aceite y realizar una inspección visual. MV: Medio Voltaje (hasta 35KVAC) Nivel de Confianza: Indica la probabilidad de que el rango acotado incluirá el valor verdadero de la cantidad que está siendo medida. OCP Oleoducto de Crudos Pesados Ochos (Juntas mixtas).- Es un elemento en forma de ocho que en el un extremo tiene una junta ciega para aislar tramos de tubería y en el otro tiene una junta abierta para dejar pasar fluido. OFI: Oil Fault Interruptor-Interruptor de falla en vacío inmerso en aceite dieléctrico. OIL SW: Switch, interruptor sumergido en aceite dieléctrico para apertura sin carga. OT: Orden de trabajo, especifica una tarea en particular que se cumplirá y la mano de obra y materiales necesarios para ejecutar el trabajo. Cuando se crea una orden de trabajo en MAXIMO, se inicia el proceso de administración de mantenimiento y se crea un registro de historial del trabajo solicitado y realizado. Plan de Emergencias: Es una herramienta que permite actuar en forma rápida y efectiva para poder controlar cualquier tipo de crisis, sea está producida por acción de fenómenos naturales, falla humana, corrosión, falla de equipos, etc., para salvaguardar la integridad física de las personas, el cuidado del ambiente y las operaciones. PLC Programable Logic Controls. (Control Lógico Programable) 136

162 PLC: Controlador Lógico Programables son sistemas de cómputo de tipo industrial que determinan el estado de cada una de sus entradas, y en base a la programación residente en su memoria, origina los estados de sus salidas. En nuestro caso forman parte del sistema de seguridad operativa de los procesos Precisión: Es el grado de concordancia o repetitividad entre los resultados. Producción Bruta Es la constituida por los volúmenes de Petróleo Crudo entregados por la Contratista a PETROECUADOR y al OCP, medida en el Centro de Fiscalización. Producción Neta Es la Producción Bruta excluyendo los volúmenes de Diluyente, esto es el Petróleo Crudo producido en los Campos. PSV Pressure Swith Valve RBM Reliability Base Maintence RIESGO: es la posibilidad de ocurrencia de un daño determinado. SCADA: Sistema de supervisión, control y adquisición de datos. Scada: Supervisory Control And Data Adquisition", es decir: Supervisión Control y Adquisición de Datos. Es una aplicación de software especialmente diseñada para funcionar sobre un ordenador, proporcionando al operador información en tiempo real de las variables de los proceso así como del estado de cada uno de los equipos y sistemas que lo conforman. SDV Shut Dow valve Sellos mecánicos: Es un elemento mecánico que sirve para evitar que salga el fluido a ser bombeado al medio ambiente, sella las bombas entre el eje y la carcasa. SF 6: Hexafluoruro de Azufre Skillers (Juntas Ciegas): Es un elemento que se utiliza para aislar tramos de tubería. SOTE Sistema de Oleoducto Transecuatoriano Strainers y conos de bruja (Filtros): Son elementos utilizados para filtrar y retener 137

163 impurezas de un fluido, sirven de protección a un equipo SW-GEAR: Switchgear módulo para recepción y distribución de fuentes de energía, turbinas, generadores, transformadores. Taller de Mantenimiento Mecánico: es un espacio cerrado para prestar un servicio a los equipos rotativos y estacionarios del Bloque 16 en los diferentes tipos de mantenimiento. Taller de Máquinas herramientas: es un espacio cerrado para prestar un servicio a los equipos rotativos y estacionarios del Bloque 16 en los diferentes tipos de mantenimiento. Trazabilidad: Se entiende como la propiedad de una medición o del valor de un patrón, de estar relacionado a referencias establecidas, generalmente patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena continua de comparaciones, todas ellas con incertidumbres establecidas Trhust chamber, es una cámara de empuje utilizada para soportar el esfuerzo axial del eje principal en las bombas centrífugas. Turbogenerador: Grupo electrógeno formado por generador eléctrico accionado por una turbina. UPS: Uninterruptible power supply UR PC: Relé de protección inteligente-digital Válvulas: Sirven para obstruir, direccionar y controlar el flujo en una línea de flujo. Verificación: Es una acción preventiva mediante la cual los instrumentos son examinados para determinar si sus mediciones están dentro de los límites de error definidos. Vessels: Sirven para almacenar y/o procesar fluidos como agua, crudo, gas, etc. VFI: Vacuum Fault Interrupter-Interruptor de fallas en vacío, Inmerso en SF-6 para apertura con carga de forma manual y automática. Vibración: es la oscilación de un objeto alrededor de un punto de equilibrio. Viscosidad Resistencia de un fluido a fluir. 138

164 ANEXOS

165 ANEXO 1

166 ANEXO 1.1 SISTEMA DE COMBUSTIBLE A GAS

167 HOJA TÉCNICA A 1.1 SISTEMA DE COMBUSTIBLE A GAS Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 142

168 ANEXO 2

169 ANEXO 2.1 NORMA ASTM D 2880

170 145

171 146

172 147

173 148

174 149

175 150

176 151

177 ANEXO 2.2 CROMATOGRAFÍA DE ANALISIS DE GAS

178 TABLA A 2.1 CROMATOGRAFÍA DE ANALISIS DE GAS Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 153

179 NORMA A 2.2 EMISIONES DE GASES AM

180 155

181 156

182 157

183 158

184 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 159

185 ANEXO 3

186 ANEXO 3.1 INFORME DETALLE ORDENES DE TRABAJO

187 TABLA A 3.1 MANTENIMIENTO 2500 HORAS Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 162

188 TABLA A 3.2 MANTENIMIENTO 5000 HORAS 163

189 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 164

190 TABLA A 3.3 MANTENIMIENTO HORAS 165

191 Fuente: Repsol YPF Elaborado por: Luis Espín 166