Tendencias tecnológicas en O&G Introduciendo ABB

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3 Hernán Kavaliauskas, HUB Oil, Gas & Petrochemical Manager LAM Region, 27 de Mayo 2015 Tendencias tecnológicas en O&G Introduciendo ABB Slide 3

4 Un líder global en tecnologías de potencia y automatización Posición de liderazgo en los principales negocios ~140,000 empleados $ 40 Mil Millones Facturación (2014) Presente en ~100 countries Formada en 1988 Fusión de dos compañías de ingeniería, una suiza (BBC, 1891) y otras sueca (ASEA, 1883) Slide 4

5 Argentina, Uruguay, Bolivia & Paraguay Nuestra presencia local La Paz y Santa Cruz de la Sierra, Bolivia 30 empleados Montevideo, Uruguay 30 empleados Planta Valentín Alsina, Buenos Aires 650 empleados Planta Bella Vista, Tucumán 175 empleados Oficina comercial, Rosario 5 empleados Slide 5

6 Soluciones integradas y servicios multidisciplinarios Para toda la cadena del Petróleo, Gas y Petroquímica Upstream Automatización y Control de Pozos Medición y Analítica Optimización de procesos Operaciones integradas y salas de control Sistemas de Potencia Slide 6 Midstream Downstream SCADA y telemetría Automatización y control de procesos Transferencia de custodia Control avanzado y optimización Generación y gestión de energía Seguridad de procesos Telecomunicaciones Integración Eléctrica Automatización y control Gestión de información y energía Electrificación Embalaje y palatización (robótica) Sistema de proceso / detección de fugas

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8 ARABB-PAIS-Fernando Rodríguez Palazzo Seminario Oil & Gas xA Electrical Control System Integración Eléctrica: La Evolución de los Sistemas de Control Slide 8

9 Qué significa Integración Eléctrica? Todo Proceso Industrial Requiere Energía Toda Planta necesita Subestaciones que deben ser controladas Sistema de Control Eléctrico = Tomar Control de las Subestaciones Distribución de Potencia: Interruptores, Transformadores, generadores Consumidores de Energía: Motores de Baja y Media Tensión Slide 10

10 Qué significa Integración Eléctrica? Integración de los sistemas eléctricos Integration of Process Automation and Power Automation into one system Process Automation Process Instrumentation Measurement and control of pressure, temperature, flow Process Electrification Monitoring and control of motors, pumps, fans Power Automation Substation Automation protection, control and monitoring of generators, transformers, switchgears Power Management advanced control of power generation and distribution Slide 11

11 Qué significa Integración Eléctrica? Componentes Eléctricos de la Planta Sistema Eléctrico Grid connection Power Generation Generator Protection & Control IEDs Transformer Transformer HV Automatización de Procesos MV LV Transformer Transformer Protection & Control IED Electrif. LV Electrif. Motor Electrif. Variable Process Switchgear Process Controller Process Speed Drive LV/MV Motor: Protection & Control IED Electrif. ProtectionElectrif. Variable Process& Control ProcessSpeed IED Drive ½ Process: Motors interlocks, logics ½ Electrical: energy consumption, maintenance Slide 12

12 Desafíos Resolver el el caso del motor Hardwired connection or hand-made communication? Additional power meters Instrumentation MV/LV Switchgear Drives Motor starters Protection & Control IEDs Process Automation System Electrical Control System Slide 13

13 Desafíos Aumentos de los Costos de Operación y Mantenimiento Slide 14

14 Desafíos Disponibilidad Decreciente!? X! Slide 15

15 Desafíos Seguridad para el Personal Slide 16

16 Los desafíos de hoy Mayor presión por operaciones eficientes Slide 18

17 800xA Electrical Control System Único Sistema: Control de Procesos y Control Eléctrico Slide 19

18 800xA Electrical Control System Beneficios tanto en sistemas combinados como separados Reduce costs Investment and operational Increase plant availability and safety Energy efficiency Slide 20

19 800xA Electrical Control System Actuando cómo ECS separado 1. Electrical SCADA system for industrial plants Remote operation and supervision Alarm and events with SoE (Sequence of Events); Reports Automatic upload of disturbance record files Remote maintenance and parameterization Electrical protocols : IEC 61850; Modbus; IEC- 104/DNP-3* (* using 3rd party OPC connection and CI boards) Protection & Control IEDs Slide 21

20 800xA Electrical Control System Actuando cómo ECS separado 1. Electrical SCADA system for industrial plants 2. Integrated electrical SCADA and power management logic Load shedding Active and reactive power control Generator control Busbar synchronization LV Switchgear Drives Motor starters Protection & Control IEDs Slide 22

21 800xA Electrical Control System Actuando cómo ECS separado 1. Electrical SCADA system for industrial plants 2. Integrated electrical SCADA and power management logic 3. AC 800M stand-alone for small projects Stand-alone power management system Essential substation automation * LV Switchgear Drives Motor starters Protection & Control IEDs * Horizontal communication to IEDs via GOOSE and Vertical communication via MMS for standard data objects and SoE for breaker and switch commands Slide 23

22 Beneficios como ECS separado Redución de costos en infraestructura eléctrica y de automatización Reduce costs Avg. ~20m Avg. ~30m Avg. ~30m 20 wires / connection 5 wires / connection 2 wires / connection Large AC 800M S 800 MV PLC IO LV Slide 24

23 Beneficios como ECS separado Redución de costos en infraestructura eléctrica y de automatización Reduce costs Avg. ~30m Avg. ~30m Fiber Optic Profibus Thin Only communication cables (simplified installation) Avg. ~5m Switch AC 800M MV PLC Switch LV Simpler design and test of MV/LV cubicles Simpler interface with automation No IO cabinets Slide 25

24 Beneficios como ECS separado Redución de costos en infraestructura eléctrica y de automatización Reduce costs Savings on cabling and infrastructure costs, automation, and man-hours to engineer and test/commission (excluded switchgear) Example of plant: 10 substations; Medium voltage: 150 cubicles; Low voltage: 2000 motors, 100 drives Cost summary Unit Hardwired IED Cables and trays total cost US$ , ,32 Automation project total cost * US$ , ,49 Man-hours total cost US$ , ,52 TOTAL COST US$ , ,33 TOTAL SAVINGS US$ ,88 28,38% * includes computers, switches, cabinets and IED costs Slide 26

25 Beneficios como ECS separado Cronograma de proyecto reducido Enfoque típico de bahía Reduce costs 800xA Slide 27

26 Beneficios como ECS separado Optimización de la documentación del Proyecto Sin IOs cableadas Reduce costs Hardwired Cabinet IO: FAT and commissioning Cable reports list and substation Cabinet assembly Drawings drawings (1 by 1) (cable I/O List trays) with allocation to cabinets IED configuration software IO: Substation assembly projects Network (cable diagram trays: only IED location fiberoptic) on Bay typicals substations I/O List What happens if a late change is needed? Slide 28

27 Beneficios como ECS separado Cambios de último momento durante el comisionado Enclavamiento cableado (Ej: 30 transformadores de MT) Man-hours Reduce costs hours a Hardwired 0 GOOSE Slide 29

28 Beneficios como ECS separado Cambios de último momento durante el comisionado Enclavamiento cableado (Ej: 30 transformadores de MT) Reduce costs Man-hours 40 SCD hours Bay typicals I/O List Hardwired 20 GOOSE Slide 30

29 Beneficios como ECS separado Mantenimiento remoto para una más rápida resolución de fallas HV subst. Spring charger mechanism! Increase plant availability and safety 34.5 kv REF615 MV subst. REF615 Wrong Parameterization 3rd trip within a month: recurrent problem Slide 31

30 Beneficios como ECS separado Mantenimiento remoto para una más rápida resolución de fallas HV subst.! Increase plant availability and safety 34.5 kv REF615 Remote parameterization Only with IEC61850 MV subst. Sobrecarga do motor Sobrecarga do motor Sobrecarga do motor Trip Trip Trip REF615 Total length process stopped: Parameter: 0,5h repair + 4h ramp-up = 4,5h: 50% savings $$ Spring: 2h repair + 0h ramp-up SMS (no production stop) = $$$$ Slide 32

31 Beneficios como ECS separado Gestión de Activos para el equipamiento eléctrico Increase plant availability and safety Slide 33

32 Beneficios como ECS separado Flujo de información de mantenimiento reducido y estandarizado Increase plant availability and safety 1. Problem detetcted by real-time condition monitoring 2. Is workorder already scheduled? 3. Submit fault order to CMMS 4. Workorder automatically added and scheduled in CMMS 5. Corrective action taken. Operations notified. True predictive maintenance Cross plant collaboration Operations - Maintenance Reduced time to repair Automatic object synchronization Secure network connection Slide 34

33 Beneficios como ECS separado PMS (Power Management System) Prevenir blackouts Fast load shedding Generator trip In 3 ms with IEC61850 Shed Shed Slide 35

34 Beneficios como ECS separado Mejor visualización de la distribución de energía a lo largo de toda la planta Energy efficiency Grid connection Motor control Low voltage Protection and control IEDs Drives Motors Generators Generator Transformer High Voltage Medium voltage Drives 1. Precise real-time measurement in grid connection Power meters 2. Measure energy distribution in each production area Measurements from protection relays 3. Detail measurement down to LV/MV motors Measurements from motor starters Slide 36

35 800xA Electrical Control System Actuando en forma combinada con el DCS 4. Complete Process and Electrical Control system Instrumentation LV Switchgear Drives Motor starters Protection & Control IEDs Slide 37

36 Beneficios del ECS integrado al DCS 800xA integrado con Procesos vs. 800xA solo eléctrico Reduce costs MUSD % Savings 1 MUSD Others Services Switches Computers Panels Software ABB Hardware ABB 0.50 Slide FCM original FCM integrated

37 Beneficios del ECS integrado al DCS Costos de Instalación reducidos Reduce costs Solved motor issue by combining both systems Fieldbuses IEC Instrumentation MV/LV Switchgear Drives Motor starters Protection & Control IEDs Process Automation Electrical system Slide 39

38 Beneficios del ECS integrado al DCS Operaciones con mayor eficiencia energética Energy efficiency Plant KPI: from ton/h to ton/kwh profitability Slide 40

39 Beneficios del ECS integrado al DCS Operaciones con mayor eficiencia energética Energy efficiency Slide 41

40 800xA Electrical Control System Desde AT a BT en el mismo sistema Grid connection Power Generation Generator Protection & Control IEDs Transformer Transformer HV Transformer Protection & Control IED MV LV Transformer LV Switchgear Motor Controller Protection & Control IED Variable Speed Drive Protection & Control IED Variable Speed Drive Motors Slide 42

41 800xA Electrical Control System for IEC61850 Integración Vertical y Horizontal 800xA system Connection through OPC Server (MMS) Substation operation and supervision system network Disturbance recording automatically uploaded to OPC Server AC800 M controller GOOSE MMS IEC Remote configuration and parameterization through Ethernet network Connection through AC800M (MMS and GOOSE) Same controller for Process and Electrical Using CI868 board for both MMS and GOOSE Substation operation and supervision Power Management applications: Load Shedding, Power Factor Control, Power Demand Monitoring Slide 43

42 800xA Electrical Control System Integración de motores de MT/BT con PROFIBUS/PROFINET AC800 M controller with CI871 (PROFINET) CI854 (PROFIBUS) 800xA for motor control: Traditional switchgear like MNS, with UMC100 Intelligent switchgears like MNSiS or INSUM Preconfigured fieldbus libraries for electrical equipment Cyclic communication: Process information; start/stop commands Motor starters MV/LV Switchgear Drives Acyclic communication (for PROFINET): Drive status and parameterization Advanced Asset data Time stamps from the devices Slide 44

43 800xA Electrical Control System Gama complete de productos de ABB Reduce project risk with ABB portfolio: Low Voltage products and switchgears Motor starters, Soft starters, Drives, MNS etc. Low Voltage intelligent switchgears MNSiS and INSUM Medium and high voltage products and systems Relion IEDs for power automation Slide 45

44 Base Instalada Over 100 installations worldwide Reference list ECS & PMS 800XA Slide 46

45 Preguntas Slide 59

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47 Guillermo Gamaleri, Business Development Manager, 27 de Mayo 2015 Importancia de la medición On-Line Novedades y Aplicaciones Slide 61

48 Medición On-line/On-time (Real Time) Agenda Ventajas de la medición On-line/ On-time (Real Time) DistintasTecnologías y equipamientos Diferencias entre sistemas de medición. Distintos tipos de aplicaciones en los procesos 5/28/2015 Slide 62

49 Analizadores On-line/On-time (Real Time) Ventajas Los procesistas buscan optimizar los resultados de la planta. Se obtienen herramientas para operar el proceso de manera óptima para reducir al máximo los costos y obtener el producto de calidad. Aumenta la velocidad en la medición, se optimiza el consumo de energía y servicios Se reducen los análisis de laboratorio y cantidad de muestras de planta (que en algunos casos pueden resultar fallidos ) Se reduce la cantidad de personas en planta y los riesgos de accidentes,por extracción de muestras tóxicas y en lugares de riesgo y poco accesibles. Se reduce el tiempo insumido del Dto de SSO en desarrollar métodos y técnicas en Seguridad. Se garantiza estabilidad y reducción del impacto ambiental. Se optimiza el rendimiento de la materia prima ($) y se reduce el consumo de catalizadores ($) y componentes reactivos. Se extiende la vida útil de la planta. Se optimiza el producto en su fase inicial, intermedia y final, se minimiza el uso de plantas Blending para lograr los resultados finales de calidad esperado. 5/28/2015 Slide 63

50 Analizadores On-line/On-time (Real Time) Línea CGA (Continuous Gas Analyzer) Analizadores ópticos y/o combinados con celdas de medición convencionales (TCD- FID- P-mag, Zr) Utilizados en la medición de concentraciones de gases de procesos como también en CEM s AMBIENTALES integrados por completo en ABB Argentina en su planta de Valentin Alsina. Estos analizadores poseen alta confiabilidad, repetitividad, exactitud y fácil operación, calibración y mantenimiento ya que dependiendo del modelo elegido no necesitan el uso de PATRONES de CALIBRACIÓN, utilizan Celdas de calibración incorporadas en el Hardware. 5/28/2015 Slide 64

51 Analizadores On-line/On-time (Real Time) Medición de O2 Laser Transmisor Brida de purga Receptor Luego de una explosion ocurrida en una planta en Texas,se determinó que el causal del incidente fué la acumulación de O2 en una curva en un tramo de la línea de RV. Conexionado Las condiciones de medir O2 de manera confiable en un circuito RV era muy compleja. El método no debía ser extractivo y la medición debía ser representativa y en tiempo real. Alimentación El LS4000 está diseñado para cumplir con estos requisitos. Salidas analógicas Salidas digitales Entradas analógicas Ethernet 5/28/2015 Slide 65

52 Analizadores On-line/On-time (Real Time) Alta Tecnología FT IR/NIR Analizadores FT IR/ NIR utilizados para medición ON_LINE de las variables más difíciles de medir y de cálculos más complejos de realizar en procesos tales como: CDU Crude Distillation Unit VDU Vacuum Distillation Unit HCK Hydrocracker Unit DCU Delayed Coking Unit FCC Fluid Catalytic Cracker HDS Hydrodesulphurization Unit CCR Continuous Catalytic Reformer ISOM Isomerization Unit HFU HF Alkylation Unit OFF-SITES Main Fuels Blending NSC Naphtha Steam Cracker (Olefins) 5/28/2015 Slide 66

53 Analizadores On-line/On-time (Real Time) FTPA2000-HP260-HP360 MB3600- TALYS Blending de producto final Gasolina & Diesel Nafta Feed & Conversion Units CCR, HDT, ISOM, NCC HF Alkylation HF, ic4, Olefinas Crudo, Aceites base & Upgrader Units CDU, HCK, FCC, LBU, RDS Provee Mediciones de multi-propiedades fisico químico en tiempo real. RON, MON, Cetano, ASTM D86 Distillation, T95, E70, E100, Cloud Point, Freeze Point, Pour Point, Aromaticos, Benzeno, KV40, PIONA, RVP etc Multiples mediciones de Corrientes por análisis. Completa economía en optimización de modelos. Modelos aplicables específicos para cada proceso de acuerdo al desarrollador (Ej.standard UOP) 5/28/2015 Slide 67

54 Analizadores On-line/On-time (Real Time) FTPA2000-HP260-HP360 MB3600- TALYS Nafta. PIONA %, C-Totales y número de Carbono, D86 Distillation Blended Gasoline and Gasoline Blending Components. RON, MON, Aro, Bnz, Olef, Oxy, E70, E100, E150, RVP Blended Diesel and Diesel Blending Components. CN, CI, CP, FP, Aro, T95, E360, PP, CFPP Kero, Jet-A1 and Middle Distillates. Freeze Pt, Aro, T90, Hydrogen Content, FP, KV40, KV100 Heavy Feeds. API, Conradson Carbon, Hydrogen Content, Viscosity Crude Feed. API, TAN, TBP Curve, [N], [S] 5/28/2015 Slide 68

55 Analizadores On-line/On-time (Real Time) TALYS ASP500 Salvo aplicaciones con Silica y cerámicos, el TALYS ASP 500 es un analizador espectrómetro NIR que puede ser utilizado en TODO tipo de industria: Puede medir: Inorgánicos: NH3 CL NaOH SO4H2 NO4H Acrilonitrilo Petroquímica: Etileno Propileno---Benceno--- Estireno. Agroquímicos, fertilizantes, insecticidas, herbicidas. Polímeros: Polietileno, noeprene, poliuretano. Oleoquímicas: aceite de soja, ácido esteárico. Militar: Nitrocelulosa, nitroglicerina, nitrato de amonio. Perfumería: bencil Benzoato, acetileno, vainilla. Gases industriales: N2, O2, Acetileno, NO2 En procesos Batch los volúmenes son mas pequeños, los insumos de costo elevado y el riesgo del NO-reproceso es mayor, el TALYS ASP500 es una alternativa excelente por sus prestaciones, poco mantenimiento y con todas las ventajas del analizador de laboratorio, ya que su Corazón es el espectrómetro ABB MB3600. Comunicaciones MODBUS TCP Ethernet. Operación por display local y configuración por software. No requiere mantenimiento. No está sometido al medio agresivo (por uso de FO). Una sola corriente de medición. 5/28/2015 Slide 69

56 Analizadores On-line/On-time (Real Time) Alta Tecnología PIR/PUV PFO3372 FO: utilizado en procesos donde la muestra es altamente cáustica ó ácida, colocando una celda con fibra óptica de hasta 120 mts de distancia. PIR3502 No utiliza consumibles tales como reactivos requeridos para un titulador de laboratorio u On-line. PUV3402/PIR3105: Diseñado para realizar mediciones complejas en plantas de ácidos, vinilos, anhídrido Maleico, Fluorídrico etc. Puede medir componentes tales como: Ácido clorhídrico HCl Ácido fluorhídrico HF Phosgene (COCl2), Chlorine (Cl2) y Sulfhídrico (H2S). Puede medir contenido de NaOH y humedad en una corriente gaseosa. 5/28/2015 Slide 70

57 Analizadores On-line/On-time (Real Time) Cromatógrafos PGC5000: Siendo el más confiable Cromatógrafo del mercado, Con pantalla Touchscreen, y amplia variedad de señales de salida (MODBUS, Ethernet, 4~20 ma) a través de módulos standard (WAGO- MOXA). El PGC5000 puede combinarse de modo tal de usar hasta 3 hornos de análisis con solo un controlador, ahorrando la compra de tres equipos. Gran variedad de detectores para la determinación de todo tipo de componentes, inclusive gases raros con el nuevo Detector de descarga de barrera de He. Con un potente software para calcular índices de laboratorio en cada análisis. PGC1000/NGC82xx: Nacido para uso en la medición de gas natural, el NGC82xx totalmente integrado y de fácil instalación es el líder en ahorrar costos de instalación, puede medir H2S, calcular las BTU y DP, medir H2O y humedad, calcular AGA3 y AGA10---su derivado el PGC1000 ha sido desarrollado para aplicaciones en la industria química y petroquímica y es Vista Net compatible.no posee ninguna pieza móvil mecánica y escaso mantenimiento. 5/28/2015 Slide 71

58 Analizadores On-line/On-time (Real Time) Analizadores de RVP Usado desde hace mas de 20 años, el RVP 4500 mide la Tensión de Vapor Reid (RVP- TVR). Puede ser colocado directamente en Area clasificada- recientemente debido a una ley aplicada en USA,el mismo cumple con una medición obligatoria. La ley establece que los Hc s líquidos contenidos en el Shale gas, deben ser separados y transportados separadamente del Gas Natural, ese contenido de líquidos (también Hcs generalmente Naftas (C5+) no deben superar en las cañerías y en los tanques de transporte los 10 PSI y en el caso del Gas Natural los 12 PSI. Rango 0-20 psi Cumple con el método ASTM D5482 (off-line mode) Donde se usa? Corrientes de alimentación de blending Low RVP Fondo de Debutanizer bottoms Fondo de Depropanizer Bottoms Blending Final Gasoline liquid Does not require field calibration 5/28/2015 Slide 72

59 Analizadores On-line/On-time (Real Time) Analizadores de Líquidos Un transmisor multicanal diseñado para monitorear las propiedades químicas de un fluído, con autoreconocimeinto Plug&Play del electrodo sensor, puede conectar hasta 4 sensores DIGITALES. Panel de manejo intuitivo, SD card hasta 32Gb y USB pen drive para configuración y almacenamiento de datos. Provisto con display de fácil lectura y pantalla de tendencias para llevar un registro de históricos y archivos de log donde se guardan EVENTOS, Audits, alarmas, diagnósticos y calibración. Salida en 4~20mA, profibus DP, y MODBUS RS485. Comunicaciones Ethernet por TCP/IP e internet HTTP, también con la capacidad SMTP de poder enviar mails en caso de fallas, eventos ó alarmas. 5/28/2015 Slide 73

60 Analizadores On-line/On-time (Real Time) ADS430 ADS430 usa una tecnología denominada 'dynamic luminescence quenching' para obtener en la medición, la más alta precision en el más ancho rango. Cuando el sensor inicia la lectura, Un led Azul emite luz azul que exitan las moléculas lumíferas. Cualquier molécula de O2 en la membrana, aplacan a las moléculas exitadas limíferas y previenen la emision de luz roja Este desvío de fase en la luz roja es comparado con la onda de luz roja de referencia emitida por el led rojo Cuanto más alto el nivel de DO, menos luz roja retorna al fotodiodo. 5/28/2015 Slide 74

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62 Mauro Ogido, Business Development Manager, 27 de Mayo 2015 Innovación para un futuro más simple en la Analítica de Procesos BU Measurement & Analytics Slide 76

63 Analítica de procesos Agenda Dirección de evolución de la Analítica de Procesos Evolución de los Sistemas de Análisis de Procesos Tecnologías Convencionales Limitaciones El Futuro en Analítica de Procesos TDLAS (Espectrometría de Absorción Láser Diodo sintonizable) CEAS (Espectrometría de Absorción por Mejoramiento de Cavidad) Ventajas Aplicaciones 5/28/2015 Slide 77

64 Analítica de procesos Dirección de evolución Medioambiente La legislación ambiental tenderá a ser más estricta Se requerirá medición de más components en línea Se requerirán límites de detección cada vez más bajos Calidad Se requerirán equipamiento confiable (mayor repetitividad), con altísima estabilidad Control y Optimización Mediciones rápidas y representativas Protocolos abiertos (comunicación con DCS / SIS) Mantenimiento Se requieren equipos autónomos, amigables y fáciles de mantener 5/28/2015 Slide 78

65 Evolución de los Sistemas de Análisis de Procesos Métodos de Instalación In-Situ (Cross Stack) In-Situ Off-Line Método Extractivo 5/28/2015 Slide 79

66 Evolución de los Sistemas de Análisis de Procesos Método Extractivo Método Extractivo Consiste en tomar la muestra del proceso y transportarla al analizador Sonda + Filtro Enfriador Aerosole s Gases Acompañantes Componentes a medir H 2 O-Vapor Polvo EXTRACTIVO OFF-LINE Cilindro Tomamuestras Orsat EXTRACTIVO CONTINUO Filtro de Aerosoles Cámaras de Reacción 5/28/2015 Slide 80

67 Evolución de los Sistema de Análisis de Procesos Métodos In-Situ Emisor Receptor 3,12 Medición por LASER EN LÍNEA IN-SITU Medición de O2 Sonda de ZrO 2 Aerosole s Gases Acompañantes Componentes a medir H 2 O-Vapor Polvo Método In-Situ Consiste en medir directamente en el proceso 5/28/2015 Slide 81

68 Evolución de los Sistemas de Análisis de Procesos Métodos de Instalación: Ventajas y Desventajas Ventajas Método Extractivo Versatilidad: Permite una amplia gama de principios de medición, components, rangos, aplicaciones Mantenimiento simple. Facilita el Mantenimiento del analizador Desventajas Tiempo de Respuesta. La extracción y acondicionamiento de muestra puede llevar hasta varios minutos Método In-Situ Ventajas Tiempo de Respuesta Representatividad de la Muestra Desventajas: Mantenimiento. En caso de ser necesario, puede ser más dificultoso el acceso al equipo. 5/28/2015 Slide 82

69 Evolución de los Sistemas de Análisis de Procesos Tecnologías Convencionales: Principio Paramagnético Dumbbell - compensationcurrent S N 60 C N N IR - Diode O 2 5,31 Vol % Compensationloop Differenceamplifier S S Bypass Foto elements 5/28/2015 Slide 83

70 Evolución de los Sistemas de Análisis de Procesos Principio Paramagnético: Ventajas y Desventajas Ventajas Principio Paramagnético (extractivo) Puede combinarse con otros analizadores para medición multicomponente Desventajas Selectividad. El oxígeno puede tener interferencias dependiendo de la composición del gas Acondicionamiento de Muestra. Requiere acondicionamiento de muestra (temperatura, presión, humedad, polvo) 5/28/2015 Slide 84

71 Evolución de los Sistemas de Análisis de Procesos Tecnologías Convencionales: Principio NDIR Gas filled detectors CO SO 2 Sample cell N 2 N 2 CO SO 2 N 2 N 2 N 2 N 2 NO CH 4 N 2 N 2 NDIR light sources and chopper wheel CH 4 NO 5/28/2015 Slide 85 Calibration cells

72 Evolución de los Sistemas de Análisis de Procesos Tecnologías Convencionales: Principio NDIR Medición Extractiva con Analizador Infrarrojo LA MEDICIÓN ES EXTRACTIVA Condiciones de Muestra: Temp 200 C Presión Levemente negativa H 2 O 7 10 % Particulado 80 mg/nm 3 NOx 1000 mg/nm 3 SO ppm SO 3 trazas CO 2 10 Vol.% CO 2000 ppm O 2 3 Vol.% Balance N 2 UNIDAD DE FILTRACIÓN Calefaccionada 110 VAC Pt-100 Línea de Muestreo Entrada de Muestra Salida de Muestra LA MUESTRA DEBE MANTENERSE REPRESENTATIVA Enfriador Bomba de Succión de Muestra Uras ppm CO ppm NOX ppm SO % O2 Filtro de Condensado Rotámetro SONDA 1500 mm SS Filtro Ácido Válvula de Calibración Sistema de Limpieza Automática Aire de instrumento (limpio y seco) LA MUESTRA DEBE SER ACONDICIONADA Filtro de Membrana Zero Gas / Span Gas 5/28/2015 Slide 86

73 Evolución de los Sistemas de Análisis de Procesos Principio NDIR: Ventajas y Desventajas Ventajas Principio NDIR (extractivo) Puede medir hasta 4 componentes por equipo Desventajas Selectividad. Los componentes infrarrojos pueden tener interferencias en la medición (presencia de H2O, CO2, Hidrocarburos) Acondicionamiento de Muestra. Requiere acondicionamiento de muestra (temperatura, presión, humedad, polvo) Requiere calibraciones periódicas (cada 7/15 días) 5/28/2015 Slide 87

74 El futuro de la Analítica de Procesos Principio TDLAS Láser Distancia Detector Luz Emitida Absorción Luz recibida TDL AS Tunable Diode Laser AbsorptionA SpectroscopyS 5/28/2015 Slide 88

75 El futuro de la Analítica de Procesos Principio TDLAS Fuente Normal Muchas Longitudes de Onda Laser Una Longitud de Onda TDL AS Tunable DiodeD Laser Absorption Spectroscopy 5/28/2015 Slide 89

76 Principio TDLAS Descripción Unidad Transmisora Gas de Proceso Unidad Receptora Absorción Señal en Detector Detected Señal detectada signal without con absorción absorption TDL AS TunableT DiodeD L Laser A Absorption SpectroscopyS 5/28/2015 Slide 90

77 El futuro de la Analítica de Procesos Principio TDLAS: Ventajas y Desventajas Ventajas Medición Rápida (5 segundos) Principio TDLAS (in situ) Medición Selectiva. Se determina una línea de absorción en la que no haya interferencias No requiere acondicionamieto de muestra. El analizador no está en contacto directo con la muestrase mide directamente en el proceso (condiciones de alta temperatura, suciedad, humedad, gases corrosivos) Las calibraciones son espaciadas (cada 1-2 años) Desventajas Cada equipo mide un solo componente. No todos los componentes pueden medirse mediante esta tecnología Consumo continuo de Gas de Purga (Nitrógeno o Aire de Instrumento) 5/28/2015 Slide 91

78 Aplicaciones Medición de Oxígeno en Gases a Antorcha Transmisor Brida de purga Receptor El O2 en presente en corrientes de hidrocarburo es muy peligroso Las tecnologías convencionales no podían resolver esta aplicación por el riesgo de explosión Conexionado El Láser no se encuentra en contacto directo con la muestra y no representa una fuente de ignición para la mezcla explosiva Alimentación Salidas analógicas Salidas digitales Entradas analógicas Ethernet 5/28/2015 Slide 92

79 Aplicaciones Medición de Oxígeno en Gases a Antorcha Un único sistema de antorcha es utilizado por diferentes procesos. La composición del gas depende del proceso alimentado a la antorcha. Básicamente se trata de una mezcla de hidrocarburos inflamables. Los hidrocarburos líquidos se eliminan antes de la combustión. Se debe asegurar una presión positiva constante para evitar ingreso de aire que podría causar una explosión. Por lo tanto se requiere monitorear en forma contínua la concentración de O2 en el gas de antorcha. 5/28/2015 Slide 93

80 Aplicaciones Medición de Oxígeno en Hornos y Calderas Optimización de combustión Pérdida de Energía Relación de Exceso Mínima Humos Polución Aire Insuficiente Zona Óptima de Combustión Baja relación de exceso de aire Eficiencia de Calor Pérdida de Calor Aumento de NOx & SOx Alta relación de exceso de aire La ubicación es crítica para permitir el control La distribución puede ser de 50% a 100% del exceso promedio de oxígeno en los quemadores Las concentraciones de oxígeno puede tener presentar distribución en sistemas de combustión de gran escala La Distribución Vertical se debe al ingreso de aire (Errores en sondas instaladas lejos de los quemadores) La Distribución Horizontal se debe a variaciones en los quemadores y a efectos de caudal (Errores en sondas instaladas lejos de los quemadores) 5/28/2015 Slide 94

81 Aplicaciones Medición de CO en Hornos y Calderas Análisis Tradicional de Combustión - Medición en Zona de Combustión Errores de Distribución TDLAS 5/28/2015 Slide 95