24. Estaciones de Bombeo

7/30/2019 24. Estaciones de Bombeo

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ESTACIONES DE BOMBEOTABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCINPrpositos del Mdulo _____________________________________________ 1

SECCIN 1 - PASO DEL LQUIDO A TRAVS DE LA ESTACIN DE BOMBEOIntroduccin _____________________________________________________ 2Fundamentos de las estaciones de bombeo _____________________________ 3Estacin de Succin, Descarga y Vlvulas de Desviacin__________________ 4Dispositivos Automticos de Muestreo ________________________________ 8Fosa de Quemador ________________________________________________ 11Rutas a travs de las Unidades de Bombeo _____________________________ 13Control de Presin y Descarga de Lquido______________________________ 13Desviacin en PCV________________________________________________ 16Repaso 1 ________________________________________________________ 19

SECCIN - 2 UNIDAD DE BOMBEO

Introduccin _____________________________________________________ 23La vlvula de la Bomba de Succin ___________________________________ 24Bombas de Lnea Principal _________________________________________ 24Motores Elctricos ________________________________________________ 25Motor de Frecuencia Variable________________________________________ 26Vlvula de la Bomba de Descarga ____________________________________ 27Configuracines de Bombas en Serie y Paralelo _________________________ 28Configuracin de Bombas en Paralelo _________________________________ 31Repaso 2 ________________________________________________________ 33

SECCIN 3 - SISTEMAS AUXILIARES Y DE SEGURIDAD

Introduccin _____________________________________________________ 36Sistema de Sumidero ______________________________________________ 37Abastecimiento Elctrico ___________________________________________ 38Protecciones ms Importantes en una Estacin de Bombeo_________________ 40Detectores de Fuego _______________________________________________ 42Detectores de Gas _________________________________________________ 42Repaso 3 ________________________________________________________ 43

SECCIN - 4 SISTEMA DE CONTROLIntroduccin _____________________________________________________ 47Sistema SCADA__________________________________________________ 49Lmites de Seguridad de Presin _____________________________________ 53

Repaso 4 ________________________________________________________ 55

RESUMEN ________________________________________________________ 57

GLOSARIO ______________________________________________________ 60

RESPUESTAS ______________________________________________________ 64


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ESTACIoNES DE BOMBEO

1

Este mdulo describe el flujo de lquidos a travs de una estacin debombeo indicando o mostrando como las diferentes partes de unaestacin de bombeo trabajan en conjunto para mantener en movimientolos lquidos seguramente en el oleoducto a una tasa deseada.

Los lquidos que viajan desde su estacin de origen a travs deloleoducto o tubera pierden presin debido a la friccin que se generaentre el lquido y la pared del oleoducto.

Cuanto ms viscosidad y ms flujo del lquido se tenga, ms prdida depresin se tendr por la friccin ms alta que se genera.

Las estaciones de bombeo a lo largo del oleoducto reducen o eliminanlas consecuencias de las prdidas de presin debido a la friccin, al

otorgar energa al lquido. Al otorgar energa se incrementa la presindel lquido en el oleoducto.

La Seccin 1 de este mdulo presenta un aspecto general de unaestacin de bombeo con su equipo de instrumentacin e instalacin.

La Seccin 2 describe las bombas centrfugas, vlvulas e instrumentosdetalladamente. Tambin examina las configuraciones de bombas enserie y paralelas y sus implicaciones.

La Seccin 3 examina los sistemas auxiliares de las estaciones debombeo, almacenamiento temporal y aprovisionamiento de corrienteelctrica. Adicionalmente la Seccin 3 ve algunos de los sistemas deseguridad en la estacin de bombeo tales como los detectores de fuego,detectores de gases txicos y combustibles y vlvulas relevadoras depresin.

La Seccin 4 explica brevemente como el sistema de control de laestacin de bombeo se ajusta o encuadra dentro de la jerarqua deSCADA.

Debido a que este mdulo es un aspecto general, los detalles

especficos de muchos componentes no se presentan completamente.

Las referencias para mdulos especficos se dan as, para que rpida y

fcilmente puedan encontrar mas informacin acerca de cada tema.

Este mdulo presenta informacin sobre los aspectos siguientes:

Describe los parones de flujo de baches de petrleo a travs de una

estacin de bombeo de lnea principal. Describe el propsito, importancia y funcin de cada uno de los prin-cipales componentes de una estacin de bombeo de lnea principal.

Describe como el diseo de una estacin de bombeo influye en laoperacin del oleoducto.

Fase - INTRODUCCION AL COMPORTAMIENTO DE FLUIDOS

INTRODUCCIN

PROPOSITOS DEL

MDULO

PRE-REQUISITOS


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3

Dependiendo de la configuracin de la tubera, las estaciones de bombeopueden tener una variedad de configuraciones de bombas. Puedenincluir diferentes tamaos de bombas para los diferentes requerimientoscentrales. Los requerimientos de presin pueden ser alcanzados por una

o ms bombas del mismo tamao en paralelo o en serie. La presingenerada por una estacin de bombeo es regulada por el operador, porun procedimiento de seleccin de bombas individuales o combinacinde bombas que producirn la presin deseada o requerida.

La presin es regulada tambin por el uso de una vlvula de control depresin (PCV) o por un variador o cambiador de direccin de velocidad(VSD). Los (PCV) o (VSD) restringen o reducen la cantidad de presindescargadas de las bombas en un valor fijado por el operador. Lafuncin del operador es de mantener las tasas de flujo y presinmientras se disminuye la cantidad de energa usada.

El centro de control est localizado lejos de la estacin de bombeo.

Cuando un operador arranca o para las bombas, o abre y cierra vlvulas,estas acciones son llevadas al cabo por control remoto a travs delsistema de supervisin de control y recepcin de datos (SCADA). Eloperador vigila la pantalla de la computadora y usa la informacindesplegada para decidir que acciones se deben llevar a cabo.

De la misma forma, cuando se requieren cambios de ajuste de losvalores fijados (tales como el valor fijado de una descarga), el operadoriniciar el proceso adecuado para cambiar el valor de presin estable-cido. Una vez que el operador ha introducido el cambio los sistemas decomputador de estacin local se encargan. Realmente de llevar a caboel cambio en el punto de ajuste chequeando y ajustando la posicin del

PCV, o cambiando la descarga del VSD, hasta que se alcance el nuevopunto de ajuste.

Despus de esta seccin, podr completar los siguientes objetivos: Seguir el flujo o paso del lquido por la estacin de bombeo. Establecer la funcin de cada uno de los componentes clave, de la

estacin de bombeo. Reconocer qu liga al operador con la operacin de una estacin de

bombeo.

SECCIN 1PASO DE LQUIDO A TRAVES DE LA

ESTACIN DE BOMBEO

OBJETIVOS

INTRODUCTION


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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

Figura 1Una Estacin de Bombeo

La presin, generada por las bombas, se necesita para asegurar el pasodel lquido a travs del oleoducto. Las estaciones de bombeo estnestratgicamente ubicadas a lo largo del oleoducto para proveer lapresin que permite al lquido pasar a la capacidad que esta diseado eloleoducto. La cantidad y tamao de las bombas que se necesitan enuna estacin de bombeo dependen de la cantidad de presin que se

necesita para soportar las perdidas de presin entre las estaciones. Lossiguientes son los factores principales que causan las prdidas depresin y consecuentemente los requerimientos de bombas: viscosidad del fluido tasa de flujo y elevacin.

Un lquido con baja viscosidad requiere menos presin para soportar laprdida de presin entre estaciones debido a que hay menos prdida depresin debido a la friccin. Igualmente, entre ms baja es la tasa deflujo, mas baja es la prdida de presin por friccin. Lo opuesto escierto para lquidos de mas alta viscosidad y tasas de flujos incremen-

tadas. Por lo tanto se necesita menos potencia para soportar prdidasde presin entre estaciones por fluidos de baja viscosidad, y/o de msbaja tasa de flujo que para fluidos de ms alta viscosidad, y/o ms altatasa de flujo. La figura 2 ilustra este punto mostrando gradientes depresin por bajas condiciones de viscosidad-baja tasa de flujo v.s altaviscosidad - alta tasa de flujo.

FUNDAMENTOSDE LAS

ESTACIONES DE

BOMBEO


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Figura 2Ilustra Gradientes queMuestran los Efectos dela Viscosidad y Tasas deFlujo.Alta viscosidad y alta tasade flujo causan msprdidas de presin debidoa la friccin, que bajaviscosidad y baja tasa deflujo. Observar que paraalta tasa, se usan ms

bombas para compensarla prdida de presin.

Los cambios de elevacin a lo largo de toda la tubera u oleoductotambin determinan la cantidad del diferencial de presin en cadaestacin para soportar la prdida de presin entre estaciones. Entre mssea el aumento de elevacin, ms grande ser la prdida de presin; Enconsecuencia, entre ms grande sea la reduccin de elevacin, ms bajaser la prdida de presin. De ah que, se necesita ms potencia para

soportar prdidas de presin entre estaciones por el aumento deelevaciones que para reducciones de elevacin. La figura 3 ilustra estepunto mostrando un perfilde gradientes de presinpara reduccin deelevaciones v.s un perfil deincremento de elevacin.

Figura 3

Gradientes Mostrando elUso de Bombas Basadosen Elevacin.Observar que la estacin Bno necesita accionarunidades cuando existe unareduccin de elevacin.

Distancia (mi)(km)

Distancia (mi)(km)

Estacin

AEstacin

B

Estacin

C

Estacin

A

Estacin

BEstacin

C

Cuesta Abajo

Uphill

Cabeza(feet)

Cabeza(feet)

Distancia (mi)(km)

Distancia (mi)(km)

Alta Viscosidad - Alta Tasa de Flujo

Baja Viscosidad - Baja Tasa de Flujo

Tasa de Flujo = 15 725 Bbl/hr

Tasa de Flujo = 25 160 Bbl/hr(4000 m3/h)

(2500 m3/h)

Cabeza(feet)

Cabeza(feet)

Estacin

A

Estacin

B

Estacin

B

Estacin

C

Estacin

CEstacin

A


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Hay 3 vlvulas las cuales permiten el paso de fluido ya sea a travs de laestacin de bombeo o continuar sin pasar por la estacin. Esas son lasvlvulas de succin de la estacin, la vlvula de descarga de la

estacin y la vlvula de desviacin (Bypass) de la estacin.Las tres vlvulas trabajan juntas para dirigir el flujo dentro de laestacin o para desviar el flujo alrededor de la estacin. Cuando lavlvula de succin y la de descarga estn abiertas y la de desviacin(Bypass) est cerrada, el flujo de fluido ir a travs de la estacin debombeo. De la otra forma, cuando la vlvula de succin y la vlvula dedescarga de la estacin estn cerradas y la vlvula de desviacin(Bypass) est abierta, el flujo pasar por fuera de la estacin de bombeo.

Figura 4Vlvula de CompuertaLa vlvula de compuerta se usa comnmente en la estacin desuccin, descarga y desviacin.

Vstago

Sello de Vstago

Puerta

Cuerpo de

la Vlvula

Cavidad del Cuerpo

Abierta

Sello Ring y Sello Metal a Metal

Sello del Vstago

Flujo deLquido

Vstago

Sello de Vstago

Puerta

Cuerpo de la Vlvula

Cerrada

ESTACIN DESUCCIN,

DESCARGA YVLVULAS DEDESVIACIN

(BYPASS)


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Figura 5Disposicin de Vlvulasde Una Estacin deBombeo Cuando elLquido se Desva.

Cuando las vlvulas de succin y descarga estn cerradas y la vlvulade desviacin est abierta, el lquido no puede entrar a la estacin debombeo y continuar adelante directamente en el oleoducto. Las esta-ciones normalmente se aislan para reparacin y mantenimiento.

Figura 6Disposicin Tpica de

Vlvulas de Una Estacinde Bombeo Cuando unLquido Entra a UnaEstacin de Bombeo.

Cuando las vlvulas de succin y de descarga estn abiertas y la dedesviacin est cerrada, el lquido no podr seguir adelante directamentepor el oleoducto y entrar a la estacin de bombeo. sta es la configu-racin normal para estaciones de bombeo, aun cuando las bombas noestn conectadas (on) las vlvulas de la estacin aislada se dejan enposicin de abiertas bajo condiciones normales de operacin, la vlvula

de desviacin se cierra y las vlvulas de succin y la de descarga estnabiertas. Aun cuando las vlvulas no estn conectadas (on), el lquidoentrar a la estacin. En algunos casos la vlvula de desviacin(Bypass) es una vlvula check o de no retorno que se mantiene cerradapor la alta presin en el lado de la descarga de la estacin, as que todo ellquido fluye dentro de la estacin si una o ms bombas estn trabajando.

Vlvula de Desviacin Vlvula de descargade la estacin

D

APAGADO APAGADO

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO

AbiertoAbierto

Abierto

Abierto Abierto

Cerrado

A bi er to A bie rt o

CerradoCerrado

Cerrado

Cerrado

Cerrado

Cerrado

MO

Vlvulade succin

de la Estacin

Vlvula de Desviacin

Vlvulade succin

de la Estacin

Vlvula de descargade la estacin

D

APAGADO APAGADO

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO

Abierto

Abierto

Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Cerrado

A bi er to Ab ie rto

CerradoCerrado

Cerrado

Cerrado

Cerrado

MO


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Dos de las mayores razones para desviarse de una estacin de bombeoes para hacer el mantenimiento de la estacin y en una situacin deemergencia como la alarma por presencia de gas, alarma de fuego o elfluido dentro de la estacin. Las vlvulas de succin y descarga y lavlvula de desviacin pueden o no estar controladas a control remotopor el operador. Cuando el control remoto est disponible, las vlvulasde succin de la estacin trabajan en conjunto con la vlvula de descargade la estacin, o sea que la vlvula de descarga va abrir y cerrar con lavlvula de succin.

As que el bache empieza a fluir a travs de la estacin de bombeo, sucamino exacto depender de la configuracin de las vlvulas de la

estacin, la naturaleza del bache y qu bombas (si hay algunas) estnconectadas (on).

En una estacin de bombeo tpica el (flujo de) fluido: fluye a travs de la vlvula de succin puede pasar al dispositivo de muestreo puede pasar a la fosa de quemador fluye o se desva de las bombas, dependiendo de la configuracin

de la estacin fluye a travs de una vlvula de control de presin (PCV) fluye a travs de una vlvula check y

fluye a travs de la vlvula de descarga de la estacin.

Figura 7Baches Llegando a Una Estacin de Bombeo

D

Apagado Apagado

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO Abierto

Abierto

Abierto

Cerrado

Abierto

AbiertoAbierto

Abierto Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Lnea delQuemador

Abierto

MO

.925

.925.720 .825

110

psi400

psi


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Dependiendo del diseo de la estacin, del tipo de sistema de deteccinde fugas (si se requiere), y de la necesidad para el control de calidad,una estacin de bombeo puede ser equipada con una variedad de difer-entes dispositivosautomticos de muestreo. Un tubo de dimetro muy

pequeo es colocado dentro de la lnea principal que va a la vlvula de

succin de la estacin. Este tubo de dimetro pequeo permite alfluido entrar al lugar del dispositivo automtico de muestreo. Laspropiedades ms comunes que son medidas por los dispositivosautomticos de muestreo son: la temperatura, densidad y viscosidad.En adicin al equipo automtico de muestreo, puede haber equipomanual para obtener muestras del fluido para anlisis de laboratorio.

La temperatura del lquido se toma en las estaciones de bombeo porquela temperatura correcta se necesita conocer para poder calcular ladensidad y la viscosidad. Las medidas de temperatura se toman elec-trnicamente, usando un dispositivo de resistencia trmico. Un

detector de resistencia trmico (RTD) es una banda delgada de acero

insertada dentro de un tubo de acero o thermowell ubicada dentro de la

tubera. El thermowell se llena con un lquido (normalmente glucosa),

que adquiere la temperatura del lquido que fluye dentro del oleoducto.

Cualquier cambio de temperatura del lquido causar un cambio en laresistencia elctrica del RTD. Un transmisor en el RTD transmite suresistencia a una computadora que convierte la seal en grados Celsius

o Fahrenheit. La temperatura entonces es transmitida al centro decontrol de computadora donde sta es usada en los clculos. Para msinformacin en medicin de temperaturas, ver el mdulo de Sistemasde Control e Instrumentacin.

Figura 8Dispositivo de Temperatura Detector de Temperatura (RTD)La temperatura del lquido es determinada en conjunto con las medidasde densidad y viscosidad, dado que la densidad y la viscosidad varancon la temperatura. La temperatura es transmitida por el centro decontrol de computadora, donde se usa para las medidas correctas dedensidad y viscosidad.

DISPOSITIVOSAUTOMTICOSDE MUESTREO

MEDICIN DETEMPERATURADEL LQUIDO

Thermowell

(puede que no se requieraen todas los motores)

Unidad Electrnical-

Seal de Salida

4-20 mA

Conducto para

2 Conductores

Torcidos y Encapsulados

Caja de Fierro

a Prueba

de Explosin2,3 o 4 Alambres hacia el RTD


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La densidad del lquido es medida y enviada al centro de control asel operador puede vigilar el avance de cada bache y variacin dedensidades en el oleoducto por observacin de la densidad del lquidoen la estacin de bombeo. La densidad se usa tambin en los cculos delos siste mas de deteccin de fugas.

Figura 9Densmetro Usado Para Medir Densidad.

Undensmetro extrae el lquido que viene de una lnea y dirige este

a travs de un transducer, un tubo delgado colocado en una bomba

para una circulacin buena. Dentro del tubo hay una tira delgada

larga de metal la cual vibra cuando pasa el lquido por el tubo.

Estas vibraciones son tomadas por sensores y son transmitidas a

una computadora que convierte las seales en medidas de peso por

volumen (por ejemplo: lbm/ft3 (kg/m3)).

MEDICIN DEDENSIDAD

Caja de Amplificador

Bobina de Excitacin

Bobina de Excitacin

Masa Nodal

Ensamble Aislador de Ruido

Tubo Vibrador

RTD

Amplificador


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La viscosidad de un lquido se mide en algunas estaciones para usarseen los clculos para el sistema de deteccin de fugas. La viscosidad semide en el laboratorio usando un viscosmetro.

Figura 10aTubo Saybolt Viscosmetro Universal Tpico

El viscosmetro mide el tiempo que se necesita poiraque cierta cantidad de lquido pase a travs de untubo capilar de vidrio.

Figura 10bViscosmetro CinemticoEl viscosmetro de vidrio se llena hasta Acon petrleo crudo. Cuando se calienta,el lquido fluye de A para B a ciertatemperatura. El tiempo para ir de B a Cy de C a D determina la viscosidad.

Los resultados del laboratorio se usan para correlacionar y confirmar lasmedidas en el oleoducto y asegurar la precisin.

LA MEDICIN DE LAVISCOSIDAD DELLQUIDO

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En algunas tuberas que conducen productos de alta evaporacin (talescomo; gas natural, lquidos, propano o butano), es necesario tenermedios para que sin peligro se dispersen de la estacin mientras laestacin requiera mantenimiento. Un mtodo para alcanzar esto, esretirar la lnea de la estacin hacia la fosa de quemador. Lafosa dequemador es un pozo abierto cavado en la tierra a donde los productos

muy voltiles pueden arrojarse y quemarse si es necesario. Cuando seha hecho el mantenimiento en las bombas o la tubera de la estacin, elpersonal de mantenimiento aislar la estacin de bombeo, conservandoel fluido presurizado en la estacin de bombeo entre la vlvula desuccin y la vlvula de descarga de la estacin. Antes de empezar eltrabajo de mantenimiento, se abre la vlvula para la fosa de quemador la

cual releva sin peligro la presin y manda afuera el fluido de altavolatilidad.

El lquido fluyendo hacia la fosa de quemador pasa a travs de 2vlvulas de seguridad ABRIR/CERRAR como las de globo o bola. Las2 vlvulas ABRIR/CERRAR aseguran que el lquido de dentro de latubera de la estacin no alcance la fosa de quemador accidentalmente sialguna de las vlvulas falla. El lquido viaja de las vlvulas a travs deun arrestador de flama, que es como una vlvula check (de no-retorno)que evita que la flama fluya hacia atrs a travs de la tubera yendodentro de la lnea principal. El lquido y vapor entonces salen delconducto hacia la fosa de quemador.

La salida de la tubera hacia la fosa de quemador puede estar equipadacon un sistema de ignicin que encender el producto as como existaen la lnea. Si la fosa de quemador no est equipada con un sistemaautomtico de encendido, el personal de mantenimiento usa una pistolade fuego para encender el vapor en el pozo.

Figura 11El Lquido Fluye Dentro de la Fosa de QuemadorCuando el personal abre las vlvula de salida para la fosa dequemador, el vapor y/o el lquido se invierte dentro del pozo donde esencendido y quemado seguramente.


Fosa de Quemador

Arrestador de flama

Flujo del Lquido

FOSA DEQUEMADOR


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La ruta que toma un fludo a travs de una estacin de bombeo, dependedel tipo de fludo que la tubera y cuales bombas estn caminando (sihay alguna). Cuando se transportan hidrocarburos, una tubera puedellevar varios productos con diferentes caractersticas donde la contami-nacin, entre uno y otro producto no debe suceder. Otra tubera puedellevar productos donde se ha determinado que la cantidad de fluidocontenido entre la unidad de vlvulas de succin y la unidad de vlvulasde descarga no crear suficiente contaminacin para degradar elproducto.

Los siguientes son 3 ejemplos de diferentes rutas de flujo que losfluidos tomarn a travs de una estacin donde el tipo de producto y

configuracin de bombas se toman en consideracin.La figura 12 muestra la configuracin de las vlvulas para una estacinla cual lleva productos donde la contaminacin no deber ocurrir. Noteque las bombas no estn trabajando y que todas las vlvulas de lasbombas de succin y descarga estn abiertas para permitir que elproducto fluya a travs de la bombas as como tambin alrededor deellas (a travs de la vlvula check). Esto asegura la limpieza continuade las bombas y tubera de un determinado producto.

Figura 12Flujo de una coriente dada por la Unidad de Bombeo con Todaslas Bombas Apagadas.Para asegurar la limpieza de bombas con un bache de refinado dado,todas las bombas de succin y vlvulas de descarga se dejan abiertas.La partida fluye a travs de la bomba as como alrededor de ellas (atravs de la vlvula check).

D

APAGADO APAGADO

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO

MO Abierto

Abierto

Abierto

Cerrado

Cerrado

Abierto

AbiertoAbierto

Abierto Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Lnea del

Quemador

Abierto

RUTAS A TRAVESDE LAS UNIDADESDE BOMBEO


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Figura 13 muestra la configuracin de las vlvulas donde la contami-nacin de productos a partir de bombas y tubera no es preocupante . Lasvlvulas de succin y/o descarga pueden permanecer cerradas cuando lasbombas no estn funcionando. La posicin de las vlvulas de bombas desuccin y las vlvulas de la bomba de descarga depende del diseo de lasecuencia de arranque de la unidad de bombeo. En este ejemplo, ambasunidades estn apagados y solo las vlvulas de la unidad de descarga estncerradas. Esto permite una rpida secuencia de arranque de las unidades.Ntese que la ruta del flujo del fluido va alrededor de las unidades debombeo a travs de las vlvulas check, dejando fluido atrapado de la lneaprincipal hasta la vlvula de la unidad de descarga. Cuando una unidad searranca la vlvula de descarga se abre, dejando salir el lquido atrapado

haciendo que se mezcle con bache del producto que este fluyendo despusde las unidades de bombeo en ese momento.

Figura 13Ruta de Flujo de un Lquido Donde Una Mnima Contaminacines Aceptable.Ya sea que la vlvula de la bomba de descarga, o ambas, la vlvula de succin ydescarga pueden dejarse cerradas. En este ejemplo, para un arranque rpido delas unidades nicamente la vlvula de descarga est cerrada.

Cuando una unidad de bombeo se arranca, la ruta a travs de la unidades la misma sin importar el tipo de producto que se lleva. El lquidofluye por las vlvulas de aislamiento de la bomba aislada hacia labomba donde su presin se incrementa. El lquido descargado fluyeentonces a travs de la vlvula de aislamiento de la bomba de descarga.Ningn lquido puede fluir a travs de la vlvula check entre los puntosde succin y descarga de la unidad. Porque la alta presin en el lado dela descarga mantiene la vlvula cerrada. El lquido de esta forma viaja atravs de tantas bombas como estn en funcionamiento.

D

APAGADO APAGADO

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO Abierto

Abierto

Abierto

Abierto

AbiertoAbierto

AbiertoAbierto

Cerrado

AbiertoAbierto

Lnea del

Quemador

Cerrado

Cerrado

Cerrado

MO

RUTA A TRAVES DEUNIDADES DE

BOMBEO


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Figura 14Flujo a travs de una estacin con bombas funcionando.El lquido fluye a travs de las vlvulas de succin de la bomba hacia labomba donde se aumenta su presin. El lquido descargado fluyeentonces a travs de la vlvula de descarga. Ningn lquido puede fluira travs de la vlvula check entre los puntos de succin y descarga dela unidad porque la presin alta en el punto de descarga mantiene lavlvula check cerrada.

Hasta aqu, el lquido movindose a travs de la estacin de bombeo haviajado a travs de la entrada de la bomba, y la bomba de la lneaprincipal. Ahora que el lquido ha pasado por la bomba, est listo pararegresar dentro de la lnea principal. A lo largo de la lnea principalestn: vlvula de control de presin (PCV) PCV de desviacin (Bypass), y vlvula check de descarga.

D

APAGADO ENCENDIDO

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO

MO Abierto

Abierto

Abierto

Cerrado

Cerrado

Abierto

AbiertoAbierto

Abierto Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Lnea del

Quemador

Abierto

CONTROL DEPRESIN YDESCARGADEL LQUIDO


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El lquido que sale de la estacin de bombeo ha sido presurizado a lapresin requerida en la estacin. No obstante, muchas bombas sonactuadas por motores de velocidad fija, lo que significa que el operadorno puede cambiar la cantidad de presin adicionada al lquido por cadabomba. Para una regulacin ms precisa de la presin del lquidoentrando a la lnea principal, los oleoductos usan vlvulas de control de

presin (PCV) (y ocasionalmente, reguladores de frecuencia variable, verel mdulo MOTORES DE VELOCIDAD VARIABLE). Las vlvulas de controlde presin son diferentes a las vlvulas ABRIR/CERRAR en que lasvlvulas de control de presin pueden dejarse parcialmente abiertas bajocondiciones normales de operacin. PCVs regulan la presin cambiandola medida de abertura a travs de la cual pasa el lquido.

Reduciendo la abertura de la vlvula se restringe el flujo, se incrementala velocidad del lquido y se reduce la presin de descarga. Ampliandola abertura de la vlvula se incrementa el flujo y presin, y reduce lavelocidad del lquido. Por ejemplo, si una bomba produce 500psi=libras por pulgada cuadrada (presin en el case) y la descarga dela estacin requerida/deseada es 450 psi para un determinado rango deflujo y prdida de friccin, entonces la presin puede ser estrangulada(o reducida) en 50 psi. El operador cierra la PCV ligeramente parareducir la presin de descargade la estacin a 450 psi. Parauna descripcin detallada y unaexplicacin de las vlvulas decontrol de presin ver elmdulo VLVULAS DECONTROL DE PRESIn.

Figura 15

Las vlvulas de control depresin (PCV)Existen varios tipos principales devlvulas de control de presin.Se muestra la vlvula de estran-gulacin de bola (bola V). Estasvlvulas reducen la presin dedescarga abriendo o cerrandoparcialmente la salida.

VLVULAS DECONTROL DE PRESIN

D

Apagado Apagado

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO Abierto

Abierto

Abierto

Cerrado

Abierto

AbiertoAbierto

Abierto Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Lnea delQuemador

Abierto

MO


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Cada PCV tiene una desviacin (Bypass) as la PCV puede repararse oreemplazarse sin interrumpir el flujo a la lnea principal (Figura 16).La desviacin consiste en lo siguiente: un tubo que sale rodeando la PCV una manija para actuar la vlvula ABRIR/CERRAR en cualquier lado

de la PCV una manija para accionar la vlvula estranguladora a la salida del tubo

de desviacin (Bypass) y una vlvula check en la tubera de desviacin, si se necesita.Cuando la PCV deba desviarse (Bypass), el personal abrir la vlvulareductora estranguladora manual al final de la entrada del tubo Bypass,entonces cerrara las vlvulas ABRIR/CERRAR en cualquier lado al

final de la PCV. Cuando las vlvulas en cualquier lado de las PCVestn cerradas, el lquido que deja la bomba no puede pasar a travs dela PCV. En lugar, el lquido entra al tubo de desviacin y viaja alrededor de la PCV. La vlvula reductora manual de desviacin se ajustamanualmente para dar el nivel apropiado de reduccin.

Figura 16PCV y DesviacinCada vlvula de control de presin tiene una desviacin (Bypass) de talforma que la PCV puede ser reparada o reemplazada sin interrumpir el

flujo de lquido a la lnea principal.

Despus de la PCV, el lquido fluye a travs de la vlvula check yregresa dentro de la lnea principal. La vlvula check es una vlvula deun solo sentido. El lquido puede ir a travs de la vlvula check en unasola direccin. Cuando la presin de los lquidos en la corriente abajode la vlvula check aumenta arriba de la presin de la corriente desubida de la vlvula, la vlvula se cierra. Ningn lquido puede fluir deregreso a travs de la vlvula cuando est cerrada.

DESVIACINEN PCV

VlvulaPrincipal

VlvulaPC

Vlvula Bypass

Flujo del Lquido

VALVULA DE NORETORNO (CHECK) DEDESCARGA


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18


La vlvula check previene alta presin corriente abajo por regreso delflujo a travs de la estacin.

Figura 17Vlvula Check (un solo sentido)El lquido puede fluir en un solo sentidoa travs de una vlvula check desdecorriente arriba a corriente abajo. Lavlvula check se cierra para evitarque el lquido fluya de regreso.

El lquido ha cumplido su jornada a travs de la estacin de bombeo. Ellquido fluye a travs de la vlvula de descarga aislada que se dirigehacia la lnea principal. Una vez en la lnea principal, el lquido fluyeen el conducto con energa por presin adicional y es capaz de mantener

la tasa de fluido requerida.

D

Apagado Apagado

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO Abierto

Abierto

Abierto

Cerrado

Abierto

AbiertoAbierto

Abierto Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Lnea delQuemador

Abierto

MO

Flujo del Lquido

Abierto

Flujo del Lquido

Cerrado

quido

Cerrado

DESCARGA


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19


1. El propsito de una estacin de bombeo es _____.a) vigilar la presin de la tubera (ducto)b) medir el flujo en la tubera (ducto)c) compensar las prdidas de presind) probar la densidad del fludo en la tubera (ducto)

2. Si un lquido fluyendo a travs de una tubera pierdepresin, cual ser la principal causa?

a) friccin entre el lquido y la pared del tubob) retorno del flujo ocurendo en la estacin originadorac) tubos empezando a tener fugas

d) incremento de la tasa de flujo del lquido

3. El lquido pasa la estacin de bombeo sin entrarcuando _____.

a) la vlvula de la bomba de succin est abierta y la vlvula dedesviacin est cerrada.

b) las vlvulas de succin y de descarga estn cerradas y la dedesviacin est abierta

c) cuando las vlvulas de la bomba de succin y la de desviacin(Bypass) estn abiertas

d) cuando las vlvulas de la bomba de succin y la de desviacin

(Bypass) estn cerradas

4. El dispositivo para medir la temperatura del lquido sellama un _____.

a) densmetrob) thermowellc) detector de resistencia de temperatura (RTD)d) transductor

5. El operador puede monitorear el proceso de cadabache a travs del oleoducto e identificar qu

producto est la estacin de bombeo chequeando lainformacin del bache referente a _____.

a) temperaturab) presinc) tasa de flujod) densidad

REPASO 1


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20


6. Un densmetro opera _____.a) sacando lquido de una tubera que llega a la estacin y

mandndolo a travs de un transductorb) bombeando lquido a travs de una sere de thermowellsc) estimando la densidad de un lquido por medicin de su

viscosidadd) identificando el tipo de lquido en el oleoducto y dando un

valor conocido

7. El propsito de una fosa de quemador es para _____.

a) permitir retirar productos de alta volatilidad de la estacin de

bombeo y disponer de ellos sin peligrob) almacenar productos refinados y productos de alta volatilidad

hasta que se puedan regresar a la lnea principalc) cheque la flamabilidad de un lquidod) proveer un lugar donde se puedan probar mtodos de extincin

de fuego

8. Un lquido se puede desviar a una fosa de quemador si_____.

a) la presin en la lnea es muy altab) ha ocurrido mezcla de bachey

c) se debe probar su flamabilidadd) una bomba debe ser purgada de productos de alta flamabilidad

antes de que se pueda iniciar el trabajo de reparacin

9. Antes que un lquido llegue a la fosa de quemadordebe viajar a travs de _____.

a) una vlvula de seguridad ABRIR/CERRAR y un cochinoreceptor

b) dos vlvulas de seguridad ABRIR/CERRAR y un arrestador deflama

c) todas las bombas en la lnea principal

d) una vlvula de control de presin de seguridad

10. La presin de descarga de una bomba se pone apunto ajustando una _____.

a) vlvula de control de presin (PCV)b) una vlvula de alivioc) vlvula de descargad) vlvula de succin


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11. Una vlvula check (de no-retorno) _____.a) permite al lquido viajar libremente en ambas direcciones a

travs de un ductob) solamente permite al lquido viajar en una direccin a travs de

un ductoc) se cierra cuando la presin en la lnea es muy altad) chequea la lnea para temperaturas arriba de los lmites de

seguridad de operacin

12. Las vlvulas de control de presin (PCVs) son controladas_____.

a) manualmente por el operador de campob) a control remoto por el operadorc) por motores de frecuencia variabled) por la presin del cabeza que empuja el lquido dentro de

boquilla de succin de la bomba centrfuga (NPSH)

13. Las vlvulas de control de presin regulan la presin_____.

a) permitiendo fluir al lquido en una direccin solamenteb) variando la velocidad de la bombac) cambiando de la velocidad del motor

d) cambiando el tamao de la abertura a travs de la cual pasa ellquido

14. La reduccin de la abertura de una (PCV) causa _____.

a) un decremento de la velocidad y la presin del flujob) un incremento en velocidad y un decremento en la presin de flujoc) un incremento en velocidad y presin de flujod) un decremento de velocidad y un incremento en presin de flujo

de flujo

15. Una vlvula de control de presin puede ser desviada o iralrededor de ella por _____.

a) cierre manual de las vlvulas manuales ABRIR/CERRAR en unou otro extremo de la PCV y abriendo el Bypass de la lnea

b) cierre manual de la vlvula ABRIR/CERRAR a la entrada delBypass de la lnea

c) cerrando por control remoto la vlvula de control de presind) cerrando a control remoto las vlvulas ABRIR/CERRAR a

cualquier lado de la PCV

Las respuestas estn al final del mdulo.


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23


En la introduccin a este mdulo, discutimos como una estacin debombeo agrega energa a un lquido fluyendo a travs de la tubera paracompensar las prdidas de presin por friccin. Esta energa es conver-tida en presin y es transferida al lquido por el dispositivo que es elcorazn de la estacin de bombeo-la bomba centrfuga. Esta seccin dauna introduccin general sobre bombas centrfugas y explica comoestn configuradas. Para una completa descripcin de las bombascentrfugas, otro tipo de bombas y los motores que mueven estasbombas, referirse al mdulo de OPERACIN de MOTORES y OPERACINDE BOMBAS RESPECTIVAMENTE. La informacin en este mdulo sirve deintroduccin a bombas centrfugas solamente.

Los componentes principales de una unidad de bombeo tpica son: vlvula de succin bomba centrfuga motor (elctrico o diesel) para mover la bomba

motor de frecuencia variable(VFD) en algunos motores y,vlvula de descarga.

Cuando una estacin de bombeo tiene ms de una bomba, se usanconfiguraciones en serie y/o paralelo.

Despus de esta seccin estarn capacitados para completar lossiguientes objetivos: trazar el flujo de los lquidos dentro y fuera de la lnea principal de

bombas. identificar la secuencia de operaciones de una bomba centrfuga. identificar los motores usados para mover las bombas de un oleoducto.

distinguir entre la operacin del VFD y motores convencionales debombas. diferenciar la operacin de vlvulas de succin y descarga de una

bomba. la identificacin de caractersticas y el significado operacional de las

configuraciones de bombas en serie. identificar las caractersticas y el significado operacional de las

configuraciones de bombas en paralelo.

SECCIN 2UNIDAD DE BOMBEO

INTRODUCCIN

OBJETIVOS


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24


El lquido entra a la bomba a travs de la vlvula de succin. Lavlvula de succin es una vlvula ON/OFF, tal como una vlvula decompuerta o una vlvula de bola o globo. Si la vlvula se abre, ellquido puede pasar dentro de la bomba. Si se cierra la vlvula, ningnlquido puede pasar a la vlvula.

Con una secuencia standard de arrancar y parar, donde el control decalidad del producto no es de importancia, ambas, las vlvulas desuccin y descarga se abren cuando se para la bomba. En casos dondela vlvula de succin se deja abierta y la de descarga cerrada (arranquerpido) la calidad del producto no importa. En cualquier caso, lavlvula de succin siempre permanece abierta a no ser que la bomba

necesite mantenimiento.

Figura 18Control de CalidadLa bomba de la izquierdamuestra ambas vlvulas, desuccin y la de descarga abiertascon la unidad parada. Controlde calidad, es de importanciaaqu. La bomba de la derechamuestra ambas vlvulas cerradas,indicando mantenimiento.

El lquido fluye a travs de la vlvula de succin a la bomba. Lasbombas dan presin adicional al lquido para asegurar que el lquidoviaje en la tubera a la adecuada tasa de flujo. La mayora de lastuberas utilizan bombas centrfugas por las unidades de lnea principal.

Labomba centrfuga es un dispositivo mecnico que usa la fuerza

centrfuga para convertir energa mecnica en presin y flujo.

El lquido entra a la bomba a travs de una boquilla de entrada, y viaja alimpulsador. El impulsador gira, lo que causa que el lquido gire con l,as que el lquido gira, la fuerza centrfuga empuja el lquido hacia afueradel centro del impulsador. As como el lquido viaja hacia afuera a lapunta de las hojas del impulsador, su velocidad se incrementa. La fuerzacentrfuga finalmente empuja el lquido lejos de la punta del impulsador avelocidad tan alta como 230 ft/s (70 m/s). El lquido entra entonces auna parte en forma de cuerno de la cubierta de la bomba llamada

envoluta. As como el lquido viaja a travs de la envoluta, el lquidopierde velocidad debido al incremento de dimetro de la envoluta.

D

Apagado Apagado

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO Abierto

Abierto

Abierto

Cerrado

Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Lnea deQuemador

MO

Cerrado Cerrado

Vs t agoSellodeVst

Puerta

CuerpodelaVlvul

C i l C u er p o

SelloRingy SelloMetaSellodelVsta

Flujo de Lquido

VstSellodeVst

Puerta

Cue r po de laVlul

LA VLVULA DEDE LA UNIDAD DE

BOMBEOSUCCIN

BOMBAS DELINEA PRINCIPAL


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25


Recordar que una reduccin en velocidad representa un aumentoproporcional en energa potencial. Recordar tambin que en lossistemas de tubera, energa potencial corresponde a presin. As quecuando el lquido deje la voluta con energa adicional, pero con msbaja velocidad (alrededor de 6.5 pie/sec.= 2 metros/sec.), su presin seha incrementado. Para detalles de infor-macin sobre bombas de lnea principalver el mdulo OPERACIN DE BOMBAS.

Figura 19Una bomba de la lnea principalEl lquido entra a la bomba por la boquilla de succin y viaja al impulsor.

El impulsor aumenta la velocidad del lquido por la rotacin queadquiere. El Lquido viaja a la voluta, donde su velocidad disminuye y lapresin aumenta. El lquido presurizado deja la bomba a travs de laboquilla de descarga.

Succin

Mitad de la Cubierta SuperiorImpulsorFlecha

Chumacera

Chumacera

Cmara de Succin

Sello Mecnico

Anillos de Desgaste

Descarga

Mitad de laCubierta Inferior

Cojinete de Presin

Chumacera

D

Apagado Apagado

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO Abierto

Abierto

Abierto

Cerrado

Abierto

AbiertoAbierto

Abierto Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Lnea delQuemador

Abierto

MO

Succi

M itaddelaC ubiertaSu rirImpulsorFlecha

Chumacera

Chumacera

CmaradeSuccin

SelloMecnico

AnillosdeDesgaste

Descarga

MitaddelaCubiertaInferior

Cojinet r

Chumacera


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26


Existen muchos tipos de bombas y motores usados en la industria deoleoductos. Donde la electricidad est disponible a un costo razonable,los motores elctricos, es el mtodo ms deseable para mover lasunidades de bombeo. Los motores elctricos producen energamecnica sin contaminacin y tienen relativamente bajo mantenimiento.En contraste, cuando se usan motores diesel para accionar bombas, secrea contaminacin y se requiere ms mantenimiento. Sin embargo, lafuerza diesel es la mejor alternativa donde la electricidad no estdisponible. Para mas informacin sobre electricidad y motores diesel,ver el mdulo OPERACIN DE MOTORES.

Figura 19Motor ElctricoAqu se muestran los principales componentes de un motor elctricotrifsico de corriente alterna.

Ventilador Exterior

Estator

Centro del Estator Estator Laminado

Rotor de Acero

Bobina del Estator

Recinto

Flecha

Baleros

Escudo FinalArmazn de

Fierro Fundido

D

Apagado Apagado

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO Abierto

Abierto

Abierto

Cerrado

Abierto

AbiertoAbierto

Abierto Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Lnea delQuemador

Abierto

MO

MOTORESELCTRICOS

Bobina del Estator


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27


En la mayora de los oleoductos, la presin de descarga de la estacinde bombeo esta controlada con el uso de la vlvula de control depresin (PCV). En algunas estaciones de bombeo, no obstante, lapresin de descarga se ajusta controlando la velocidad del motor, que ensu momento mueve la bomba, usando unmotor de frecuencia variable(VFD). Un (VFD) controla la velocidad del motor ajustado a la

frecuencia de la corriente alterna que llega al motor.

Algunos de los beneficios de usar motores de velocidad variable enoposicin motores a los PCV para controlar la presin de descarga son: extender la vida del motor porque la corriente de arranque es contro-

lada creando un arranque suave

reduce el desgaste de baleros y sellos en la bomba y motor (ms bajala velocidad, mas larga la vida), y reduce aumentos de presin de las ondas por el arranque controlado.

La vlvula de control gasta energa hidrulica. El motor de frecuenciaregula la cantidad de energa hidrulica generada. La diferencia entreuna PCV y un VFD se puede comparar con la de un carro rodandocontinuamente a total aceleracin mientras se trata de controlar lavelocidad del carro con el freno. Rodando el carro con el freno sinaplicar, y usando la velocidad de la mquina para controlar la velocidaddel vehculo es comparable a la operacin del VFD. Para ver ms decerca de las VFD, ir al mdulo CONTROLES ELCTRICOS DE FRECUENCIA

VARIABLE.

Figura 20Relacin entre la potencia del motor y su velocidadLos VDFs permiten al operador aprovechar el consumo de energa por elcontrol de la velocidad de la bomba y el motor.

100

200

300

230

250

500

750

1000

1250

020 000 60 000 100 000 120 0000

0

Curva deCabeza

1750RPM

1700RPM1650RPM1600RPM

1750 RPM

1700 RPM

1650 RPM

1600 RPM

Curvas H.P.

Flujo de la Bomba, Bbl/Da

Cabezadebomba,

Pies

EnergadelMotordelaBomba,

BHP

MOTOR DEFRECUENCIAVARIABLE


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28


El lquido sale de la unidad de bombeo a travs de la vlvula dedescarga. Como la vlvula de succin, la vlvula de descarga es una

vlvula ABRIR/CERRAR, tal como una vlvula de compuerta o unavlvula de bola. Sin embargo, cuando la bomba es la primera enempezar la secuencia, la vlvula de descarga est casi cerrada. Ascomo la bomba se acelera a suvelocidad total, la vlvula dedescarga abre gradualmente.As como la bomba se acerca asu velocidad de operacin, labomba de descarga se aproximaa la presin de operacin. Este

proceso se conoce comoramping presin. Esto se usapara prevenir brincos ocambios severos en la presindentro del oleoducto.

Cuando las estaciones de bombas tienen mas de una bomba, se usanconfiguraciones de bombas en serie y/o en paralelo.

Las configuraciones en serie significa que el lquido sale de una

bomba de descarga a la succin de la siguiente bomba en una misma

corriente. Los oleoductos usan instalaciones de bombas en serie de talforma que se incrementa la presin de la descarga del lquido que salede la estacin sin incrementar mucho la succin requerida corertearriba. Esto ayuda a evitar la cavitacin en las estaciones de bombeo

donde la presin de los lquidos que llegan tiende a ser muy baja.La cavitacin tiene lugar cuando la presin en la tubera cae a la

presin del vapor de los lquidos que se transfieren. Se formanburbujas y fluyen junto con el lquido. Las burbujas se colapsan rpida-mente (implosin) cuando ellas encuentran presin arriba del vapor depresin. La cavilacin daa severamente cualquier material queencuentra, incluyendo bombas, vlvulas y la pared de la misma tubera.

Para evitar la cavitacin, la presin de succin disponible hacia la

D

Apagado Apagado

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO Abierto

Abierto

Abierto

Cerrado

Abierto

AbiertoAbierto

Abierto Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Lnea delQuemador

Abierto

MO

V t

S el lo V t

Puerta

CuerpodlaVlvul

v i l u e r po

SelloRingy SelloM

SellodelV

FlujodeLquido

V t

S e ll o d V t

Puerta

Cuerp

laVl vul

v i l u r po

SelloRingy Sello

SellodelV

Fluj o deLquido

CONFIGURACIONESDE BOMBAS EN

SERIE Y PARALELO

CONFIGURACIONESEN SERIE

VLVULA DE LABOMBA DE

DESCARGA


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bomba deber ser mayor que la succin neta de la cabeza requeridapor la bomba para la tasa de flujo de operacin y el fluido en la lnea.La presin del lquido que entra a la estacin es proporcionada por laestacin de bombeo corriente arriba.

La presin del fluido debe ser lo suficientemente alto cuando deja laestacin corriente arriba as que, aun con prdidas de presin, puedaentrar a los impulsores de la bomba corriente abajo sin cavitacin.

Varias bombas arregladas en configuracin en serie crean ms presin dedescarga con menos requerimientos de presin de succin inicial queuna sola bomba grande. La baja presin inicial de succin (con relacina en configuraciones en serie la presin de descarga) ayuda a prevenircavitacin en la bomba. En configuraciones en serie, las bombas estnencadenadas entre ellas, as que la descarga de una bomba entra a lasuccin de la siguiente. Tal combinacin tiene un efecto acumulador enla presin generada.

Figura 21El Lquido Fluyendo a Travs de Una Instalacin de Bombasen SerieEl lquido entra a la bomba 1 a 50 psi. Bomba 1 aumenta la cabeza por150 psi, as presuriza el lquido a 200 psi. La descarga de la bomba 1entra a la bomba 2. La bomba 2 aumenta la cabeza por 150 psi, as quecuando el lquido se descarga de la bomba 2, su presin es de 350 psi.Las 350 psi de lquido entra a la bomba 3 que incrementa la cabeza por75 psi adicionales descargando el lquido a 425 psi.

Cuando las bombas se instalan en serie, la presin de la salida esacumulativa. Para encontrar la presin total, sumar la presin deentrada a la salida de la bomba 1 y a la salida de las bombas 2 y 3 comosea requerida.

Bomba 2Bomba 1 Bomba 3


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En este ejemplo:

Este es el caso ideal. En realidad, hay una cierta prdida de presin enla tubera entre la descarga de una bomba y la succin de la siguiente.Esta prdida normalmente llega a pocas psi - as que la descarga realtotal de la tercera bomba puede ser 419 psi en lugar de 425 psi.

Fijarse que 2 de las bombas producen 150 psi, mientras la tercerabomba produce la mitad de presin de cabeza - solo 75 psi. Tal combi-nacin permite flexibilidad en el control de la presin descarga.

Si todas las 3 bombas tienen una presin de salida de 150 psi la salidade la estacin de bombeo (antes de regulacin) puede ser solo comoen esta tabla.

Si la presin de salida de la estacin son 400 psi, 100 psi regulada sernnecesarias. Esto significa que casi 2 tercios de la potencia es gastada

por la tercera bomba.

Salida de SalidaDescripcin Presin Total

Presin 50 psi 50 psi

de Entrada

Bomba 1 150 psi 200 psi



Presin Salida

Descripcin Total Salida

Presin50 psi 50 psi

de entrada





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Si la estacin de bombeo fu configurada o como el ejemplo, dosbombas a l50 psi, mientras la tercera tiene una presin de salida de 75psi, la presin de salida de la estacin ser como se muestra en la tablasiguiente.

En este caso, solamente 25 psi extranguladas se requerir, y solo untercio de la potencia consumida por la bomba pequea se gastar. Dadoel alto costo de la electricidad para las bombas esto puede resultar en unahorro substancial.

Las estaciones de bombeo frecuentemente usan combinaciones de difer-entes tamaos para mejorar la flexibilidad operacional y ver mejorreflejado los requerimientos del oleoducto.

Estas mejoras en combinaciones pueden extenderse instituyendo lapractica de recortar los impulsores o modificando la salida delasegunda bomba. Modificando el impulsor se pueden obtener resul-tados en flexibilidad adicional en la salida de las estaciones de bombeo.

Combinacin Presin Salidade Bombas de Salida Total

Presin 50 psi +de Entrada

Sin Bombas 0 psi 50 psi

Entrada + 50 psi +


Entrada + 50 psi +


Entrada + 50 psi +

Bomba 1 + 150 psi +


Entrada + 50 psi +

Bomba 1 + 150 psi +


Entrada + 50 psi +

Bomba 1 + 150 psi +

Bomba 2 + 150 psi +



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Para ilustrar el concepto de bombas en paralelo, vamos a empezar conun caso simple donde dos bombas estn configuradas en paralelo. Enconfiguraciones en serie, el fluido fluye primero a travs de una bomba,y despus la siguiente. En configuracin en paralelo, el lquido sedivide en dos (o ms) corrientes. Cada corriente fluye a travs de una

bomba solamente despus de descargarse de sus respectivas bombas,

las dos corrientes fluyen hacia un cabeza donde se juntan.

Figura 22Configuracin enParalelo Simple

El efecto en el lquido bombeado es bastante diferente para las configu-raciones en paralelo de las configuraciones en serie. En lasconfiguraciones en series las presiones son acumuladas, en las configu-raciones en paralelo, toda la presin de salida es igual a esa de una

bomba, y las capacidades se acumulan. Bajo condiciones ideales, dosbombas que bombean a 3000 m3/h, en configuraciones en serie puedenbombear 6000 m3/h cuando estn en paralelo.

Frecuentemente, hay configuraciones en serie o configuraciones yahechas y se agrega una sola bomba en paralelo para toda la serie (Fig.24). Ya que la bomba en paralelo puede producir la misma presin dedescarga como las bombas en serie, las bombas en paralelo son usual-mente de dos o ms impulsores multi stage. El trmino multi stagepump se refiere a una bomba con dos ms impulsores.

As que el lquido pasa a travs de cada impulsor, la presin aumenta por

incrementos como pensar que fuera a travs de configuracin de bombasen serie. Una bomba de etapas mltiplespuede alcanzar la presin desalida de dos o ms unidades en serie. Las bombas en paralelo se ponenpara aumentar la capacidad de los oleoductos (tasa), mientras lasunidades en serie operan a su capacidad nominal o de diseo.

CONFIGURACINDE BOMBAS EN

PARALELO


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33

Figura 23Estacin de Bombeo, Configuracin en Serie - ParaleloEn una lnea principal, exista una configuracin de bombas a la cual sele agreg una bomba en paralelo. Dado que la bomba en paralelopuede producir la misma presin que las tres (o mas a veces) en serie, lasbombas en paralelo usualmente son de etapas mltiples.

Figura 24Bomba (Multi-Stage) de Etapas MltiplesUna bomba multi-stage usa dos o ms juegos de impulsores para elevarla presin del lquido por incrementos, y poder alcanzar la presin desalida de dos o ms en serie.


-------

-------

Impulsores

Bomba 1 Bomba 2 Bomba 3

Bomba 4


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1. El lquido entra a la lnea principal de bombas a travsde la _____.

a) vlvula de succinb) vlvula de descargac) vlvula de entradad) vlvula de alivio de presin

2. La funcin en la lnea principal de la vlvula de labomba de succin es para _____.

a) permitir al lquido entrar o desviar a una fosa de quemadorb) permitir al lquido ya sea entrar o desviarse de la bomba

c) desahogar el exceso de presin en un sistema de tuberacerradod) mantener el lquido evitando su regreso

3. Que condiciones deben existir para que un lquido entrea la bomba?

a) la vlvula de succin debe estar cerradab) la vlvula de descarga debe estar abiertac) la vlvula de succin debe estar abiertad) la vlvula de entrada debe estar abierta

4. La mayora de los oleoductos utilizan bombas _____para las lneas principales

a) centrfugasb) de desplazamiento positivoc) rotatoriasd) sumergidas o de mbolo

5. El propsito de los impulsores es para _____.

a) determinar el tipo de producto en la tuberab) acelerar el lquido hacindolo girarc) medir la temperatura del lquido

d) medir la densidad del lquido

6. Despus de abandonar el impulsor, el lquido viaja atravs de la voluta donde su ___.

a) velocidad y presin aumentanb) velocidad se reduce y presin aumentac) velocidad y presin se reducend) velocidad aumenta y presin se reduce

REPASO 2


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7. Despus de pasar a travs de la voluta, el lquidoabandona la bomba a travs de la _____.

a) vlvula de control de presinb) vlvula de no retornoc) vlvula de succind) vlvula de descarga

8. Para una secuencia de arranque rpido donde lacalidad del producto no es importante, la configuracinde vlvulas sera _____.

a) de o con succin cerrada y descarga abierta

b) de o con succin abierta y descarga cerradac) de o con succin cerrada y descarga cerradad) de o con succin abierta y descarga abierta

9. Un motor de frecuencia variable (VFD)_____.

a) controla la presin de descarga de una unidad de bombeo pordisipacin de energa hidrulica

b) vara la frecuencia de vibracin de la tira de metal en undensmetro

c) controla la presin de descarga de una bomba variando lavelocidad de la bomba y motor

d) ajusta la vlvula de control de presin abrindola y cerrndolaligeramente

10. La cavitacin ocurre cuando _____.

a) la presin en el oleoducto cae a la presin de vapor del lquidoque se est transfiriendo

b) aceite, agua y gas estn todos presentesc) se forman picaduras por oxidacin a lo largo del oleoductod) la presin de descarga producida por la bomba es menor que la

presin del lquido que entra a la estacin de bombeo


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11. En una configuracin de bombas en serie ______.a) las bombas estn enlazadas entre ellas y la presin se adiciona

al lquido por etapasb) las bombas estn enlazadas entre ellas y el paso a travs de

todas se incrementa por etapasc) la presin del lquido permanece constante as como el lquido

viaja a travs de cada bombad) el gasto de la bomba y la presin se incrementan ambas por

etapas

Las respuestas estn al final de este mdulo.


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37


Las bombas que se usan para sostener la presin y el flujo o paso tienenun amplio sistema de soporte que mantiene un aceptable ambiente deoperacin y provee corriente elctrica. Esta seccin discute dossistemas auxiliares: el sistema de sumidero y el sistema elctrico de la

estacin de bombeo. El sistema de sumidero se usa para recolectaraceite crudo y productos refinados que se escurren o fugan deloleoducto. El sistema elctrico provee a la estacin de bombeo congran cantidades de corriente elctrica que requiere para operar.

Esta seccin tambin discute el principal sistema de seguridad,incluyendo vlvulas de alivio de presin y sistema de deteccin defuego y gas.

Despus de esta seccin estarn capacitados para alcanzar los

siguientes objetivos. Identificar la funcin de los componentes ms importantes de unaestacin de bombeo tales como:- vas de drenaje- tanque de sumidero y bomba- sub-estacin elctrica- transformadores de bajo voltaje, e- interruptores.

Identificar los principales dispositivos de seguridad en la estacin debombeo tales como:- vlvulas de alivio de presin- detectores de fuego, y

- detectores de gas.

SECCIN 3SISTEMAS AUXILIARES DE SEGURIDAD

INTRODUCCIN

OBJETIVOS


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38


Es posible que porciones de petrleo crudo y productos refinadosrequieran recoleccin. Estos productos pueden venir de una variedadde fuentes incluyendo: escurrimientos de trampas, mltiples o distribuidores, medidores,

muestreadores escurrimientos de tuberas y equipo descarga de vlvulas de alivio fugas por los sellos de las bombas fugas de vlvulas de las unidades de bombeo (durante el mante-

nimiento de bombas) cuerpos de bombas

transferencia de otros sistemas de bombeo, y descarga de pipas por (ejemplo: la tubera est pegada a la salida del

drenaje)

Figura 25Sistema de SumideroEl sistema de sumidero de aceite es usado para recolectar petrleo

crudo y productos refinados que se escurren o fugan del sistema de oductos.

Para recolectar productos de cualquiera de las fuentes arriba expuestos,cada estacin de bombeo tiene su sistema de sumidero. El sistema desumidero consiste en vas de drenaje, tanque de sumidero y una bomba.

SISTEMA DESUMIDERO

Sellos debombasPSV Bomba

PD

Bomba deSumidero

Abajo de Piso

Tubera

Tanque deAlmacenamiento

Tanque (13' 4" l x 8' d)

Enterrado a 4' 9" Abajo

Escurrimientos

de Oleoductos

Base de Concreto

Pipa y

Equipo

Ventilador

SumideroAuxiliar

Pipa


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Las vas de drenaje se localizanalrededor del equipo, de ductos y

captura los lquidos. El lquido

viaja por las vas de drenaje hacia

el sistema de sumidero.

Eltanque de sumidero es una instalacin para almacenamiento

temporal de fugas y escurrimientos de lquidos. Si el tanque de

sumidero se llena, la bomba de alta presin del tanque de sumideroempieza a bombear el lquido fuera del tanque de sumidero, de regresohacia el lado de succin de la estacin. El lquido bombeado de regresodentro del oleoducto continua corriente abajo. Si ocurre una fugafuerte, la bomba del sumidero no es capaz de bombear el lquido fueradel sumidero tan rpido como el lquido llega dentro del sumidero porlas vas de drenaje. Cuando sto sucede el nivel del lquido sube en eltanque de sumidero hasta un punto donde dispara una alarma y las debombas de lnea principal son paradas y todas las vlvulas son cerradas.La alarma y el cierre previenen una fuga mayor a la estacin de bombeode tener serias prdidas en producto y daos al ambiente.

Las estaciones de bombeo estn elctricamente equipadas tpicamentecon lo siguiente: lneas de servicios de corriente una sub-estacin elctrica lneas internas de corriente transformadores de bajo voltaje, e interruptores automticos.

La corriente entra a la estacin directamente de las lneas de servicio aalto voltaje, puede ser 72 000V o 230 000V, dependiendo de la locali-

zacin de la estacin de bombeo. En la sub-estacin elctrica, untransformador elctrico baja este voltaje (o en otras palabras la trans-forma) para cumplir los diferentes niveles requeridos en toda laestacin. Algunos motores que mueven la lnea principal de bombasrequieren 4l60V. Los dems equipos en la estacin requieren ya seal20V, o 480V de corriente elctrica.

TANQUE DE

SUMIDERO Y BOMBAS

VAS DE DRENAJE

ABASTECIMIENTOELCTRICO

D

Apagada Apagada

MO MO MO MO

MOMO

MO

MO Abierto

Abierto

Abierto

Cerrado

Abierto

Abierto

Abierto Abierto

Abierto Abierto Abierto

Abierto Abierto

Lnea delQuemador

MO


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Los motores de las bombas de lnea principal consumen gran cantidadde corriente por la enorme masa de petrleo que ellos mueven entreestaciones contra la alta presin de descarga. Por la enorme masa de labomba y las partes que se mueven en el motor, la corriente jalada en losprimeros pocos segundos despus del arranque es muy elevada. Por estarazn, las lneas principales de bombas no deben arrancarse innecesaria-mente. Los fabricantes establecen que un motor no debe arrancarse msde tres veces por hora pues se reducir la vida del motor. Un motortpico de l500hp usa tanta corriente en una hora como una familia deuna casa normal usa en tres meses.

Los transformadores de bajo voltaje bajan la corriente de una sub-

estacin a un voltaje mas bajo y uniforme para el uso de los diferentessistemas de control electrnico en la estacin de bombeo tales como los

detectores de fuego y gas.

Los interruptores automticos son en realidad reguladores que abren y

cierran monitorean la cantidad de corriente que fluye a travs de un

circuito elctrico. Cuando fluye mucha corriente a travs del circuito, elinterruptor desconecta automticamente el circuito. Los interruptoresautomticos protegen tambin la estacin de bombeo de fuegoscausados por excesivo calentamiento de los circuitos por la corriente.

Figura 26Sistema ElctricoLa corriente entra a la estacin directamente de las lneas de serviciotpicamente a 72000V o 230000V,dependiendo de la localizacin dela estacin de bombeo. En la sub-estacin elctrica un transformador

grande baja parte de este voltaje (o en otras palabras lo transforma)para cumplir con los diferentes niveles requeridos al pasar por todala estacin.

4160V

Transformador

Cables Sobrecalentados

72 000V

or230 000V

Edificio de

Distribucin

Elctrica


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La estacin de bombeo esta protegida literalmente por docenas de sistemasde seguridad, arreglos failsafe falla-segura, y sistemas redundantes. Estoest explicado en detalle en el mdulo SISTEMA DE CONTROL DE LOSOLEODUCTOS. Esta seccin ve los sistemas de seguridad que protegen a lagente y edificios as como el equipo de riesgos como fuego y explosinincluyendo: vlvulas de alivio de presin

sistemas de deteccin de fuego, y

sistemas de deteccin de gas.

El lquido puede ser aislado en una seccin cerrada de tubera en varioslugares de la estacin de bombeo.

Si un lquido es aislado en una lnea cerrada y la temperatura del lquido seincrementa (por ejemplo, estando en el sol en un da caliente) la presintambin se incrementa. Como una medida de precaucin, se instalanvlvulas de alivio de presin a lo largo del oleoducto en cada estacin debombeo. Una vlvula de alivio de presin es aquella que se abre automti-camente para dejar escapar la presin a un sistema cerrado de tubera tal

como una seccin de tubera aislada. Estas vlvulas ayudan a garantizar laseguridad del personal y la integridad del equipo drenando el lquido extrahacia el sistema de sumidero, en el caso de que la presin suba fuera de loslmites permitidos.

Las vlvula las de alivio de presin responden automticamente cuando la

presin sobrepasa los limites permitidos deoperacin. La vlvula se abre y deja escaparla presin hasta que esta vuelve a los lmitespermitidos. Entonces la vlvula se cierraautomticamente. La Figura 27 una vlvulade alivio de presin simplificada quemuestra el concepto de operacin de unaPRV. La Figura 28 muestra un tpicosistema de alivio de presin.

El valor preestablecido de la vlvula dealivio de presin es fijado tan alto como seaposible arriba de la presin normal deoperacin, para que la vlvula de alivio depresin se abra solamente si ocurre unaverdadera emergencia. Para ms informa-cin sobre estas vlvulas vase el mduloAISLAMIENTO Y SECCIONALIZACIN DEVALVULAS.

Figura 27Vlvula de Alivio de Presin

PROTECCIONESPRINCIPALES ENUNA ESTACIN

VLVULAS DE ALIVIO

DE PRESIN

Puerta deEscape

Preson


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Las vlvulas de alivio de presin son usualmente equipadas conresortes. Cuando la presin en la lnea es suficientemente alta,comprime el resorte y la vlvula se abre para dejar salir el lquido haciael sistema de sumidero. Cuando sale el suficiente lquido para reducirla presin abajo del punto preestablecido de la vlvula, el resorteempuja la pieza de cierre para volverlo a colocar en su lugar para cerrarla vlvula.

Figura 28Sistema de Alivio de PresinCuando se abren estas vlvulas en las lneas LPG, deben descargarhacia un recipiente presurizado. El LPG no puede ser descargado haciatanques atmosfricos .

Estos detectores se instalan en cualquier construccin en donde haya laposibilidad de fuego ya sea por gas, aire u otro medio. Las casas debombas, por ejemplo, tienen detectores de fuego pero por lo general nolos hay en los edificios de muestreo porque ah no hay forma o fuentepara producirlo. Los detectores de fuego estn conectados a la estacincontrolador lgico programable (PLC) la cual toma accin inmediata enuna emergencia. Si un incendio es detectado, el PLC apaga las bombas,cierra y asla la estacin de bombeo, y manda una alarma al centro decontrol. Existen varios tipos de detectores de fuego: detectores de calor

detectores de humo fire eyes ultravioleta, y detectores infrarrojos.

Los detectores de calor monitorean los edificios por temperaturas que

excedan los lmites de seguridad. Tambin monitorean en los edificioslas tasas de aumento de temperatura que excedan los lmites deseguridad. Esto significa que aunque la temperatura en un edificio esteabajo del mximo de seguridad, pero subiendo rpidamente, la alarmase activa.

Lnea Principal

Al

Almacenamiento

NGL

Opcional

Vlvula de Alivio

de Presin

Disco de

Ruptura

Abierto

abierto

Monitor

de Flujo

DETECTORES DEFUEGO


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Los detectores de humo son un mtodo comn para detectar fuego, y seusan en la mayora de casas habitacin. Los detectores de humopueden, a menudo, detectar fuego antes que cualquier detector de fuegoporque activan una alarma antes de que haya flama o altas temperaturasque accionen las otras alarmas.

Los detectores de rayos ultravioleta fire eyes y detectores de rayos

infrarrojos monitorean el rea de flamas que puedan ser invisibles al

ojo humano. Cuando un combustible muy alto en octano se prende,como el combustible para jets, las flamas pueden no ser visibles al ojohumano.

Dentro de un edificio de muestreo, cubculos elctricos y cuartoscerrados de bombas, los detectores de gases monitorean las concentra-ciones de combustibles y gases txicos para detectar fugas en lastuberas u otro equipo. Los detectores de gases garantizan las seguri-dades las personas y equipo activando una alarma si la concentracin decombustible o de gases txicos, dentro de la construccin alcanzalmites peligrosos. Los detectores de gases pueden, tpicamentedetectar gases ms ligeros o ms pesados que el aire, de manera queningn gas puede escapar sin ser notado. Los detectores de gas estnconectados a la estacin de control lgico programable PLC que iniciauna secuencia de alarmas y toma otras acciones apropiadas. Por

ejemplo, cuando el nivel de gas alcanza el 20%mas bajo del lmite deexplosin (LEL), la estacin PLC arranca ventiladores (si hay alguno)

y activa una luz intermitente para atraer la atencin hacia la situacin.

Cuando el gas alcanza el 40% del limite de explosin (LEL), la PLCapaga todas las unidades en la estacin de bombeo.

Los detectores de gas controlan tambin el rea por concentracionespeligrosas de gases txicos tales como el H2S. Cuando la concen-tracin de gases txicos alcanza lmites peligrosos, tales como l0ppm deH2S, mandan una alarma a la estacin de control lgico programablePLC. Esta arranca ventiladores (si los hay), y activa una luz intermi-tente para atraer la atencin y, si es necesario, (espacio) apaga la

estacin de bombeo.

DETECTORESDE GAS


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1. Un sistema de sumidero es necesario en una estacinde bombeo en caso de _____.

a) que un incendio ocurra en la estacin de bombeob) que se detecte gas en la estacin de bombeoc) que una fuga ocurre en la estacin de bombeod) que haya lugar en los tanques de almacenamiento

2. Cual de los siguientes NO es un componente de unsistema de sumidero?_____

a) vas de drenajeb) tanque de sumidero

c) vlvula controladora de presind) bomba de sumidero

3. Las vas de drenaje son componentes de un sistema desumidero que_____.

a) temporalmente almacena los lquidos fugados hasta que puedanregresar a la lnea principal

b) bombean de regreso los lquidos fugados hacia la lneaprincipal

c) captura cualquier lquido fugado y lo dirige hacia el tanque desumidero

d) mide la cantidad de lquido fluyendo hacia dentro del sistemade sumidero

4. El componente de un sistema de sumidero quebombea los lquidos fugados de regreso hacia la lneaprincipal se llama_____.

a) tanque de sumiderob) bomba de lnea principalc) bomba de sumiderod) bomba de drenaje

5. El componente de un sistema de sumidero que proveealmacenamiento temporal a los lquidos fugados sellama_____.

a) tanque de sumiderob) tanque de retencinc) tanque para desperdiciosd) patio de tanques

REPASO 3


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6. Si el tanque de sumidero se llena demasiado, _____.a) el lquido se manda a una fosa de quemador donde se quemab) una bomba empieza a bombear el lquido fuera del tanque de

sumideroc) el lquido se derrama dentro de las vas de drenajed) la vlvula auxiliar del tanque de sumidero se abre

7. El lquido que sale del tanque de sumidero_____.

a) est contaminado y debe deshecharse seguramenteb) se va a un tanque para desperdiciosc) va adentro de la lnea principal de las bombas corriente abajo

d) va adentro de la lnea principal de las bombas corriente arriba

8. Si ocurre un derrame importante, y la bomba delsumidero no se da abasto para mantener el lquidodentro del tanque de sumidero_____.

a) se dispara una alarma y la bomba de la lnea principal se cierrab) el lquido se escurre, de la casa de bombas hacia una alcantar-

illa del drenaje de servicioc) virtualmente no hay desperdiciod) una bomba auxiliar arranca para ayudar a bombear el lquido

hacia afuera

9. La corriente elctrica llega generalmente adentro de laestacin de bombeo directamente de las lneas elc-tricas de servicio a_____.

a) 72000V o 230000Vb) 720000V o 230000Vc) 4l60V o 72000Vd) 120V o 440V

10. Una sub-estacin elctrica_____.

a) contiene los aditamentos del sistema de control de tubera (PCS)

b) disminuye la fuerza elctrica de las lneas de servicio a 4l60V yms bajo voltaje

c) aumenta la potencia de las lneas de servicio de corriente a230000V

d) mantiene constante la fuerza de las lneas de servicio a 200000V


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11. Los transformadores de bajo voltaje_____.a) disminuyen la fuerza de las lneas de corriente a 4l60V y a ms

bajo voltajeb) disminuyen la fuerza elctrica de la sub-estacin a bajo (por

ejemplo, l20V) voltajesc) monitorean la cantidad de flujo elctrico a travs de un circuito

elctricod) apaga y enciende equipo cuando se necesite conservar energa

12. Interruptores_____.

a) bajan la fuerza de la sub-estacin a un voltaje muy pequeo

b) son reguladores (arrancar/apagar) que bajan la fuerza en laslneas elctricas

c) regulan la cantidad de flujo de corriente a travs de un circuitoelctrico

d) son reguladores arrancar/apagar que controlan y protegen lacantidad de flujo corriente a travs de un circuito elctrico

13. Si fluye mucha corriente monitorear a travs de uncircuito un interruptor_____.

a) automticamente desconecta el circuitob) manda una alarma al centro de control

c) cambia de direccin de corriente hacia otros circuitosd) baja la fuerza que viene a travs de la lnea elctrica

14. El tipo de detectores de fuego que pueden a menudodetectar incendios antes que cualquier otro detector sellaman______.

a) detectores de rayos infrarrojosb) detectores de rayos ultravioletac) detectores de humod) detectores de calor


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15. El objetivo de la vlvula de alivio de presin es asegurarla operacin sin riesgo___.

a) controlando la presin del lquido al entrar en una bombab) desviando el flujo hacia una fosa de quemador en una emer-

genciac desviando el lquido de la lnea principal de la estacin de

bombeod) descargando la presin en un sistema de tubera cerrada si la

presin sube ms all de los lmites permitidos

Las respuestas estn al final del mdulo.


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Los operadores del centro de control controlan las operaciones en laestacin de bombeo desde un lugar distante usando un sistema decontrol del oleoducto. Esta seccin describe el sistema de control y suscomponentes en el centro de control y en la estacin de bombeo.

Tambin describe las rutas que las rdenes y datos siguen en el sistema,as como las ventajas de usar el sistema de control del oleoducto.

Despus de esta seccin, usted podr completar los siguientes objetivos. Identificar el trmino Sistema Scada. Describir brevemente la ruta de datos de la estacin de bombeo al

centro de control. Describir la funcin e importancia de los siguientes componentes del

sistema de control:- unidad terminal distante (RTU)

- controlador lgico programable (PLC)- transmisores de presin, y- el block proporcional derivativo integral (PID).

Describir las ventajas operacionales de usar el sistema SCADA.

OBJETIVOS

SECCIN 4SISTEMA DE CONTROL

INTRODUCCIN


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La mayora de las estaciones de bombeo no tienen personal. Las opera-ciones de la estaciones de bombeo estn controladas por el centrooperador de control desde un sitio distante el usando sistema SCADA.

Adquisicin de Informacin y Control Supervisorio (SCADA), es un

sistema complejo de computadoras receptoras, conjuntos, medios de

comunicacin y dispositivos e instrumentos que renen y analizan datos

de operacin y envan reportes de vuelta al centro de control.

Adicionalmente, el SCADA lleva informes enviados por el operador al

centro de control. El SCADA se describe y explica en detalle en elprograma de entrenamiento Sistema de Control de Tuberas.

El sistema SCADA es jerrquico (ver Figura 29). Los comandos van

desde arriba de la jerarqua hacia el fondo, mientras que la informacinfluye desde abajo de la jerarqua hacia arriba. La terminal del centro decontrol, computadora receptora, y procesador de comunicaciones, estnlocalizados en el centro de control. La unidad terminal distante (RTU),el control lgico programable (PLC) e instrumentos y dispositivos estncolocados en la ubicacindel campo.

Los operadores tomandecisiones acerca de queacciones llevar a cabobasados en la informacin

de sus monitores en elcentro de control.Empecemos en el fondode la jerarqua SCADA ybrevemente examinemoscomo la informacin llegaal centro de control.

Figura 29Jerarqua SCADA

El sistema SCADA esjerrquico, esto es - unsistema SCADA estacompuesto de un numerode subsistemas colocadosuno arriba de otro.

SISTEMA SCADA

Nivel de Recepcin

RTU

Instrumento o Dispositivo

CFE

InformacinComunicacin

Centro deControl

Estacin

Campo

Estacin de Trabajo

Controlador LgicoProgramable PLC


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El trmino instrumento se refiere a un dispositivo mecnico o elec-trnico que mide y registra, presenta o trasmite informacin acerca de

un solo aspecto de la operacin de oleoductos tuberas. Los instru-mentos pueden medir temperatura, presin, viscosidad, densidad yniveles de vibracin y estado del equipo en la estacin de bombeo ytrasmitir el material a la estacin PLC.

El Controlador Lgico Programable (PLC):

recopila y analiza los datos primarios de los instrumentos trasmite datos importantes a la terminal distante para transmisin

posterior al centro de control y lleva a cabo funciones locales de control basadas en la informacin

recibida.El PLC registra cada instrumento, organiza y recopila la informacinrecibida. En algunos casos, el PLC acta sobre la informacin querecibe. Por ejemplo, si un detector de rayos ultravioleta descubre unaluz y la asocia con la posibilidad de fuego, el PLC automticamenteinicia la secuencia de apagado como se describe en la Seccin 3 El PLCtambin controla automticamente las bombas y los ajustes de lasvlvulas, operacin de sumidero y otras tareas rutinarias.

Mientras puede haber una o ms PLCs para cada casa de bombeo, haysolamente una RTU para toda la estacin de bombeo. La unidad

terminal distante (RTU) es una computadora que recopila informacin

que vienen de todos los PLCs en la estacin de bombeo. El RTUanaliza y presenta en pantalla los datos y trasmite solamente al centrode control los datos relevantes.

Cuando la informacin del RTU llega al centro de control, va al (CFE)procesador de comunicaciones. El CFE controla todas las transmi-siones que llegan y salen, las traduce, y las dirige hacia el operador

que controla la lnea en particular.

INSTRUMENTOS

CONTROLADORLGICOPROGRAMABLE (PLC)

UNIDAD TERMINALDISTANTE (RTU)

CENTRO DE CONTROL


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En respuesta a la informacin de la terminal, el operador puede decidirarrancar la unidad de bombeo. SCADA ejecuta los chequeos deseguridad, verifica que la unidad de bombeo seleccionada pueda arran-carse, y empieza el proceso para llevar a cabo la rden. La rden de launidad de arranque viaja hacia abajo a travs de la jerarqua en surespuesta al dispositivo.

El control de la secuencia de arranque es llevado a cabo en el nivelPLC. El PLC lleva a cabo las tareas tales como abrir y cerrar vlvulas,poner a tiempo las secuencias, monitorear y responder a los cambios depresin, niveles de vibracin, temperaturas, y arrancar y parar lasunidades de bombeo.

Durante el arranque, el sistema SCADAnecesita informacin precisa acerca casede presiones de succin case y descarga,de las bombas as tambin como la situaciny estado de cada motor. Esta informacinpermite al sistema SCADA asegurar que labomba arranque con seguridad, y abortar elarranque si sucede alguna situacininsegura.

Para determinar las presiones del casco de

succin y descarga, lostransmisores de

presin estn estratgicamente colocados

dentro de la estacin de bombeo. Uno estainmediatamente antes de las bombas paradeterminar la presin de succin. Otro estdirectamente despus de las bombas peroantes de la vlvula de control, para deter-minar la presin del casco. Otro estcolocado despus de la vlvula de controlpara determinar la presin de descarga.

Cada uno de estos transmisores esta ligado a

un sensor electrnico de presin , quereacciona a la presin del lquido que fluye.Estos transmisores codifican estas reac-ciones en seales electrnicas que sonentonces trasmitidas al PLC.

LLEVANDO A CABOUNA ORDEN


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Figura 30Transmisor de PresinPara determinar la succin y presiones del casco y descarga, los trans-misores de presin estn colocados dentro de la estacin de bombeo.Cada uno de estos transmisores est ligado a un sensor electrnico depresin que responde a la presin del lquido fluyendo. Los transmisorescodifican estas respuestas en seales electrnicas las cuales sonentonces trasmitidas al PLC.

Durante la secuencia de arranque el PLC lee cada una de esas presiones.

En el caso de que exceda o bajen ligeramente los lmites preestable-cidos, el PLC abortara el arranque. Si una bomba est trabajando ycualquiera de las presiones se excede o cae ligeramente de sus lmitespreestablecidos, el PLC apaga la bomba.

El PLC tambin controla las condiciones de los motores que muevenlas bombas. Cada motor es protegido por reles sofisticados quemonitorean las corrientes del motor y los niveles de vibracin ascomo las temperaturas del embobinado y baleros. Todas estascondiciones se miden y trasmiten al PLC. Si alguna excede los lmitesseguros de operacin, el PLC aborta el arranque o apaga las bombas,si ellas estuvieran trabajando.

Trasmisor de Presin

Sensor de Presin


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La Derivacin Integral Proporcional (PID) es parte del sistema decontrol que determina con que rapidez el sistema reaccionara a

cambios, tales como cambios entre puntos preestablecidos y valores.

El block PID controla la presin de las vlvulas de control.

El computador a nivel receptor, el RTU y el PLC, cada uno estequipado para tomar accin protectora si ellos pierden contacto con losotros. Si algn eslabn de comunicacin entre receptor, RTU y PLC seinterrumpe, por lo menos uno de los otros asegura que la estacin

contine operando con seguridad.Aqu est como puede trabajar: El Nivel de Computadores Recptores decontinuamente cuestiona al RTU. La comunicacin puede perderse porun perodo de cinco minutos antes que la estacin corriente arriba lleguea los lmites depresin de seguridad. Si no hay respuesta, se inicia unprocedimiento defallo de comunicaciones. Esto quiere decir quecuando la comunicacin con la estacin se pierde, la seal del receptorde la siguiente estacin corriente arriba

24. Estaciones de Bombeo

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