I

REPUBLICA DE VENEZUELA. UNIVERSIDAD DR. RAFAEL BELLOSO CHACÍN.

FACULTAD DE INGENIERÍA. ESCUELA DE ELECTRÓNICA.

“DISEÑO E IMPLANTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL LÓGICO PARA LA CONMUTACIÓN DEL

SISTEMA ININTERRUMPIDO DE POTENCIA EN UNA GABARRA DE CEMENTACIÓN PETROLERA, CASO:

DOWELL SCHLUMBERGER”.

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA.

REALIZADO POR: BR. LA COTERA C., GARY.

TUTOR METODOLÓGICO: TUTOR ACADÉMICO: ANTP. EDGAR MARTÍNEZ. ING. ANDRÉS AMAYA.

TUTOR INDUSTRIAL: ING. MARIO FÁBRIS.

II

MARACAIBO, FEBRERO DE 1.999.

III

“DISEÑO E IMPLANTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL LÓGICO PARA LA CONMUTACIÓN DEL

SISTEMA ININTERRUMPIDO DE POTENCIA EN UNA GABARRA DE CEMENTACIÓN PETROLERA, CASO:

DOWELL SCHLUMBERGER”.

IV

UNIVERSIDAD DR. RAFAEL BELLOSO CHACÍN. FACULTAD DE INGENIERÍA.

ESCUELA DE ELECTRÓNICA.

VEREDICTO

Nosotros los profesores, ___________________________________ ____________________________, designados como Jurado Examinador del Proyecto de Investigación, “DISEÑO E IMPLANTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL LÓGICO PARA LA CONMUTACIÓN DEL SISTEMA ININTERRUMPIDO DE POTENCIA EN UNA GABARRA DE CEMENTACIÓN PETROLERA, CASO: DOWELL SCHLUMBERGER”., que presenta el Bachiller, LA COTERA CACHAY, PERCY GARY, Titular de la Cédula de Identidad Número E-81.797.464, nos hemos reunido para revisar dicho trabajo, y después del interrogatorio correspondiente, lo hemos APROBADO con la calificación de ____________ ( ) puntos, asignándole la mención _______________, de acuerdo con las normas vigentes aprobadas por el Consejo Académico de la Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín, para la evaluación de los trabajos Especiales de Grado, para obtener el Título de INGENIERO EN ELECTRÓNICA.

En fe de lo cual firmamos, en Maracaibo, ____ de ___________ de 1.999.

___________________ ____________________ ___________________ C.I. N ° V-___________ C.I. N° V-____________ C.I. N° V-___________ JURADO. JURADO. JURADO.

________________________

V

ING. PLÁCIDO MARTÍNEZ. DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA.

DEDICATORIA

A DIOS Todopoderoso, por ser mi guía y por permitirme

cumplir todas mis metas., a pesar de los obstáculos,

A GLORIA E., mi madre, por estar siempre conmigo,

tenerme paciencia y brindarme todo el apoyo y amor

posible, y que gracias a ella he logrado alcanzar una de mis

mayores metas,

A CRYSTELL, mi hija, por existir en mi vida, y por ser

una de las personas a quien más amo,

VI

A LESLY, mi esposa, por apoyarme en todo momento

desde el día en que nos conocimos, Te Amo.

AGRADECIMIENTOS

A Dios, por darme vida y salud, permitiéndome compartir este momento con

los seres más queridos, y también por guiarme despertando la fe de creer en mi mismo

y tener hoy la satisfacción de ver una de mis metas hecha realidad.

A Mi Madre, GLORIA E., quien me enseño el camino del éxito apoyándome

en los momentos más difíciles, y también por brindarme el apoyo moral y económico

para que se hiciera posible mi preparación académica.

A Mi Esposa, LESLY, a quien quiero mucho, por brindarme todo el apoyo y

preocupación posible.

A la Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín “URBE”, por ser el ente

fundamental de mi formación profesional e intelectual y donde adquirí los conocimientos

necesarios para enfrentar los retos que se me presenten.

VII

A la empresa Dowell Schlumberger de Vzla., S.A., por abrirme sus puertas y

haberme dado la oportunidad de realizar este proyecto de investigación en sus

instalaciones para desarrollarme profesionalmente.

Al Lic. Alberto Caldera y al Ing. Edín Orellana, por darme la oportunidad de

realizar este proyecto de investigación en las instalaciones de Mantenimiento y

Operaciones de la empresa.

Al T.S.U. Guillermo Bencomo, al T.S.U. Alfredo Arámbulo y al Ing. Orlando

Chaparro, quienes pertenecen a la empresa Dowell Schlumberger, S.A., por su valiosa

colaboración y apoyo, incondicional ayuda, conocimientos, aporte de ideas y amistad.

Les estoy profundamente agradecido.

A los tutores Lic. Edgar Martínez e Ing. Andrés Amaya, por brindarme toda la

orientación y colaboración posible para la culminación de este proyecto de

investigación. Gracias por su flexibilidad y paciencia.

Al Ing. Oranger Cárdenas, Gerente General de la empresa AVTEK, C.A., por

toda su colaboración y contar con su ayuda en todo momento.

VIII

A mis amigos, Daniel Tortolani, Franco Vadurro, Rafael Quevedo, Gerardo

Páez, Giovani Lorusso, Richard Morton, Israel Paredes, Hernán Osorio, Antony

Tortolani, Fabio Cantillo, Luis Barberan, José Contreras, Miguel Mogollón, por

brindarme su mano de ayuda en todo momento y especialmente una valiosa amistad.

A todas las personas que de una u otra manera contribuyeron al logro de la

realización de mi Tesis de Grado brindándome su colaboración, apoyo y conocimientos

en todo momento.

A TODOS USTEDES SICERAMENTE, MUCHAS GRACIAS!

GARY.

IX

DISEÑO E IMPLANTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL LÓGICO PARA LA CONMUTACIÓN DEL SISTEMA ININTERRUMPIDO DE POTENCIA EN UNA GABARRA DE CEMENTACIÓN PETROLERA, CASO: DOWELL SCHLUMBERGER. Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería, Escuela de Electrónica. Tesis de Grado.

Autor:

LA COTERA, Gary. Tutores:

Antp. Edgar Martínez. Ing. Andrés Amaya.

Ing. Mario Fábris. Año: 1.999.

RESUMEN

El propósito de esta investigación fue el de Diseñar e Implantar un Sistema de Control Lógico para la Conmutación del Sistema Ininterrumpido de Potencia en la Gabarra de Cementación Petrolera B-1.005 perteneciente a la empresa DOWELL SCHLUMBERGER DE VZLA., S.A. Para cumplir con dicho objetivo, fue realizada una investigación de carácter Aplicada, ya que propone soluciones a un problema en un periodo de tiempo relativamente corto y para ello se cumplieron con una serie de fases. Mediante un análisis, se evidenció que en el Sistema de Carga o Sistema de Control y Registro de Cementación de la gabarra anteriormente mencionada era necesario un sistema electrónico de seguridad con el propósito de que le brinde una alimentación de energía eléctrica (D.C.) ininterrumpida por medio de una tarjeta electrónica que conmute instantáneamente dos medios de alimentación de energía eléctrica a cualquier carga crítica del proceso de control y registro de cementación. La primera fase consistió en conocer a profundidad los requerimientos, el funcionamiento, las características y los posibles motivos de falla en el Sistema de Control y Registro de Cementación. Luego se realizó un estudio de carga con la finalidad de obtener los parámetros

X

de tensión, corriente y potencia entre otros, esto en puntos de la red eléc trica del Sistema de Carga. Seguidamente se procedió a medir el consumo de cada uno de los equipos que conforman a dicho sistema de control y registro, todo esto a plena carga para de esta forma proceder al diseño e implantación del Sistema Ininterrumpible de Potencia (S.I.P.). Por último se realizó un estudio económico para así determinar un estimado en costo total de materiales, componentes eléctricos y electrónicos requeridos para el desarrollo de la investigación. En los resultados obtenidos de la investigación, se logró considerablemente una alimentación de energía eléctrica (D.C.) ininterrumpida, por medio de una tarjeta electrónica de control que permite la conmutación instantánea entre dos tipos de alimentación de energía eléctrica, las cuales son una Red Convencional de Alimentación (Fuentes de Poder D.C.) y una Alimentación de Emergencia (Banco de Baterías), eliminando así las posibles perturbaciones eléctricas a los equipos de control y registro y consecuentemente evitando un desface en los procesos de cementación, evitando también daños a los dispositivos electrónicos contenidos en dichos equipos o posibles pérdidas de información de datos y además cumpliendo con las necesidades de la empresa, siendo así un sistema seguro y confiable.

DESIGN AND IMPLANTATION OF A LOGICAL CONTROL SYSTEM TO COMMUTE THE UNINTERRUPTED POWER SYSTEM ON THE OIL CEMENTATION BARGE, CASE: DOWELL SCHLUMBERGER. Dr. Rafael Belloso Chacín University. Engineering Faculty. Electronics School. Special Work of Degree.

Author: LA COTERA, Gary.

Advisers: Anthp. Edgar Martínez.

Eng. Andrés Amaya. Eng. Mario Fábris.

Year: 1.999.

ABSTRACT

The propose of the folowing Investigation was the Design and Implantation of a Logical Control System to Connmute the Uninterrupted Power System on the Oil Cementation Barge B-1.005 owed by DOWELL SCHLUMBERGER OF VENEZUELA, S.A. In order to accomplish that objetive it was developed an investigation of an Aplied character, now that it proposes solutions of a problem in short period of time and fot this there was a series of phases that have been done. In fact of an analysis, is being shown that the Power´ System or Loggin and Control´System of Cementation of the previously mentioned barge was necessary an Electronic´System of security whit the propose that garranties an Uninterrupted Electric Power Source (D.C.) by an Electronic Board that connmutes inmediatly two sources of Energy to any critical charges of the loggin and control process of cementation. The first phase consisted in knowing very well all the requierements, the funtionality, the characteristed and the possibles motives of failure at the loggin and control system of cementation. Then it was developed a study of charges with the objetive of obtain

XI

the Tension parameters, current, power, etc. They were realized in many locations of the electrical charge´s systems net. Then it continuos to mesure the comsuption of each one the equipment that conform that loggin and control system, all this was made full charged in order to procede at the design and the implantation of the control of the Power Uninterrupted System (P.U.S.). At last it was made an economical study to determine and estimate of the matterial costs, electrical and electronical components requiered to developed this investigation. With results obtained of this investigation, it was pulled off a considerable uninterrupted electrical power alimentation by an electronical control board that alose the instant commutation between two sources of an electrical power alimentation, these are a conventional net alimentation (D.C. Power Sources) and an energy alimentation (Battery Pack) discarding all electrical possibles perturbations to the loggin and control equipments and avoiding a disphase at the cementation process, also avoiding demage to electrical devices contained in these equipmentes or possibles losses of data information and also accomplish with all needs of enterprise, being this way a relieable and safety system.

ÍNDICE GENERAL

VEREDICTO. .................................................................................................. III

DEDICATORIA. ............................................................................................. IV

AGRADECIMIENTO. .................................................................................... V

RESUMEN. ..................................................................................................... VIII

ABSTRACT. ..................................................................................................... IX

ÍNDICE GENERAL. ........................................................................................ X

ÍNDICE DE FIGURAS. ................................................................................. XIV

ÍNDICE DE TABLAS. .................................................................................. XVIII

ÍNDICE DE ANEXOS. .................................................................................. XIX

INTRODUCCIÓN. ............................................................................................. 1

CAPITULO I : EL PROBLEMA. ..................................................................... 5

1. Planteamiento del Problema. .......................................................................... 6

XII

2. Objetivos de la Investigación. ......................................................................... 14

2.1. Objetivo General. ......................................................................................... 14

2.2. Objetivos Específicos. ................................................................................. 14

3. Justificación de la Investigación. .................................................................... 15

4. Delimitación de la Investigación. .................................................................... 17

CAPITULO II : MARCO TEÓRICO. ............................................................ 19

1. Fundamentación Teórica. ................................................................................ 20

1.1. Sistemas de Control. ..................................................................................... 20

1.2. Sistema de Potencia Ininterrumpida. ........................................................... 26

1.2.1. Aspectos Generales de las Perturbaciones Eléctricas. ............................ 29

1.2.1.1. Clasificación de las Perturbaciones Eléctricas. ...................................... 29

1.2.2. Generalidades para la Protección contra Fenómenos Eléctricos. ........... 33

1.2.2.1. Soluciones Existentes a Problemas Transitorios. ................................... 34

1.2.2.1.1. Transformador Auxiliar o de Aislamiento. ......................................... 34

1.2.2.1.2. Transformador Ferrosonante. .............................................................. 35

1.2.2.1.3. Regulador de Tensión (Estabilizador). ................................................ 35

1.2.2.1.4. Acondicionadores de Red de Energía Eléctrica. ................................. 36

1.2.2.1.5. Sistemas de Potencia Ininterrumpida (SAI´s-UPS). ............................ 36

1.2.2.2. Sistemas de Potencia Ininterrumpida (U.P.S.). ...................................... 37

1.2.2.2.1. Características Específicas de los U.P.S. ............................................ 37

1.2.2.2.2. Ventajas de los U.P.S. ......................................................................... 38

XIII

1.2.2.2.3. Estados de Funcionamiento de los U.P.S. ........................................... 40

a. “Off-Line” o Fuera de Línea. ........................................................................... 40

b. Línea Interactiva. ............................................................................................. 41

c. “On-Line” o En Línea. ..................................................................................... 46

1.2.2.2.4. Unidades o Partes Fundamentales de los U.P.S. ................................. 50

a. Rectificadores (Unidad Conversora A.C./D.C.). ............................................. 52

b. Baterías (Unidad Almacenadora). ................................................................... 65

c. Inversores (Unidad Conversora D.C./A.C.). .................................................... 73

d. Unidad Controladora. ..................................................................................... 89

e. Línea de Emergencia (By-Pass). .................................................................... 98

1.2.3. Estudio de la Carga. ................................................................................ 100

1.2.3.1. Factor de Potencia. ............................................................................... 101

1.2.3.2. Cargas No-Lineales. ............................................................................. 103

1.2.3.3. Cargas Críticas. .................................................................................... 103

1.2.3.4. Valores Nominales. .............................................................................. 105

1.3. Métodos de Diseño. .................................................................................... 107

2. Revisión de la Literatura. .............................................................................. 113

3. Definición de Términos Básicos. .................................................................. 115

4. Variables de Estudio. .................................................................................... 135

4.1. Sistemas de Control. ................................................................................... 135

4.2. Sistema Ininterrumpido de Potencia. ......................................................... 137

XIV

CAPITULO III : MARCO METODOLÓGICO. ......................................... 138

1. Tipo de Investigación. ................................................................................... 139

2. Metodología Aplicada. .................................................................................. 140

3. Materiales y Equipos Utilizados. .................................................................. 142

CAPITULO IV : ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS. .............................. 145

1. Resultados del Estudio. ................................................................................. 146

1.1. Análisis de la Situación Actual. ................................................................. 146

1.1.1. Funcionamiento Actual del Sistema Eléctrico de la Gabarra. ................ 166

1.1.1.1. Generadores de Energía Eléctrica. ....................................................... 170

1.1.1.2. Transformador de Energía Eléctrica. ................................................... 172

1.1.1.3. Fuentes de Poder D.C. (Rectificadores). .............................................. 174

1.1.1.4. Banco de Baterías. ................................................................................ 177

1.1.2. Estudio de la Carga. ................................................................................ 179

1.2. Diseño del Sistema de Control Electrónico S.I.P. ...................................... 187

1.2.1. Conceptualización. .................................................................................. 187

1.2.2. Objetivos. ................................................................................................ 188

1.2.2.1. Objetivo General. .................................................................................. 188

1.2.2.2. Objetivos Específicos. .......................................................................... 188

1.2.3. Estructura de Diseño del Sistema de Control Electrónico S.I.P. ............ 189

1.2.3.1. Desarrollo de Diseño del Sistema Ininterrumpible de Potencia

(S.I.P). ................................................................................................... 190

XV

1.2.3.2. Teoría de Funcionamiento del S.I.P. .................................................... 190

1.2.4. Estudio de Factibilidad. ........................................................................... 197

1.2.4.1. Factibilidad Operativa. ......................................................................... 197

1.2.4.2. Factibilidad Técnica. ............................................................................ 198

1.2.4.3. Factibilidad Económica. ....................................................................... 198

1.3. Implantación del S.I.P. ............................................................................... 202

2. Discusión de los Resultados. ......................................................................... 208

CONCLUSIONES. .......................................................................................... 210

RECOMENDACIONES. ................................................................................ 212

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ......................................................... 214

BIBLIOGRAFÍA. ............................................................................................ 216

ANEXOS. ......................................................................................................... 217

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA N° 2-1. U.P.S . OFF-LINE. ................................................................ 40

FIGURA N° 2-2. U.P.S. OFF-LINE, LINEA INTERACTIVA. ........................ 42

FIGURA N° 2-3. U.P.S. ON-LINE, INTERACTIVO. ...................................... 44

FIGURA N° 2-4. U.P.S. ON-LINE, TRADICIONAL. ...................................... 46

FIGURA N° 2-5. U.P.S. ON-LINE, FERRORESONANTE. ............................ 49

XVI

FIGURA N° 2-6. PARTES DE LOS U.P.S. ...................................................... 51

FIGURA N° 2-7. RECTIFICADOR DE POLARIZACIÓN DIRECTA,

INVERSA. ............................................................................ 53

FIGURA N° 2-8. RECTIFICADOR CARGADOR FERRORESONANTE. .... 56

FIGURA N° 2-9. RECTIFICADOR CARGADOR FERRORESONANTE

CONTROLADO. .................................................................. 58

FIGURA N° 2-10. RECTIFICADOR CARGADOR AMPLIFICADOR

MAGNÉTICO. ..................................................................... 60

FIGURA N° 2-11. RECTIFICADOR CARGADOR CONTROLADO POR

S.C.R. ................................................................................... 62

FIGURA N° 2-12. RECTIFICADOR CARGADOR DE ALTA

FRECUENCIA ..................................................................... 63

FIGURA N° 2-13. BATERÍAS. .......................................................................... 69

FIGURA N° 2-14. PROCESO DE CARGA Y DESCARGA DE LAS

BATERÍAS. ........................................................................... 71

FIGURA N° 2-15. BATERÍAS DE NÍQUEL-CADMIO. ................................... 73

FIGURA N° 2-16. MODULACIÓN DE ONDAS DE PULSO (P.W.M.). ..... 75

FIGURA N° 2-17. TÉCNICAS DE PASO DE ONDAS. .................................... 76

FIGURA N° 2-18. REGULACIÓN FERROSONANTE. .................................... 78

FIGURA N° 2-19. SISTEMA DELTA MAGNÉTICO. ...................................... 80

FIGURA N° 2-20. CONVERSIÓN POR OSCILACIÓN NATURAL O

XVII

FERROMAGNÉTICA. ........................................................ 81

FIGURA N° 2-21. CONVERSIÓN POR CONMUTACIÓN MEDIANTE

FILTRO PASA BAJO, COMPARACIÓN. .......................... 83

FIGURA N° 2-22. CONVERSIÓN POR CONMUTACIÓN MEDIANTE

S.C.R. ................................................................................... 85

FIGURA N° 2-23. CONVERSIÓN POR CONMUTACIÓN MEDIANTE

TRANSISTORES. ................................................................ 86

FIGURA N° 2-24. COMPARACIÓN ENTRE EL RENDIMIENTO DE LOS

INVERSORES DE 4ta. Y 5ta. GENERACIÓN. .................. 89

FIGURA N° 2-25. TRANSFERENCIA ELECTROMECÁNICA. ..................... 91

FIGURA N° 2-26. SWITCH ESTÁTICO. .......................................................... 92

FIGURA N° 2-27. CONMUTADOR ESTÁTICO. ............................................. 94

FIGURA N° 2-28. UBICACIÓN DEL CONMUTADOR ESTÁTICO EN

EL SISTEMA U.P.S. ............................................................ 96

FIGURA N° 2-29. SWITCH HÍBRIDO. ............................................................. 98

FIGURA N° 2-30. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE DISEÑO. .. 112

FIGURA N° 4-1. BARGE B-1.005: TRIPLEX SPS-343 (STIMULATION

PUMPER SKID). ................................................................ 149

FIGURA N° 4-2. VISTA FORNTAL DEL V.I.P. MIXER (CBS-062). ......... 151

FIGURA N° 4-3. V.I.P. ELECTRONICS: E.C.M. DESCRIPTION. ............... 152

FIGURA N° 4-4. P.A.C. AND S.R.D. COMPONENTS. ................................. 154

XVIII

FIGURA N° 4-5. ELCTRONIC DIAGRAM VALVE CONTROL. ................. 160

FIGURA N° 4-6. CAMOZZI´S ELECTROPNEUMATIC VALVES.

3 AND 4 SERIES (SOLENOIDS). ...................................... 161

FIGURA N° 4-7. HYTORK´S “SAFEVISION” EXPLOSION PROOF,

LIMIT SWITCHBOX/POSITION INDICATOR &

CONECTOR. ....................................................................... 162

FIGURA N° 4-8. HYTORK CONTROLS, INC.: “HYVISION” LIMIT

SWITCH, PNEUMATIC ACTUATOR XL DUCTILE

IRON AND BUTTERFLY VALVE. ................................... 163

FIGURA N° 4-9. MOTORES ELÉCTRICOS ACOPLADOS POR CADENA

A BOMBAS CENTRÍFUGAS. ........................................... 165

FIGURA N° 4-10. DIAGRAMA DEL SISTEMA ELÉCTRICO ACTUAL:

GENERADORES - TRANSFORMADOR - FUENTES DE

PODER - CARGAS. ........................................................... 169

FIGURA N° 4-11. GENERADORES CATERPILLAR DE LA SERIE

SR4B. ................................................................................. 171

FIGURA N° 4-12. DIAGRAMA DE CONEXIONES DE VOLTAJE

(TRIFÁSICA) .................................................................... 172

FIGURA N° 4-13. CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR. ........................... 174

FIGURA N° 4-14. FUENTES RECTIFICADORAS . ....................................... 175

FIGURA N° 4-15. CIRCUITO FUENTE DE PODER DE 12 VDC.

XIX

(13.8 VDC.). 20 AMP. ..................................................... 176

FIGURA N° 4-16. BATERÍAS TUDOR VR. ................................................... 177

FIGURA N° 4-17. CIRCUITO SISTEMA ININTERRUMPIBLE DE

POTENCIA (S.I.P.). ........................................................... 193

FIGURA N° 4-18. COMPARADOR DE VOLTAJE (LM111/LM211/LM311). ...

195

FIGURA N° 4-19. OPTOCOUPLER (ECG 3044 OR ECG 3045). .................. 196

FIGURA N° 4-20. MOSFET TRANSISTOR POWER (ECG 2392). ............... 196

FIGURA N° 4-21. SISTEMA ININTERRUMPIBLE DE POTENCIA (S.I.P.). ..

204

FIGURA N° 4-22. S.I.P. EN LÍNEA DIRECTA. .............................................. 205

FIGURA N° 4-23. S.I.P. EN LÍNEA COMPARTIDA. ..................................... 206

FIGURA N° 4-24. S.I.P. FUERA DE LINEA. .................................................. 207

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA N° 4-1. CARGAS CONTÍNUAS. ....................................................... 180

XX

TABLA N° 4-2. CARGAS NO LINEALES. ..................................................... 185

TABLA N° 4-3. CARGAS CRÍTICAS. ............................................................ 186

TABLA N° 4-4. COTIZACIÓN DEL S.I..P. .................................................... 200

ÍNDICE DE ANEXOS

ANEXO N° 1. CBS-063 OFF-SHORE V.I.P. MIXER UNIT. D.S. ............ 218

XXI

ANEXO N° 2. V.I.P. MIXER REMOTE PANEL - USCG VERSION. D.S. ....

219

ANEXO N° 3. V.I.P. MIXER REMOTE PANEL GENERAL DIAGRAM.

D.S. .......................................................................................... 220

ANEXO N° 4. ACTUADOR NEUMÁTICO MOD. EXCEL DE HYTORK

PARA CONTROL DE VALVULAS. ................................... 221

ANEXO N° 5. DISEÑO ELÉCTRICO PARA LA PROTECCIÓN DEL

SISTEMA DE CONTROL Y REGISTRO DE

CEMENTACIÓN DE LA GABARRA DE CEMENTACIÓN

PETROLERA B-1.005. D.S. .................................................. 222

ANEXO N° 6. CIRCUITO MINI UPS HIREL 2,5 KVA. (ESQUEMA DE

INTERCONEXIÓN) DE COMPUTER POWER DE VZLA.,

S.A. .......................................................................................... 223

ANEXO N° 7. CIRCUITO BK UPS-250, 450, 650 (120 VAC./60 HZ.)

DE AVTEK. ............................................................................ 224

ANEXO N° 8. GABARRA DE CEMENTACIÓN B-1.005 DE DOWELL

SLB. VZLA., S.A. ................................................................... 225

ANEXO N° 9. SALA DE CONTROL GABARRA B-1.005. D.S. ................. 226

INTRODUCCIÓN

Las empresas petroleras tienen gabarras equipadas con la más alta tecnología

para prestar servicios petrolíferos y de bombeo (cementación, estimulación,

perforación, y pruebas a pozos de petróleo y gas entre otros), que operan en el Lago

de Maracaibo; estas gabarras tienen sus propios generadores de energía eléctrica, los

cuales pueden fallar por cualquier tipo de problema mecánico ó eléctrico produciendo

que la energía eléctrica regular de suministro sea totalmente inadecuada ó nula para

alimentar a sistemas de control y procesos que corresponden a equipos de

almacenamiento de información, equipos de control o algún equipo eléctrico-electrónico

dentro de las gabarras.

En la actualidad las perturbaciones eléctricas que llegan a través de la red de

alimentación (generadores de energía eléctrica o cualquier otro tipo de alimentación de

energía eléctrica) interfieren en los procesos habituales de dichos equipos que en

muchas ocasiones causan pérdidas de información de datos, daño a los dispositivos

electrónicos contenidos en los equipos y otros problemas que minimizan los recursos y

afectan el desarrollo de las actividades operacionales. Algunas de éstas perturbaciones

eléctricas están constituidas por caídas de tensión, picos de voltaje, señales transitorias,

ruidos armónicos, tierra y cortes de energía, todos presentes en las líneas de

alimentación que suministran los generadores de energía eléctrica de las gabarras.

Ante esta situación surgen dispositivos eléctricos capaces de resolver los

problemas antes mencionados a los equipos.

Inicialmente para evitar que los sistemas de control y procesos fueran víctimas

de fallas en cuanto a ruidos en la línea, armónicos o caídas de tensión se protegían con

dispositivos eléctricos como: contactores, interruptores, relés y fusibles. Sin embargo

estos dispositivos eran muy vulnerables lo que hacía a la protección de estos sistemas

de control y procesos muy limitada.

Con el desarrollo de la tecnología y los requerimientos de las empresas

apareció el U.P.S. por las siglas en ingles de Uninterruptible Power Supplies que

significa Fuentes de Poder Ininterrumpibles o Sistemas de Potencia Ininterrumpida cuya

función es la de proteger por completo los sistemas de información, sistemas de control

y procesos ante cualquier perturbación de la red de alimentación o de cualquier

generador de energía eléctrica.

Los U.P.S. son capaces de soportar cortes de energía y entregar alimentación

limpia a las cargas, así como también elimina ruidos, picos y otras señales que

interfieren en el funcionamiento de los equipos eléctricos y electrónicos. En su

constitución los U.P.S. poseen un banco de baterías que suministra energía eléctrica

por un tiempo predeterminado que se controla tomando en cuenta carga/capacidad del

U.P.S. y autonomía de las baterías.

A medida que los requerimientos aumentaban por las empresas, los U.P.S.

fueron creciendo en cuanto a sus características principales, hasta manejar grandes

cargas; con intervalos de tiempo elevados y conexión de tarjetas de interfaces a

computadores y sistemas de control, sustituyendo aquellos dispositivos eléctricos de

poca confiabilidad.

El propósito de esta investigación es el diseñar e implantar un sistema de control

lógico para conmutar el sistema ininterrumpido de potencia en la gabarra de

cementación petrolera 1.005 perteneciente a la empresa Dowell Schlumberger de

Venezuela, S. A. para la protección de los equipos y procesos que conforman los

sistemas de control y registro de cementación, el cual va a permitir una mayor garantía

tanto al proceso de control y registro de cementación de la gabarra 1.005 como a la

estructura interna de dichos equipos.

En el capítulo I se trata todo lo referente a la problemática existente, así como

también se definen los objetivos necesarios para solucionar dicha problemática, se

justifica la razón de la investigación y por último se delimita la zona en la cual se

desarrollará la investigación y área a la cual pertenece dentro de la ingeniería en

electrónica.

En el capítulo II se desarrollan todas las bases teóricas que sustentan la

implantación del sistema de control lógico para la conmutación del sistema

ininterrumpido de potencia que permita la protección de los equipos y procesos de

control y registro de cementación en una gabarra de petrolera. Por ello se hace

necesario la revisión de la literatura, la definición de los términos básicos, la descripción

conceptual y operacional de las variables de estudio.

En el capítulo III se analiza el tipo de investigación y metodología, la cual

propone una serie de actividades que permiten dividir el proceso de investigación en

varias fases de estudio.

En el capítulo IV se desarrolla el diseño y la implantación del sistema

especificándolo en varias partes, las cuales son: características específicas del sistema y

funcionamiento actual, estudio de carga, estado actual del sistema eléctrico, proceso de

diseño e implantación y descripción del sistema ininterrumpido de potencia (S.I.P.)

implantado.