DESARROLLO DE HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN PARA EQUIPOS SEPARADORES DE AGUA LIBRE Francisco Javier...
36
DESARROLLO DE HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN PARA EQUIPOS SEPARADORES DE AGUA LIBRE Francisco Javier Andrade Rodríguez Universidad Nacional de Colombia Tesis de Maestría Automatización Industrial 1 Director: Profesor Oscar Germán Duarte Velasco PhD.
DESARROLLO DE HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN PARA EQUIPOS SEPARADORES DE AGUA LIBRE Francisco Javier Andrade Rodríguez Universidad Nacional de Colombia Tesis
DESARROLLO DE HERRAMIENTA DE SIMULACIN PARA EQUIPOS SEPARADORES
DE AGUA LIBRE Francisco Javier Andrade Rodrguez Universidad
Nacional de Colombia Tesis de Maestra Automatizacin Industrial 1
Director: Profesor Oscar Germn Duarte Velasco PhD.
Diapositiva 2
Introduccin Problema Objetivos Retos Resultados Trabajos
futuros Conclusin 2 Contenido
Diapositiva 3
Introduccin Facilidades de superficie 3 Deshidratacin primaria:
FWKO Deshidratacin primaria: FWKO Sistema de Gas Deshidratacin
secundaria Sistema de Agua Pozos: Gas, Crudo, Agua Crudo a
venta
Diapositiva 4
Introduccin Separadores en las facilidades de superficie 4
Separadores gravimtricos Verticales Horizontales Inclinados
Bifsicos Trifsicos Separadores de agua libre (FWKO) Otros
Diapositiva 5
Introduccin Separadores de agua libre FWKO 5
Diapositiva 6
Problema Clculo de separadores de agua libre: 6 Antes Durante
Despus
Diapositiva 7
Problema ANTES 7 Datos de campo y no de ingeniera. Metodologas
basadas en la misma teora pero con enfoques diferentes. Criterios,
recomendaciones, buenas prcticas, valores estandarizados no siempre
estn a la mano. Informacin dispersa, incompleta e imprecisa.
Diapositiva 8
Problema DURANTE 8 El tiempo es ms importante que los
resultados. Presupuestos tempranos en base a conceptuales
incompletas. Inexperiencia en el diseo. Tiempo de ejecucin y
evaluacin de resultados.
Diapositiva 9
Problema DESPUS 9 Lo que se suelda no se corta antes de cortar
cabezas. El cliente confa que el constructor corregir errores. Los
errores de diseo no se detectan durante la construccin. Informacin
incompleta antes o durante la construccin.
Diapositiva 10
Objetivos OBJETIVO GENERAL 10 Desarrollar una herramienta de
simulacin que permita el diseo y el anlisis dinmico, adems de la
simulacin de control para separadores horizontales de agua
libre.
Diapositiva 11
Objetivos OBJETIVOS ESPECFICOS 11 Compilar y organizar los
mtodos de clculo de FWKO en estado estacionario incluyendo normas
tcnicas y buenas prcticas de ingeniera. Primer objetivo
especfico
Diapositiva 12
Objetivos OBJETIVOS ESPECFICOS 12 Implementar una metodologa de
diseo y caracterizacin de equipos en diferentes condiciones de
operacin. Segundo objetivo especfico
Diapositiva 13
Objetivos OBJETIVOS ESPECFICOS 13 Desarrollar un modelo dinmico
de un FWKO donde se pueda simular el comportamiento del FWKO con
lazos de control. Tercer objetivo especfico
Diapositiva 14
Retos PRIMER OBJETIVO ESPECFICO 14 Se investig sobre el estado
del arte en el diseo de FWKO. Se establecieron los fundamentos
tericos que soportan el diseo. Compilar los mtodos, procedimientos
y recomendaciones
Diapositiva 15
Retos SEGUNDO OBJETIVO ESPECFICO 15 Se desarrollaron soluciones
algebraicas. Se desarroll un modelo nuevo para optimizar el peso
del recipiente. Se estableci un algoritmo de clculo basado en la
experiencia. Desarrollar una metodologa de diseo y anlisis de
desempeo
Diapositiva 16
Retos SEGUNDO OBJETIVO ESPECFICO 16 Se crearon libreras sobre
OpenModelica que asocia el clculo de propiedades, dimensionamiento
y anlisis de desempeo. Se probaron los modelos con resultados
histricos y en hojas electrnicas patrn. Desarrollar una metodologa
de diseo y anlisis de desempeo
Diapositiva 17
Retos TERCER OBJETIVO ESPECFICO 17 Se realiz un balance de masa
en funcin de las corrientes, presin y niveles del separador. Se
caracteriz a cada clase asociada al equipo. Desarrollar un modelo
dinmico que permita simular lazos de control
Diapositiva 18
Retos TERCER OBJETIVO ESPECFICO 18 Se defini una metodologa
para calcular las condiciones iniciales para la presin, nivel de
agua en la separacin y nivel en el lado crudo. Condiciones
iniciales
Diapositiva 19
Retos TERCER OBJETIVO ESPECFICO 19 Se model cada clase: el
separador, las vlvulas, los controles y sus respectivos conectores.
Se desarroll una interfaz entre el ejecutable de OM y el VB de
Excel. Desarrollar un modelo dinmico que permita simular lazos de
control
Diapositiva 20
Resultados CLCULO DE PROPIEDADES 20 Gas CrudoAgua
Diapositiva 21
Resultados CLCULO DE GEOMETRA 21 Pesos Espesores
Dimensiones
Diapositiva 22
Resultados CASO DE ESTUDIO 22 DATOUNIDADVALOR TemperaturaF90
PresinPsig35 GORScfd/bopd70 Flujo de crudoBOPD1451 Corte de
agua%BSW96.37 APIAPI31.7
Diapositiva 23
Resultados CLCULO DE GEOMETRA 23 CasoAspenHYSYSAplicacin
BOPDBSW, ftLong, ft, ftLong, ft 1145196.378.5*34.859.031.14
23500908.532.478.531.01 350098.217.533.757.532.55 Estado*Peso No
Opt.,lbPeso Opt.,lbPeso, lbPeso, % Vaco6697558716825914.1
Operativo184020169720143008.4 Lleno21454220628382594.0 *No cumple
con criterio de velocidad de lquidos segn recomendacin de buena
prctica. *Segn dimensiones calculadas por la aplicacin para el caso
1.
Diapositiva 24
Resultados ANLISIS DE DESEMPEO 24 Gotas de lquido Velocidad de
gas Velocidad de arrastre Gas Gotas de agua Tiempo de residencia
Velocidad de fluido Crudo Gotas de crudo Tiempo de residencia
Velocidad de fluido Agua
Diapositiva 25
Resultados REDUCCIN DE TIEMPO DE EJECUCIN 25 Ingeniera
conceptual o bsica DesempeoDimensionesPropiedades
Diapositiva 26
Resultados REDUCCIN DE TIEMPO DE EJECUCIN 26 El diseo de un
separador, le puede tomar a un ingeniero con experiencia entre 3 y
4 das, con sta herramienta un ingeniero con menos experiencia pero
entrenado en el uso de la aplicacin puede demorar 2 a 3 horas para
tener varios clculos al tiempo. Esta gran ayuda hizo que la
publicacin en la empresa PDE se premie con el primer lugar en un
concurso de Technical Papers interno.
Diapositiva 27
Resultados DINMICA 27 Lazos de control Perturbaciones de
entrada Vlvulas de control Datos del equipo Condiciones de proceso
Condiciones iniciales
Diapositiva 28
Anlisis dinmico 28 Resultados
Diapositiva 29
INTERFAZ 29 Excel y VB.txt.bat.exe
Diapositiva 30
Resultados INTERFAZ 30 La iniciativa de utilizar el interfaz
(Excel-OM) para proteger y estandarizar los procedimientos de
clculo de la empresa fue premiado con el segundo lugar en los
Technical Paper.
Diapositiva 31
Trabajos futuros 31 Se pueden implementar procedimientos de
auto- sintona o incluso disear otro tipo de controladores. El cdigo
desarrollado en modlica se lo puede probar y optimizar utilizando
otras herramientas de compilacin como por ejemplo Dymola. El
modelamiento con conectores puede ser utilizado para desarrollar
libreras que permitan su aplicacin a otros sistemas hidrulicos o
incluso de equilibrio lquido - vapor.
Diapositiva 32
Trabajos futuros 32 Los modelos dinmicos desarrollados pueden
ser verificados con datos de campo. El trabajo se puede ampliar
mejorando la interfaz grfica de las curvas dinmicas, en lugar de
utilizar Excel se puede probar otro software multiplataforma ms
amigable para mostrar en planos X-Y los resultados dinmicos.
Diapositiva 33
Conclusin 33 Los objetivos planteados para este trabajo se han
cumplido y se obtuvieron algunos resultados adicionales que han
superado las expectativas. Actualmente la aplicacin tiene muy buena
acogida, es una herramienta de clculo referencial para el diseo y
anlisis de desempeo de separadores y es el punto de partida para
versiones mejoradas.
Diapositiva 34
Agradecimientos 34 Al profesor Oscar Duarte, por aceptar el
reto. A la Universidad Nacional de Colombia, a su cuerpo docente y
administrativo por darme la oportunidad. A la Repblica de Colombia,
a sus instituciones y a su gente por abrirme las puertas. A
Dios.
Diapositiva 35
GRACIAS 35 Final
Diapositiva 36
DESARROLLO DE HERRAMIENTA DE SIMULACIN PARA EQUIPOS SEPARADORES
DE AGUA LIBRE Francisco Javier Andrade Rodrguez Universidad
Nacional de Colombia Tesis de Maestra Automatizacin Industrial 36
Director: Profesor Oscar Germn Duarte Velasco PhD.