7/23/2019 Filosofia de Operacion Filtros Cascara de Nuez http://slidepdf.com/reader/full/filosofia-de-operacion-filtros-cascara-de-nuez 1/30 ECP-564215-FC-01-0 NEW GAS AND OIL S.A. ESTACIÓN APIAY / SURIA Filtros de Cáscara de Nuez MAR 23 de 2010 FILOSOFIA DE CONTROL Página 1 de 30 FILOSOFIA DE CONTROL FILTROS CÁSCARA DE NUEZ OP_564215 0 EMITIDO PARA COMENTARIOS ECP 23-03-10 JFV GBR A EMITIDO PARA COMENTARIOS INTERNOS 15-12-09 JFV GBR NGO REV DESCRIPCION FECHA ELABORÓ REVISÓ APROBÓ ÁREAS DE DISTRIBUCIÓN DIST.POR ARCHIVO MAGNÉTICO PROC. CIVIL MECAN ELECT. INSTRUM. CONTROL JFV ECP-564215-FC-01-0
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FILOSOFIA DE CONTROL Página 2 de 30
Contenido
1 INTRODUCCIÓN_____________________________________________________3 2 DEFINICIONES ______________________________________________________4 3 OPERACIÓN GENERAL DE LOS FILTROS DE CÁSCARA DE NUEZ __________5
3.1 SECUENCIAS Y ETAPAS DE OPERACIÓN DE LOS FILTROS _____________ 5 3.2 Reglas Generales para la Operación individual del FILTRO _______________ 8 3.3 Operación de las Bombas_____________________________________________ 13
4 SECUENCIA DETALLADA DE CONTROL DE CADA FILTRO________________14 4.1 Estado de stand by: __________________________________________________ 14 4.2 Estado EN SERVICIO: ________________________________________________ 14 4.3 Retrolavado del Lecho Filtrante:_______________________________________ 14 4.3.1 Etapa Uno. Filtración______________________________________________________ 15 4.3.2 Etapa Dos. CSP___________________________________________________________ 16 4.3.3 Etapa Tres. Aislamiento ____________________________________________________ 17 4.3.4 Etapa Cuatro. Fluidización I ____________________________________________________ 19 4.3.4 Etapa Cinco. Descarga _____________________________________________________ 20 4.3.6 Etapa Siete. Asentamiento___________________________________________________ 22 4.3.7 Etapa Ocho. Normalización _________________________________________________ 23
5 TABLA DE LA SECUENCIA DE VÁLVULAS POR FILTRO __________________24 6 MODO DE OPERACIÓN DEL CONJUNTO DE FILTROS ____________________25 7 BOMBAS DE ALIMENTACIÓN DE LOS FILTROS _________________________27 8 BOMBAS DE FLUIDIZACIÓN__________________________________________28 9 ESTADOS Y MODOS OPERATORIOS EN LOS CUALES EL FILTRO NONECESITA ALIMENTACIÓN DE AGUA Y GENERA UN BIT DE PARADA PARA LABOMBA DE ALIMENTACIÓN DEL FILTRO. __________________________________30
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1 INTRODUCCIÓN
En este documento se explica los detalles de operación del Sistema de Filtración
de Aguas Residuales Automatizado para las Estaciones de Apiay y Suria.
El sistema de filtración consta de cuatro (4) unidades a presión del tipo flujo
descendente (Down-flow) con capacidad de 50,000 BWPD, en el caso de Apiay, y
tres (3) unidades a presión del tipo flujo descendente (Down-Flow), con capacidad
de 60,000 BWPD, en el caso de Suria.
El medio filtrante consiste de un lecho de “Cáscara de Nuez”, material adecuado
para retener el crudo y las partículas sólidas presentes en el agua de producción.
El agua ingresa al Filtro de “Cáscara de Nuez” a una presión entre 50 y 60 psi.
A medida que se acumula el crudo y las partículas sólidas en el lecho filtrante,
aumenta la caída de presión a través del mismo. Al proceso de regeneración del
lecho se le llama retrolavado el cual se hace cada determinado tiempo
(programado por el operador) de cualquier forma por seguridad estructural delequipo (no por práctica operativa) cuando se alcanza un valor de caída de presión
de máximo de 10 psid (20 psi es el máximo diferencial por diseño estructural), el
cual inicia un ciclo de retrolavado automáticamente. Las etapas del ciclo de
retrolavado se ejecutan de acuerdo a los tiempos establecidos a través de un
controlador.
El ciclo de retrolavado se realiza también por decisión del operador desde la HMI.
El agua para realizar el retrolavado es la misma agua de proceso a tratar, la
limpieza se efectúa invirtiendo el flujo a través de la unidad para remover y
desplazar las trazas de crudo acumuladas, esta acción inversa (junto a la inercia
generada por la presión a válvula cerrada de la bomba de alimentación) expande
el medio filtrante, limpiándolo por acción hidráulica y fricción entre partículas.
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En la primera parte de este documento se explican algunos conceptos y
definiciones claves para entender el funcionamiento y el proceso de las
secuencias implementadas. La parte central se dedica a explicar los pormenores
de las secuencias, haciendo énfasis en las condiciones y características de cada
uno de los estados y etapas que se ejecutan cuando están en funcionamiento.
2 DEFINICIONES
Filtro Cáscara de Nuez: Es el conjunto de elementos formado por un tanque de
alta presión, dos (2) válvulas neumáticas de entrada (con switch de posición),
cuatro (4) de salida (con switch de posición) y una válvula solenoide de ½” (sin
switch de posición) para refrigeración del sello de la Bomba de fluidización, una (1)
Bomba de Fluidización, una (1) Bomba de Alimentación del Filtro (Bomba
suministrada por el cliente, se requiere instalación de bomba por filtro) y la
instrumentación compuesta por un transmisor de presión de aire de instrumentos
(PT), un Transmisor indicador de presión manométrica de entrada de agua (PIT) y
un transmisor indicador de presión diferencial entre la entrada y la salida de agua
filtrada (PDIT).
Estados de una Secuencia: Condición posible del Filtro de cáscara de nuez. Se
entra o se sale de un estado por comando del operador o por condiciones de
proceso. No hay un tiempo límite para cada Estado. Los estados son excluyentesentre sí (no es posible que un Filtro este en dos estados al mismo tiempo).
En cada Estado se deben ejecutar una serie de comandos y operaciones para que
se considere que el estado es exitoso. El control debe proveer de los medios para
que el operador sepa con seguridad el estado de los elementos y equipos en
campo.
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Ciclo: son periodos de tiempos en que se realizan una serie de secuencias
programadas en el controlador y que se repiten periódicamente. Para el caso del
Filtro de cáscara de nuez existen dos (2) ciclos:
• Filtración
• Retrolavado
Etapas de un ciclo: Al interior de los ciclos, hay divisiones definidas de operación.Estas etapas son divisiones (o subciclos) dentro de un mismo ciclo. Las etapas
son controladas por tiempo predefinido, pero que el operador puede modificar en
cualquier instante. En cada etapa se deben ejecutar una serie de comandos y
operaciones para que se considere que el ciclo es exitoso. El control en todos los
medios para que el operador sepa con seguridad el tiempo transcurrido en una
determinada etapa, el estado de los elementos y equipos en campo, etc. Cuando
una etapa se concluye el sistema continúa automáticamente con la siguiente etapa
válida para la operación.
3 OPERACIÓN GENERAL DE LOS FILTROS DE CÁSCARA DENUEZ
3.1 SECUENCIAS Y ETAPAS DE OPERACIÓN DE LOS FILTROS
El ciclo de funcionamiento de los filtros de cáscara de nuez tiene dos semiciclos
de funcionamiento que son:
1. Filtración: función principal del sistema y que consiste en remover el
contenido de sólidos y aceite remanente mediante filtros con lecho de
“Cascarilla de nuez”.
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- Modo De Operación Automático: en este, el programa toma el control sobre
todos los dispositivos y equipos del filtro. Tiene 2 estados válidos:
1. Stand-by (Filtro Inactivo)
2. En Servicio (Filtro Activo)
El proceso de operación del filtro puede estar en uno de estos 2 estados. Es posible pasar
del estado de Stand-by al estado de En Servicio o viceversa. Durante la etapa deretrolavado no es posible pasar del estado de En Servicio al estado de Stand by desde
la pantalla, ya que no es recomendable parar el equipo durante esa etapa.
Solamente se puede pasar al modo de operación Manual mientras el equipo esté en el
estado Stand by .
Cuando el Filtro pasa del modo de operación Manual a Automático, toma un estado
inicial de Stand-by.
Los cambios de modo y estado se realizan solamente por demanda del operador, a través
del panel de operación (HMI).
Cuando el controlador se encuentra en estado En Servicio y detecta una falla que no
permita su operación, suspende de inmediato este estado y entra en el estado Stand by .
En el caso de cualquier falla se genera una alarma visible en el panel de operación, que
indica el dispositivo que ha fallado.
Al generarse una falla solamente el equipo puede volver al estado En Servicio cuando se
halla reconocido y reposicionado (reset) la falla que se presentó.
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Cada vez que el controlador envía un comando de apertura o cierre a una válvula se bebe
esperar 10 seg. A que alcance su estado (cerrada o Abierta) para confirmarlo. En el caso
de la bomba de fluidización, se tienen cuatro señales; selector local/Remoto, falla, voltaje
de alimentación del arrancador y señal de estado; de manera que el controlador evalúa la
disponibilidad y envía el comando a la bomba esperando un tiempo a que éstas alcance el
estado deseado. Si el estado requerido para válvulas y bomba de fluidización no es
alcanzado transcurrido el debido tiempo, y además no se confirma la alimentación de
agua al filtro, el control suspende la etapa o estado actual, ejecuta el comando que lleva al
Filtro al estado de Stand-by (Cerrar todas las válvulas y/o apagar bomba de fluidización, y
envió de señal para parar la alimentación de agua, según sea el caso) y genera una
alarma al operador que indica el dispositivo que ha fallado; este es el primer punto donde
es importante el montaje de bomba de alimentación por filtro, ya que por control y para
garantizar la activación de cada equipo es solo y solo si la bomba de Alimentación
seleccionada como única para el filtro confirma el estado de encendida. Cuando la falla se
presenta estando en el ciclo de Filtración esta debe continuar con el tiempo trascurrido
antes de la falla, hasta alcanzar el tiempo establecido por el operador, luego que sereconozca la falla, si la falla se presenta en una de las fases del ciclo de Retrolavado, el
filtro pasa automáticamente al estado de stand by a espera del reconocimiento de la falla
por parte del operador para iniciar nuevamente el proceso. Tanto las válvulas como las
bombas son de comando sostenido.
Mensajes de fallas para las válvulas:
• Falla indefinido a 0
• Falla indefinido a 1
• Falla apertura manual
• Falla cierre manual
• Falla apertura automática
• Falla cierre automático
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de la bomba y/o la bomba se apaga) el controlador dará por fallida la secuencia y enviara
al Filtro al estado Stand By .
4 SECUENCIA DETALLADA DE CONTROL DE CADA FILTRO
4.1 Estado de stand by:
En este estado todas las válvulas asociadas al filtro están cerradas (Ver Tabla 1). No hayfases en este estado y es el estado inicial del filtro. En Stand-by todos los dispositivos
asociados al filtro son colocados en AUTOMATICO.
4.2 Estado EN SERVICIO:
El filtro en estado de En Servicio está ejecutando las secuencias correspondientes por lo
que está abriendo y cerrando válvulas, apagando y encendiendo bombas según
corresponda la secuencia. En Servicio todos los dispositivos asociados al filtro son
asegurados en AUTOMATICO para ser operados por el dispositivo de control. Desde esteestado se puede pasar a Stand By por demanda del operador o cuando se detecta una
condición de Falla.
4.3 Retrolavado del Lecho Filtrante:
El Retrolavado del Filtro se debe iniciar por tres condiciones:
1. Por operación normal debido a la finalización del tiempo de Filtración.
2. Por demanda del operador la cual solo es válida cuando el filtro está en Automático3. Por presión diferencial igual o mayor a 10 psi y menor a 20 psi.
Nota: A una presión de 20 psi el Filtro entra en Stand by hasta que el operador reconozca la
alarma por sobre presión y elimine la causa de la falla.
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4.3.2 Etapa Dos. CSP
Etapa que realiza una limpieza de la cámara del sello de la bomba de fluidización. Se abre
la válvula de refrigeración CSV-101 hacia el sello de la bomba de fluidización, mientras laválvula de entrada de agua al Filtro SV-101, la de salida de agua Filtrada SV-105 y la
válvula de desnate SV-106 permanecen abiertas, así como activa la solicitud de
alimentación de agua al filtro. Se inicia el temporizador. El resto de válvulas automáticas
permanecen cerradas y la bomba de Fluidización apagada.
Tiempo Estimado = 30 segundos
CSV101 SV106
Lecho Filtrante
SV101
SV102
LáminaRanurada
BombaAlimentación
BombaFluidización
SV103SV105
SV104
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b- La única forma de obtener un flujo mínimo ó máximo necesario en el
retrolavado para garantizar la correcta limpieza del lecho filtrante es mediante
la selección de una única bomba aportando todo su flujo hacia el filtro. Ya que
hidráulicamente habría descompensación si se alimenta más de un filtro con la
misma Bomba, más aún cuando no se pueden garantizar caídas de presión
constantes e iguales en todos los filtros sobre todo cuando alguno pase a la
etapa de retrolavado (Etapa donde el flujo de agua es importante mantenerlo
entre un mínimo ó máximo para garantizar la correcta limpieza del lecho
filtrante).
c- Para lograr la descompactación del lecho deseada en la etapa de retrolavado
es necesario presurizar la vasija a la máxima presión posible en el sistema y
aprovechar la inercia al liberar el flujo, lo que implica llevarla a la presión a
válvula cerrada de la bomba de alimentación (Máxima requerida ó
recomendada 70 psi) y esto solo se logra con un montaje de bomba de
alimentación única por filtro, esto es necesario en el retrolavado para
garantizar la correcta limpieza del lecho filtrante.
6 MODO DE OPERACIÓN DEL CONJUNTO DE FILTROS
El conjunto de filtros a su vez puede tener dos modos de operación
-Operación de filtros individuales: En este modo de operación, el operador es quien
decide de manera autónoma cuantos y cuales filtros va a operar. No hay secuencia de
control que ligue el arranque de un filtro con el modo de operación o disponibilidad delresto de filtros. Se cumplen las condiciones de operación descritas en líneas anteriores
donde se describe los modos de operación específicos para cada filtro.
Para que el sistema de control haga el arranque de cada filtro es necesario que este se
encuentre en modo de operación en Automático y se dé el mando de estado En
Servicio .
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Se mantiene la condición para el retrolavado excluyente, donde solo uno de los filtros
activos puede realizar esa secuencia a la vez.
No aplica la condición de arranque automático de un filtro que este en stand by.
-Operación de los filtros en secuencia: En este modo de operación, el controlador
ejecuta una secuencia de control para el arranque de los filtros. Específicamente, el
sistema de control, dará una señal automática de arranque, para que entren a operar dos
filtros y quede otro como respaldo para el caso de la estación de Suria, o entren a operar
tres filtros y quede uno como respaldo, para el caso de la estación de Apiay.
Aquí el sistema de control hace el arranque a los filtros que se encuentran en el modo de
operación automático.
El sistema de control arrancara los filtros, excepto uno, el cual quedara como reserva,
para que cuando cualquiera de los otros filtros entre a falla ó por criterio del operador lo
pase a estado stand by o modo de funcionamiento manual. Como casos particulares se
puede tener, que el operador decida dejar algunos filtros para modo de operación en
MANUAL. En dicho caso el sistema de control dará la orden de arranque a los filtros quese encuentren en modo de operación en automático. Si cualquiera de los filtros puestos
en automático sufre una falla, dicho filtro pasa a modo stand by, hasta que la falla sea
solucionada y el operador reconozca la falla, después de esto el sistema de control
nuevamente dará automáticamente la orden para que el filtro entre en modo de operación
en servicio. Aun cuando el modo de funcionamiento global de los filtros sea en
OPERACIÓN EN SECUENCIA, el operador tiene la potestad de pasar cualquier filtro en
todo momento al estado de stand by, y desde allí pasarlo al modo de funcionamiento en
manual, o si esta en modo manual pasarlo al modo automático.
Cuando el sistema arranca por primera vez, o es reiniciado, el filtro entra en modo de
operación Automático, estado Stand by .
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