INTRODUCCIÓN

UNIVERSIDAD ESTATAL PENÍNSULA DE SANTA ELENA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA EN PETRÓLEOS

TEMA: SIMULACIÓN DEL PROCESO DEL BOMBEO MECÁNICO.

INSTRUMENTACION

NOMBRES: Tumbaco Aguayo Leonel Fernando

PROFESOR(A): Ing. Marllerlis Gutiérrez

CONTENIDO 1.

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ ............................................................................................................... 3

2.

OBJETIVOS ................................................................. ........................................................................................................................ ....................................................... 3

3.

4.

2.1

Objetivo general  .......................................................................................................... ......................................................................................................... 3

2.2

Objetivo Específico  ..................................................................................................... .................................................................................................... 3

MARCO TEÓRICO ............................................................................................................. ............................................................................................................ 4 3.1

LabVIEW  ...................................................................................................................... ..................................................................................................................... 4

3.2

Características principales de Labview ................................................................... .................................................................. 4

3.3

........................................................................................ 4 Características Generales  .........................................................................................

3.4

Instrumentos Virtuales.  .............................................................................................. ............................................................................................. 5

DESARROLLO DEL PROYECTO ................................................................................... 7 4.1

Panel de Control  ......................................................................................................... 7

4.2

....................................................................................................................... ........................................................ 7 Balancín ...............................................................

4.3

Cabezal de Pozo ........................................................... ........................................................................................................ ............................................. 8

4.4

Tubería de Producción ............................................................. .............................................................................................. ................................. 8

4.5

Bomba de Fondo  ........................................................................................................ 9

4.6

Válvulas de Control  .................................................................................................. 10

4.7

......................................................................... 10 Bombas centrífugas con impulsor  ..........................................................................

4.8

Tanque de Almacenamiento  ................................................................................... 11

4.9

........................................................................................... 12 Sensores de Velocidad  ............................................................................................

4.10 Sensores de Nivel de Fluidos  ................................................................................. 12 5.

............................................................................................................ 13 CONCLUSIONES  .............................................................................................................

6.

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................. 13

............................................................................................................................ ................................................................. 14 7.  ANEXOS ...........................................................

1. INTRODUCCIÓN El gran desarrollo tecnológico actual en donde un gran número de productos nuevos impactan continuamente a la gente en los diferentes ámbitos sociales y esto en gran manera se debe a que la mayoría de los procesos que involucran a éstos procesos deben tener un excelente control en el proceso mismo. En la industria se utiliza frecuentemente el concepto de Sistemas de Control y esto es debido a que en la industria existen dentro de sus procesos, variables importantes que deberán ser controladas o dirigidas de tal manera que el producto final cumpla con los estándares o normas de tal forma que el usuario consumidor se encuentre satisfecho para sí mismo o bien que sea un insumo de buena calidad que se integre a otro proceso e inclusive el tratamiento de éstas variables deberán ser de tal modo que brinde una mayor confiabilidad y seguridad al personal involucrado. El siguiente proyecto demuestra como la integración de un sistema automatizado de control es útil para demostrar la simulación de la extracción de crudo por medio del sistema Artificial de Bombeo Mecánico. Dicha simulación se realizó realizó en el Software “LabVIEW”.

2. OBJETIVOS 2.1

Objetivo general

Demostrar mediante la utilización del Software LabVIEW el proceso automatizado de control de la extracción de crudo mediante el Sistema Artificial de Bombeo Mecánico.

2.2

Objetivo Específico

Usar los recursos aprendidos en el Curso de Instrumentación para aplicarlos en la Simulación del Proyecto.

3. MARCO TEÓRICO 3.1

LabVIEW

Labview es un software creado por National Instruments como una plataforma para el desarrollo de sistemas que involucren adquisición, control, análisis y presentación de datos, ya sean estos simulados o reales. Utiliza un lenguaje de programación visual gráfico que es amigable con el programador y además permite incorporar aplicaciones escritas en otros lenguajes. Los programas desarrollados con este soft ware se denominan VI’s (Virtual Instruments). Los VI’s constan de dos partes; el Panel Frontal donde se presenta la parte interactiva con el usuario y el Diagrama de Bloques donde se implementa el programa a través del manejo de librerías, que contienen funciones y estructuras integradas.

3.2 

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3.3

Características principales de Labview Labview se caracteriza caracteriza por poseer un lenguaje lenguaje de de programación programación gráfico gráfico no tradicional, lo que permite desarrollar programas de alta dificultad sin requerir grandes conocimientos en programación. Facilita el manejo de interfaces interfaces de comunicaciones, comunicaciones, como: Puerto Puerto serial, Puerto paralelo, Bluetooth, USB, etc. Permite al programador interactuar interactuar con otros lenguajes, lenguajes, lo que proporciona mayor versatilidad y amplifica el rango de aplicaciones. Presenta herramientas herramientas gráficas para el procesamiento procesamiento de de señales, señales, así como para la adquisición y tratamiento de imágenes.

Características Generales

Tanto el control de un motor como el control neumático de producción están orientado a la automatización industrial industrial utilizando como como herramienta de desarrollo LabVIEW, misma que se basa en la utilización de los siguientes elementos: 

Servidores OPC (OLE for Process Control) que se se encargan encargan de manejar el hardware del sistema de adquisición de datos y control. Estos servidores permiten gestionar en alto nivel autómatas, sistemas de adquisición de datos distribuidos, tarjetas de adquisición de datos, instrumentos de medida y control que utilizan protocolos industriales de diferentes tipos como MODBUS, etc.

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El módulo DSC (Data and Supervision Supervision Control) que permite implementar sistemas de control, adquisición y supervisión (SCADA) de una manera sencilla.

Este módulo añade herramientas de desarrollo en LabVIEW para: 1. Configurar el sistema de medida y control. 2. Realizar históricos y gráficos de tendencia. 3. Fijar alarmas y eventos. 4. Proporcionar seguridad en el acceso al sistema. 5. Comunicar LabVIEW con autómatas comerciales, Servidores OPC y otros dispositivos de control. Los sistemas SCADA basado en LabVIEW y OPC Server utilizan TAGs para identificar puntos de I/O en el sistema de medida y control. Cada variable que se desea medir, controlar y supervisar está representada por un identificador o TAG. Por ejemplo cuando se desea medir una temperatura de una RTD, este punto de medida se identifica mediante un nombre que a partir de ahora se denominara TAG. Para obtener información de todos los TAGs de un sistema SCADA se utiliza un TAG Engine que se encarga de leer y escribir en todos los puntos de I/O que se hayan definido sin necesidad de que el usuario lo programe. Las tareas que ejecuta este TAG Engine son: 1. Establecer la comunicación con los dispositivos del sistema. 2. Escalar e inicializar los datos. 3. Procesa las alarmas. 4. Almacenar mensajes y eventos en una base de datos histórica.

3.4

Instrumentos Virtuales.

Los archivos básicos que se pueden crear con LabVIEW son llamados Instrumentos Virtuales o VIs por sus siglas en inglés. Cada VI consiste de dos partes principales el panel frontal (Fig.1) y el diagrama de bloques (Fig. 2).

Figura 1: Panel Frontal .

Figura 2: Diagrama de Bloques Otra parte importante es el icono y conector, el cual es el cuadro situado en la parte superior derecha, y es utilizado para identificación gráfica y utilización como sub VI dentro de otro VI a través de sus conectores.

4. DESARROLLO DESARROLLO DEL PROYECTO Como se mencionó al inicio el diseño del programa se realizó mediante la utilización del Software LabVIEW, para la elaboración de la simulación en el panel frontal se consideraron los siguientes componentes:

4.1

Panel de Control

El panel de mando o de control es el elemento imprescindible de cualquier máquina o equipo. Indica al usuario la función de cada uno de los mandos, pulsadores o indicadores del equipo para que de una forma intuitiva el usuario pueda manejar la máquina. El panel de mando es también el lugar más adecuado para la inserción de los datos corporativos identificando permanentemente al constructor del equipo.

Figura 3: Panel de Control

4.2

Balancín

Es aquel que transforma el movimiento giratorio del reductor de engranajes en un movimiento alternativo, de arriba hacia abajo, utilizado para operar la bomba de fondo con el principio de palanca mecánica. La unidad superficial de un equipo de bombeo mecánico tiene por objeto transmitir la energía necesaria desde arriba hasta la profundidad donde se encuentra asentada la bomba de subsuelo, con la finalidad de elevar los fluidos desde el fondo hasta la superficie.

Figura 4: Balancín

4.3

Cabezal de Pozo

El cabezal de pozo es la base en la superficie sobre la cual se construye el pozo durante las operaciones de perforación. Se refiere a todos los equipos de superficie localizados entre la cabeza de revestimiento y la válvula maestra.

Figura 5: Cabezal de Pozo

4.4

Tubería de Producción

La tubería de producción es aquella encargada de conducir todo el fluido que está en fondo y que es levantado por la bomba de subsuelo.

Figura 6: Tuberías de Producción

4.5

Bomba de Fondo

Las bombas de subsuelo trabajan con el principio de desplazamiento positivo. En la fig.7 se muestran modelos de las bombas de subsuelo que son utilizadas en pozos con bombeo mecánico.

Figura 7: Bomba de Fondo

Una bomba por varillas de succión en pocas palabras es un arreglo embolocilindro. En campos petroleros la terminología del émbolo es llamado pistón y el cilindro se le conoce como barril de la bomba.

El pistón tiene una válvula de bola y otra de asiento llamado válvula viajera, ya que ésta viaja hacia arriba y hacia abajo con el pistón.  A la entrada del barril de la bomba existe otra válvula llamada válvula fija f ija que está fijada a la tubería y no se mueve porque se encuentra atrapada en una cámara pequeña de la tubería, sin embargo ésta válvula se encarga de hacer que el fluido ingrese al barril de la bomba.

4.6

Válvulas de Control

Son órganos que realizan la función de regular el caudal de un fluido que se comanda a distancia por medio de Válvulas de control de un fluido que se comanda a distancia por medio de una señal neumática o eléctrica sobre un servoactuador que la posiciona acorde a la orden de un controlador. Las válvulas son las encargadas de regular el caudal del fluido de control que modifica el valor de la variable medida fluido de control que modifica el valor de la variable medida y por tanto de la variable controlada. Las válvulas son los principales elementos finales de control.

Figura 8: Válvula de Control

4.7

Bombas centrífugas con impulsor 

Se caracterizan por tener los cojinetes a un lado del impulsor de manera que éste queda en voladizo. La aspiración se produce produce en dirección axial, axial, esto es, en la dirección del del eje, mientras que la brida de descarga se se sitúa por encima encima de la voluta. voluta. Las de menor tamaño pueden pueden compartir eje con el motor, formando un conjunto único (fig.9). Por el contrario, en las de tamaño medio y

grande, la bomba y el motor son independientes. Ambos se unen por medio de un acoplamiento, lo que permite que bomba y motor puedan ser seleccionados independientemente uno de otro.

Figura 9: Bomba Centrifuga de Impulsión

4.8

Tanque de Almacenamiento Almacenamiento

Constan de una membrana membrana solidaria al espejo de producto producto que evita evita la formación del espacio vapor, minimizando pérdidas por evaporación al exterior y reduciendo el daño medio ambiental y el riesgo de formación de mezclas explosivas en las cercanías del tanque. El techo flotante puede ser interno (existe un techo fijo colocado en el tanque) o externo (se encuentra a cielo abierto). En cualquier caso, entre la membrana y la envolvente del tanque, debe existir un sello.

Figura 10: Tanque de Almacenamiento Almacenamiento

4.9

Sensores de Velocidad

Los sensores de velocidad están diseñados como una alternativa a los tradicionales encoders. No necesitan contacto con los dispositivos, gracias a su sistema magnético en conjunto con una rueda dentada, permite la medición de movimientos rotatorios. Son una solución que permiten ahorrar gran cantidad de espacio. Gracias a sus carcasas metálicas, son adecuados incluso para las condiciones de trabajo más duras. Además toleran largas distancias entre la rueda de medida y el elemento sensor. El sistema electrónico y magnético están encapsulados con las más avanzadas tecnologías, lo que profiere a estos sensores una robustez eléctrica y mecánica excepcional.

Figura 11: Sensores de Velocidad

4.10 Sensores de Nivel de Fluidos Se basarán en la medida bien directamente de la altura de líquido, bien la presión hidrostática, bien el desplazamiento desplazamiento de un flotador que descansa en el líquido, o bien a partir de características eléctricas del líquido.

Figura 12: Sensor de Nivel

5. CONCLUSIONES 

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El sistema de control implementado responde de manera adecuada al proceso simulado de Bombeo Mecánico, Mecánico, con lo que se puede puede concluir que el objetivo principal de este proyecto ha sido alcanzado.

El uso del software software es de mucha utilidad para diseñar y simular procesos procesos automatizados debido a sus características de operación en el panel frontal en donde se diseñan los equipos y herramientas y en el panel de diagramas de bloques en donde se realizan los comandos y se entrelazan las variables para hacer funcionar la simulación como fue el caso del Bombeo Mecánico.

6. BIBLIOGRAFIA  

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https://es.scribd.com/document/239534450/CABEZAL-DE-POZO-pdf  https://catedras.facet.unt.edu.ar/sistemasdecontrol/wpcontent/uploads/sites/101/2016/05/8_V%C3%A1lvulas-decontrol_2016.pdf  http://cidta.usal.es/Cursos/redes/modulos/Libros/unidad%209/clasificacio n.PDF http://materias.fi.uba.ar/6756/Tanques_de_almacena http://materias.fi.uba.ar/6756/Tanq ues_de_almacenamiento_de_hidrocar  miento_de_hidrocar  buros_1C_07.pdf  http://www.integracionycontrol.com/web/index.php/productosintegracion-y-control/sensorline/sensores-de-velocidad https://es.slideshare.net/AlanMontalvo/sensores-de-nivel-11210794 http://www.profesaulosuna.com/data/files/ELECTRONICA/INSTRUMEN TACION/TUTORIAL%20LABVIEW/LabVIEW.pdf 

7. ANEXOS