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DISEÑO DE UN SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE PETRÓLEO CRUDO DE LA PILETA API A LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE LA BATERÍA TORO EN EL DEPARTAMENTO DE TARIJA
Rosa Carvajal Saigua
Centro de Estudio de Posgrado e Investigación
I
2024
Español
Español -
Bolivia
Código: DTHA-24-24
Ubicación Física: C331d/DTHA-24-24
Carrera: libro.carrera
Título: DISEÑO DE UN SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE PETRÓLEO CRUDO DE LA PILETA API A LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE LA BATERÍA TORO EN EL DEPARTAMENTO DE TARIJA
Autor Institucional:
RESUMEN...................................................................................¡Error! Marcador no definido. ÍNDICE DE CONTENIDO ........................................................... ¡Error! Marcador no definido.i ÍNDICE DE FIGURAS..................................................................¡Error! Marcador no definido. ÍNDICE DE TABLAS .................................................................. ¡Error! Marcador no definido.i ÍNDICE DE ANEXOS...................................................................¡Error! Marcador no definido. CAPITULO I: INTRODUCCIÓN................................................................................................... 1 1.1. ANTECEDENTES ................................................................................................................. 1 1.1.1 Planteamiento del problema......................................................................................... 1 1.1.2 Formulación del Problema.................................................................................... 2 1.2 OBJETIVOS ........................................................................................................................... 2 1.2.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 2 1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................... 2 1.3 JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................... 3 1.3.1 Justificación Técnica ............................................................................................. 3 1.3.2 Justificación Económica ....................................................................................... 3 1.3.3 Justificación Ambiental ......................................................................................... 4 1.4 METODOLOGÍA.................................................................................................................... 4 1.4.1 Paradigma de la investigación............................................................................. 4 1.4.2 Enfoque de la investigación ................................................................................. 4 1.4.3 Tipo de investigación ............................................................................................. 4 1.4.4 Diseño de investigación ........................................................................................ 4 1.4.5 Método de investigación ....................................................................................... 5 1.4.6 Técnicas – instrumentos ....................................................................................... 5 CAPITULO II: DESARROLLO ...................................................................................................... 6 2.1 MARCO TEÓRICO ............................................................................................................... 6 2.1.1 MARCO CONCEPTUAL .......................................................................................... 6 2.1.1.1. Baterías de petróleo crudo ............................................................................... 6 2.1.1.2. Colector de pozos ............................................................................................... 6 2.1.1.3. Separadores Gas – Líquido. ............................................................................. 7 2.1.1.4. Tanques de Almacenaje ..................................................................................... 8 2.1.1.5. Bombas de Transferencia ................................................................................. 9 2.1.1.6. Calefacción de Petróleo................................................................................... 10 2.1.1.7. Sistema de Drenaje general y Piletas Recuperadoras ............................ 10 2.1.1.8. Chimenea de Quema .............................................................................................. 11 2.1.1.9. Perdida de carga en Tuberías.................................................................................. 12 2.1.1.10. Tipos de perdida de carga .............................................................................. 12 2.1.1.11. Método del largo equivalente ......................................................................... 13 2.1.1.12. Tablas de lectura directa......................................................................................... 15 2.1.1.13. Bombas centrifugas ................................................................................................ 15 2.1.1.14. Clasificación de bombas de Fluidos ............................................................ 15 2.1.1.15. Principio de funcionamiento .................................................................................. 17 2.1.1.16. Componentes principales de una Bombas Centrifugas ......................... 17 2.1.1.17. Tablero de Control de Bombas Rotodinámicas ...................................................... 23 2.1.1.18. Dispositivos de protección ..................................................................................... 23 2.1.1.19. Selección de las bombas......................................................................................... 26 2.1.1.20. Selección de modo de funcionamiento manual o automático .............. 27 2.1.1.21. Accionamiento de las bombas ...................................................................... 28 2.1.1.22. Marco Normativo ................................................................................................... 29 2.1.2. MARCO CONTEXTUAL. ....................................................................................... 30 2.1.2.1. Generalidades del campo Toro ...................................................................... 30 2.1.2.2. Esquema operativo de la Batería Toro.................................................................... 33 2.1.2.3. Recepción de la producción ................................................................................... 33 2.1.2.4. Tanques de almacenamiento de Petróleo Crudo ...................................... 35 2.1.2.5. Bomba de Petróleo ................................................................................................. 36 2.1.2.6. Bomba de recirculación de petróleo crudo ............................................................ 37 2.1.2.7. Pileta API................................................................................................................. 37 2.1.2.8. Análisis y calidad del Petróleo Crudo y Agua de la Batería Toro ............................ 38 2.1.2.9. Layout de la Batería Toro .................................................................................... 39 2.2. INFORMACIÓN Y DATOS OBTENIDOS........................................................................ 41 2.2.1 Esquema propuesto para la recirculación de Petróleo crudo................... 41 2.2.2 Determinación del trazado del Piping .............................................................. 42 2.2.3 Determinación del Caudal ................................................................................... 43 2.2.4 Determinación del diámetro del Piping ........................................................... 43 2.2.5 Cálculo de la Altura Manométrica Total. ......................................................... 44 2.2.6 Selección de la Bomba. ....................................................................................... 46 2.2.7 Selección del Tablero de Control...................................................................... 51 2.2.8 Estimación de costos del proyecto .................................................................. 52 2.3 ANÁLISIS Y DISCUSIÓN .................................................................................................. 55 2.3.1 Análisis de resultados ......................................................................................... 55 2.3.2 Discusión de resultados...................................................................................... 55 CAPÍTULO III: CONCLUSIONES ............................................................................................................... 56 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................................................................. 57 ANEXOS ............................................................................................................................................... 59 INDICE DE FIGURAS Figura 1: Colector de Pozos Petroleros................................................................................ 7 Figura 2: Separador Vertical Gas – Petróleo........................................................................ 8 Figura 3: Tanques de Almacenamiento de Petróleo Crudo .................................................. 9 Figura 4: Bomba Centrifuga Rotodinámica ........................................................................... 9 Figura 5: Calefactor de Petróleo ........................................................................................ 10 Figura 6: Pileta API ............................................................................................................. 11 Figura 7: Puente de Regulación de Gas ............................................................................ 11 Figura 8: Esquema de la Perdida de Carga Distribuida...................................................... 12 Figura 9: Esquema de la Perdida de Carga Localizada ..................................................... 12 Figura 10: Método del Largo Equivalente............................................................................ 13 Figura 11: Largo equivalente en Pérdidas de Carga Localizadas....................................... 14 Figura 12: Clasificación de las bombas centrifugas............................................................ 16 Figura 13: Funcionamiento de una bomba centrifuga ........................................................ 17 Figura 14: Carcasa de una bomba centrifuga .................................................................... 18 Figura 15: Bridas de succión y descarga ........................................................................... 18 Figura 16: Impulsor abierto ................................................................................................. 19 Figura 17: Impulsor semiabierto......................................................................................... 19 Figura 18: Impulsor cerrado ............................................................................................... 20 Figura 19: Sello mecánico.................................................................................................. 20 Figura 20: Eje de la bomba ................................................................................................. 21 Figura 21: Cojinetes o rodamientos ................................................................................... 21 Figura 22: Motor eléctrico .................................................................................................. 22 Figura 23: Acople flexible elástico ...................................................................................... 22 Figura 24: Tablero de control y accionamiento................................................................... 23 Figura 25: Disyuntor diferencial ......................................................................................... 24 Figura 26: Interruptor magnético ........................................................................................ 24 Figura 27: Protector electrónico de baja tensión ................................................................. 25 Figura 28: Relé térmico de sobrecarga .............................................................................. 25 Figura 29: Transformador reductor .................................................................................... 26 Figura 30: Llave conmutadora ........................................................................................... 27 Figura 31: Llave selectora de funcionamiento manual /automático. ................................... 28 Figura 32: Contactores de la marca ABB ........................................................................... 28 Figura 33: Indicador luminoso de tres fases....................................................................... 29 Figura 34: Imagen Satelital con ubicación de pozos Bermejo y Toro ................................. 31 Figura 35: Correlación estructural Pozos BJO-44 y TOR-40 .............................................. 32 Figura 36. Ingreso a la batería Toro ................................................................................... 33 Figura 37: Depurador de Gas en el campo Toro ................................................................ 34 Figura 38: Motor a gas para la bomba de inyección de agua ............................................. 35 Figura 39: Tanques de almacenamiento del campo Toro................................................... 36 Figura 40: Bomba de Petróleo de la batería Toro .............................................................. 36 Figura 41: Bomba de recirculación de la batería Toro ........................................................ 37 Figura 42: Bomba para trasvase de petróleo ...................................................................... 38 Figura 43: Layout de la Planta Toro ................................................................................... 40 Figura 44: Esquema propuesto para la recirculación de petróleo....................................... 41 Figura 45: Isométrico propuesto para definir la trayectoria del piping................................. 42 Figura 46: Parámetros de perdida de carga seleccionados de acuerdo a tabla KSB ......... 44 Figura 47: Esquema propuesto para la succión de petróleo............................................... 45 Figura 48: Entorno para intrusión de datos del EASY SELECT ......................................... 48 Figura 49: Modelos seleccionados de acuerdo al EASY SELECT ..................................... 48 Figura 50: Curva de comportamiento de la bomba RPH 25-180 ........................................ 49 ÍNDICE DE TABLA Tabla 1: Normas de diseño en bombas centrifugas............................................................. 16 Tabla 2: Totalidad de Pozos en el campo Toro ................................................................... 32 Tabla 3: Colectores de Petróleo en el campo Toro............................................................... 33 Tabla 4: Listado de Tanques de almacenamiento de petróleo del campo Toro ................... 35 Tabla 5: Resultados del análisis fisicoquímico al petróleo crudo de la Batería Toro ............ 38 Tabla 6: Resultados del análisis fisicoquímico al petróleo crudo de la Batería Toro ............ 39 Tabla 7: Modelos de la marca KSB según el tipo de fluido .................................................. 47 Tabla 8. Cálculo de la potencia del motor ............................................................................ 50 Tabla 9: Recomendaciones para la selección del Motor según la API 610 .......................... 50 Tabla 10: Potencias comerciales de motores eléctricos ...................................................... 51 Tabla 11: Componentes del tablero eléctrico seleccionado ................................................. 52 Tabla 12: Costos de las obras civiles .................................................................................. 53 Tabla 13: Costos por la provisión de los equipos ................................................................ 53 Tabla 14: Costos por la puesta en marcha de la bomba...................................................... 54 ÍNDICE DE ANEXOS ANEXO 1: LARGO EQUIVALENTE PARA LAS PERDIDAS DE CARGA LOCALIZADAS ANEXO 2: TABLA DE PERDIDA DE CARGA ANEXO 3: TABLA DE PERDIDA DE CARGA (continuación) ANEXO 4: MAPA ESTRUCTURAL CAMPOS BERMEJO – TORO ANEXO 5: FOLLETO CARACTERISTICO DE LA BOMBA KSB RPH ANEXO 6: FOLLETO CARACTERISTICO DE LA BOMBA KSB RPH (continuación) ANEXO 7: DATA SHET BOMBA RPH 25-180 ANEXO 8: DATA SHET BOMBA RPH 25-180 (continuación) ANEXO 9: DATA SHET BOMBA RPH 25-180 (continuación) ANEXO 10: DATA SHET MOTOR ELECTRICO ANEXO 11: DATA SHET MOTOR ELECTRICO (continuación)
la presente monografía busca el proponer un diseño de un sistema de recirculación de petróleo crudo de la pileta api a los depósitos de almacenamiento de la batería toro en el departamento de Tarija, de esta manera dar solución a la problemática descrita líneas arriba. La metodología de investigación aplicada en este estudio, fue de tipo mixta cualitativa y cuantitativa mediante el uso de instrumentos como entrevistas realizadas a ingenieros que actualmente son operadores de la planta Bermejo-Toro y profesionales que realizan servicios de ingeniería a dicha planta obteniendo como resultado un diagnóstico de los problemas que se tienen con el sistema actual de trasvase de petróleo crudo tanto con el piping como en la bomba de inyección. De acuerdo a los resultados obtenidos, se obtuvo el diseño preliminar de un sistema de recirculación el cual estaría comprendido por una unidad de bombeo KSB RPH 25-180 cual cumple con los estándares de la norma API 610, una longitud total de piping de 95 m aproximadamente (tramos de descarga y succión). Cabe recalcar que la bomba trabajaría de manera automática, por ende, el trasvase de petróleo crudo se lo realizaría de manera segura, amigable con el medioambiente cumpliendo estándares de calidad de empresas propias del rubro petrolero. La factibilidad económica y técnica del trabajo permite su inclusión en el plan operativo anual de la empresa estatal petrolera, mejorando la eficiencia operativa y el cumplimiento de normativas.