CAPÍTULO IV
ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS
4.2 ANALISIS E INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS
4.2.1. Grupo A. Supervisión y Control del Proceso de Producción
CAPÍTULO IV
ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS
4.1 PROCEDIMIENTOS UTILIZADOS
Basándose en el levantamiento de información realizado se pudo conocer la situación actual de los usuarios de las unidades operativas del distrito Gas Anaco con sus fortalezas y debilidades en el ámbito de aplicaciones que contribuyan al control de la gestión de sus operaciones diarias y por ende a la toma de decisiones. Este capítulo trata sobre los procesos que permiten analizar la información recopilada; verificar su confiabilidad mediante la interpretación y comprender los resultados; y presentar y usar los resultados.
De igual forma, se requiere explotar las características de cada aplicación requerida para que al momento de elaborar el modelo de evaluación de aplicaciones se puedan obtener resultados acordes a las necesidades del distrito.
4.1.1. Análisis Descriptivo
La descripción y análisis de la información cualitativa están estrechamente vinculados, de ahí la frase análisis descriptivo. De acuerdo a la ubicación geográfica de los usuarios y de la empresa en estudio, PDVSA Distrito Gas Anaco, la cual se encuentra en una fase de modernización de sus plantas a traves del Proyecto Gas Anaco (PGA), la información recolectada sobre las aplicaciones necesarias pueden ser catalogadas por grupo de usuarios o niveles dentro la estructura organizativa de la empresa.
Tabla 2. Agrupación de aplicaciones requeridas según estructura organizativa
4.1.2. Agrupación de aplicaciones
El Portafolio de las Aplicaciones visualizadas y jerarquizadas de acuerdo a las necesidades tácticas, estratégicas y operacionales del negocio de Gas en el Distrito Anaco, estarán integradas a la instrumentación de Supervisión y Control, Medición y Fiscalización de Gas y fuentes de datos como los Sistemas de Control y Adquisición de Datos y Bases de Datos Operacionales, ha sido dividido en tres áreas principales de interés del proceso de producción que son:
Supervisión y Control del Proceso de Producción.
Optimización del Proceso de Producción.
Manejo de activos y Adquisición de datos.
En este trabajo se plasman el portafolio de aplicaciones requeridas para el Proyecto Gas Anaco, las cuales podrán ser implantadas por orden de prioridad y en función de las necesidades establecidas y acordadas con el cliente. Para ello se realizará con este trabajo de grado un Modelo de Evaluación de Aplicaciones automatizadas en línea para centros operativos del distrito Gas Anaco, tomando como criterios la prioridad y necesidad de las mismas.
Se optimizo la lista de aplicaciones requeridas reduciendo el numero de aplicaciones dado que algunas de ellas ya existen o están siendo desarrolladas por entes internos de PDVSA y las pueden ser instaladas y cumplir el requerimiento deseado.
Quedando de esa forma la siguiente lista de aplicaciones:
Tabla 3. Aplicaciones depuradas a evaluar
4.2 ANALISIS E INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS
A continuación se detallan lo que los usuarios desean con cada una de las aplicaciones requeridas y agrupadas de acuerdo al nivel organizativo dentro de la empresa. El detalle de cada una de las aplicaciones permite determinar el significado de los resultados y cuán significativos son en su contexto especifico.
De igual forma el detalle de los que se desee haga cada aplicación permitirá obtener y delimitar las especificaciones a evaluar en el modelo de evaluación que será el resultado final de este trabajo de grado.
Durante la Ingeniería Conceptual y Básica correspondiente al portafolio de aplicaciones, para el Proyecto Gas Anaco, las mismas serán implantadas por orden de prioridad y en función de las necesidades establecidas y acordadas con el cliente.
Las Aplicaciones de Automatización que soportarán las operaciones e infraestructura de los Centros Operativos del Proyecto de Gas Anaco, están divididas en tres grupos:
4.2.1. Grupo A.
Supervisión y Control del Proceso de Producción.Este nivel se caracteriza por el uso intensivo de sistemas de supervisión y control remoto y sistemas de control distribuido, de estrategias de control en equipos controladores lógicos programables y de control avanzado. Las estrategias de control y/o la capacidad de control remoto permite la regulación en forma automática de parámetros vitales de los procesos como control de inyección de químicos, control de válvulas, control de temperatura, control de nivel, etc. El objetivo de este nivel es mantener estable los procesos y las variables que intervienen en ellos.
Los beneficios obtenidos con la aplicación de optimización de automatización enmarcadas dentro de este nivel, están orientados hacia la detección de fallas en elementos de la instalación, discriminando la fuente de la falla, con relación a la causa del problema, así como también hacia la capacidad de realizar el control multivariable y regulación remota de variables de procesos.
En el grupo de Supervisión y Control del Proceso se han identificado las siguientes aplicaciones:
La función de esta base de datos será integrar completamente la recolección, almacenamiento, distribución y presentación de los datos del proceso a través de un archivador de datos históricos.
Los datos almacenados e integrados podrán ser utilizados por las aplicaciones identificadas en este documento y podrá servir como repositorio para las mismas. Actualmente existe en el Despacho de Gas una aplicación de Base de Datos Operacional denominada Infoplus 21. La empresa favorecida con la Buena Pro deberá contemplar los requerimientos para la actualización, ampliación y configuración de dicha aplicación para cumplir con los requerimientos del Proyecto Gas Anaco.
4.2.2. Grupo B.
Optimización del Proceso de Producción.Este nivel se caracteriza por el uso intensivo de aplicaciones de software para la optimización de las variables y parámetros controlados en el nivel supervisorio y en la simulación y generación de modelaje del comportamiento de los procesos. Se orienta hacia la aplicación a grupos de instalaciones de procesos con el objetivo de maximizar el rendimiento global de las mismas.
El objetivo fundamental de este nivel es lograr incrementar la rentabilidad de los procesos del negocio.
A continuación se listan los requerimientos detectados en este nivel:
a. Aplicaciones para Simulación
b. Aplicaciones para Modelaje
c. Entonación de óptimos locales y globales
En el nivel de optimización se han identificado las siguientes aplicaciones:
Esta aplicación se encargará de optimizar la programación y ejecución de la prueba automatizada de pozos que se realiza en el sistema de supervisión y control, así como también la inferencia de producción de gas en las corrientes de líquido a niveles inferiores de presión.
En la actualidad, la prueba de pozos se realiza alineando periódicamente cada pozo al tren de separadores de prueba de la estación de flujo y midiendo por separado cada una de las corrientes. A la salida de los trenes de separación, se encuentran instalados instrumentos que miden flujo de líquido, densidad, contenido de agua, flujo de gas, presión y temperatura de cada corriente separada. Esta información es recolectada y almacenada por el respectivo sistema de adquisición de datos de cada estación.
Cuando la cantidad de pozos es muy elevada en algunas estaciones, el período entre pruebas de un mismo pozo se prolonga hasta 45 días, con el consiguiente impacto en la detección oportuna de cualquier problema que afecte la producción del pozo. Adicionalmente a esto, se presentan problemas de sincronización de datos, debido a que al no disponer de toda la información en línea, no es posible generar un registro completo de todas las variables requeridas de manera sincronizada durante todo el período de duración de la prueba.
El esquema propuesto para la ejecución de la prueba automática de pozos, está basado en el uso de válvulas multipuerto y separadores de prueba en las Estaciones de Recolección y en la Sala de Gestión y Control Integral la optimización de la prueba de pozo a través de la aplicación. Este esquema incluye la realización de tres (3) diferentes tipos de pruebas a los pozos:
Pruebas para fiscalización de la producción del pozo: con la duración y frecuencia establecida por el MEP.
Pruebas para monitoreo de las condiciones del pozo: será una prueba de corta duración y de alta frecuencia, que servirá para determinar si el pozo mantiene niveles de producción y presión dentro de su rango de comportamiento histórico. En caso de desviaciones el pozo se pasará a la prueba de observación.
Pruebas de observación de pozos con problemas: esta prueba se realizará a los pozos que muestren diferencias significativas con respecto a su patrón de comportamiento histórico.
El software de la aplicación se encargará de realizar las siguientes tareas:
Solicitud de los datos medidos por los controladores del proceso tanto en la estación como en el pozo.
Integración de los datos en el respectivo registro de pruebas del pozo de manera que por cada instante de tiempo se tenga un registro completo de los datos de prueba, con el respectivo estampado de fecha y hora.
Comparación de los resultados obtenidos durante la ejecución de la prueba con los datos históricos del pozo. En caso de desviaciones significativas con respecto al comportamiento histórico de pozos, entonces se generará la indicación correspondiente al personal de operaciones, ingresándose el pozo en la cola de pozos que deberán ser sometidos a observación mas prolongada. La duración de la prueba podrá ser definida por el usuario. La jerarquización de pozos en la cola de prueba, estará relacionada con la magnitud del potencial del problema detectado y con el impacto de la producción del pozo en el volumen total de producción del Distrito Anaco.
Calcular la producción de gas obtenido en las etapas de inferior presión de la prueba de pozos, con un programa termodinámico (ecuación de estado). Este programa simula los valores de producción de Gas y Liquido a los diferentes niveles con un modelo teórico basado en una medición en un solo nivel de presión. De esta manera se obtienen las mediciones como si la prueba fuera en cascada.
Esta aplicación poseerá mecanismos para reconocer si la prueba de pozo fue exitosa. En principio se puede verificar la validez de las mediciones provenientes de la(s) fuente(s) de datos (BDO o SCADA, según aplique). Así también debe inferir el éxito de la prueba mediante datos de proceso.
Se logra una reducción significativa de la duración de la prueba de pozo a través de Algoritmos de Convergencia.
Esta aplicación (basada en un sistema de información geográfico) tomará la información generada de la instrumentación y los equipos especificados en el nivel operativo relativos al Proyecto Gas Anaco.
Su funcionalidad radica en calcular las cantidades de gas en la red de producción y suministrar la información de balances de masa diarios de Gas. Servirá de enlace con las aplicaciones del nivel estratégico relativas a balances contables de gas realizados en Centinela u Otros.
La aplicación reconciliación de datos será la encargada de resolver las inconsistencias que pudiesen existir entre los parámetros de campo medidos y el balance de masa que se realiza sobre las líneas de producción, estaciones y centros, permitiendo obtener una data confiable que servirá de insumo a las bases de datos históricas y al resto de las aplicaciones.
La aplicación detectará y reportará las desviaciones de los valores reales obtenidos de la data de campo con respecto a valores predefinidos con base en las cantidades que deberían medirse según las condiciones del proceso y la infraestructura instalada. También mantendrá un seguimiento continuo del balance de producción de gas, que permita identificar desviaciones por efecto de problemas en las medidas, dando una caracterización diferente a aquellos datos que provienen de instrumentos detectados como defectuosos, para que se pueda establecer un plan de calibración o reparación de los mismos.
El plan de calibración será realizado por las aplicaciones de Manejo de activos y Adquisición de datos que se encargarán de llevar los registros de los equipos de medición.
Está compuesto por un conjunto de reglas que analizan el comportamiento de las variables del proceso y las interrelacionan para inferir situaciones anormales y dar recomendaciones. Adicionalmente, esta aplicación permite hacer llamadas o solicitar la ejecución de otras aplicaciones especializadas en el manejo de la situación identificada.
Este software debe tener la capacidad de generar alarmas del proceso en tiempo real, a través de un panel de visualización que emite mensajes de situaciones anormales en todo el proceso de producción y manejo de Gas.
Este es el nivel superior de la pirámide y está orientado hacia las funciones que se realizan en la planificación y administración de una empresa, para lograr la mayor rentabilidad de los activos.
La orientación de este nivel es lograr incrementar el valor y preservar la integridad de los activos del proyecto para utilizarlos en sus puntos óptimos de eficiencia. Estas aplicaciones o suite de aplicaciones interactuarán con los operadores y sus funciones de apoyo (Ingeniería de instalaciones, mantenimiento y otros) en la detección y corrección de situaciones anormales en modo predictivo, basado en análisis de confiabilidad de los activos involucrados.
Figura N° 1. Esquema de Manejo de activos y Adquisición de datos.
Esto evitará la degradación continua de los activos, maximizando su vida útil, e incrementando la generación de valor en su uso de manera individual e integral.
La adquisición de datos de los diferentes centros operativos será realizada a través de la aplicación de Manejo de activos y Adquisición de datos, la cual retransmitirá los tags correspondiente a las variables de proceso al SCADA de la Sala de Gestión y Control Integral mediante el estándar OPC.
A continuación los activos del Proyecto Gas Anaco a ser supervisados por las aplicaciones a implantar.
Al servicio de las Estaciones de Recolección y de los tres centros operativos, se instalarán las aplicaciones de integridad de instrumentos y sensores de campo, con el fin de supervisar el estado de estos activos en toda la geografía del Proyecto Gas Anaco. Esta aplicación monitoreará el desempeño de la instrumentación inteligente habilitando actividades de mantenimiento predictivo, a través de la detección temprana y oportuna de degradación de funcionalidad de estos equipos. Esta aplicación informará al operador y a sus funciones de apoyo de mantenimiento el estado del instrumento y suministrará los respectivos análisis Causa Raíz soportando cualquier recomendación de acción. Esto permitirá antes de la ocurrencia de una falla, tomar las acciones necesarias para regresar a los activos a sus condiciones de operación optima y estable.
Esta aplicación extrapolará los datos y variables de proceso generadas por la instrumentación como tendencias y valor de proceso esperado con las funciones de autodiagnóstico, para ello requiere la selección de instrumentación inteligente. Esta aplicación estará conectada con el sistema corporativo SAP a través de su modulo "Plant Maintenance". Al detectar una anormalidad en sensores o instrumentos de campo, la aplicación mostrará al operador, a través de los diagramas de proceso del Centro Operativo o Estaciones de Recolección, la ubicación del instrumento (P&ID), así como la documentación con el histórico de funcionamiento, mantenimiento y fallas corregidas del mismo.
A fin de mantener la continuidad operacional al máximo y optimizar las labores de mantenimiento mecánico y eléctrico relativas a turbinas, compresores, bombas centrífugas y motores eléctricos, se instalará en los servidores de aplicaciones del centro de control principal un sistema inteligente en tiempo real basado en reglas y conocimiento a fin de tomar decisiones sobre la operación de los equipos rotativos de los diferentes centros operativos, tanto en el ámbito de operaciones como en mantenimiento, generando las acciones y recomendaciones a tomar para el mantenimiento y preservación de los equipos rotativos, así como de la reducción de paros no deseados y fallas catastróficas.
Además de ser manejados los resultados de esta aplicación por los operadores de los centros operativos, ésta se comunicará con las aplicaciones de confiabilidad y seguimiento de mantenimiento mayor, mantenimiento eléctrico y/o SAP PM a fin de proveer en forma veraz y en tiempo real la información de estado de equipos dinámicos a los operadores y a los expertos. Además esta aplicación será capaz de graficar, calcular e informar sobre el desenvolvimiento o "Performance" del equipo rotativo en tiempo real y alertar sobre desviaciones de sus puntos de máxima eficiencia.
Para la implantación de esta aplicación, se requiere la adecuada instrumentación y protección de los diferentes equipos rotativos de acuerdo a recomendaciones nacionales e internacionales como la API 670 o similar. Se tomarán a manera de lineamientos las ingenierías realizadas en PDVSA EPM División Oriente, relativas al Proyecto CENDERO (Centro de Diagnostico de Equipos Rotativos). Se incluirán en las ingenierías a realizar para el proyecto Gas Anaco, las lecciones aprendidas de la puesta en marcha y funcionamiento continuo de este proyecto en instalaciones similares como PIGAP1, Planta Compresora Amana (COA), Resor y Miniplantas Maturín.
Los sistemas de protección catódica de tuberías, tanques y equipos mayores, son el mecanismo utilizado para prevenir problemas de corrosión en las instalaciones de la producción. Sin embargo la protección contra la corrosión, sólo se mantiene mientras los componentes del sistema operan apropiadamente, por lo cual es necesario un monitoreo continuo del estado de estos equipos, que permita detectar inmediatamente los problemas que se presentan a fin que se puedan tomar las acciones correctivas de manera temprana.
La aplicación propuesta incluye los equipos y el software necesarios para notificar instantáneamente cualquier falla en el sistema de protección catódica e indicar el sitio en el que la falla está ubicada. Esta aplicación también nos permitirá visualizar la siguiente información: las mediciones de corriente y voltaje de los rectificadores, las medidas entre el electrodo de referencia y la estructura protegida y las interrupciones de los rectificadores.
A través de sensores y medición de potenciales se supervisará el estado de la protección catódica de los principales equipos estáticos de los centros operativos (líneas de flujo, recipientes, gasoductos y oleoductos) Se instalarán en los servidores de aplicaciones paquetes especializados (Lógica difusa, redes neuronales y otros) para las acciones predictivas del estado de equipos estáticos en lo relativo a corrosión y protección catódica.
A través de la aplicación a ser instalada en los servidores de la Sala de Gestión y Control Integral Principal, se proveerá al operador y al personal de mantenimiento operacional y Mayor, de la información necesaria para la toma de decisiones de mantenimiento preventivo y correctivo de los equipos mencionados.
Esta aplicación tendrá como función hacer seguimiento del estado de operación de los equipos mayores (tanques, separadores, etc). Se podrán llevar los históricos de reparaciones de los equipos, planificación de mantenimiento, entre otros, y de esta forma disponer de la información en todo momento.
Esta aplicación tomará la información suministrada del nivel operacional a través de la base de datos operacional (BDO). La información de balance de energía provendrá de:
Suministro Eléctrico: Datos eléctricos (MVA, MWATTS) provenientes de las sub-estaciones eléctricas que alimentarán los centros operativos.
Consumo de Energía: Por equipos tales como Motores Eléctricos, Centros de Control de Motores (CCM) y Switchgears.
Esta aplicación supervisará de manera continua y en tiempo real los niveles de energía eléctrica de la infraestructura relacionada con el Proyecto Gas Anaco y tomará decisiones y sugerirá acciones relativas a:
Optimización de consumo de energía.
Balance de energía de las Estaciones de Recolección y de los Centros Operativos.
Sugerencias de operación de Activos para optimización de energía.
El sistema de "Optimización de Producción, Procesamiento y Manejo de gas" tiene como objetivo la implantación de aplicaciones integradas de "planning & scheduling" para la optimización de los volúmenes de gas producidos y entregados; capacidad de transporte, recepción y entrega de gas en función de los requerimientos de los clientes; requerimientos internos; capacidades físicas y restricciones operacionales.
La solución plantea la integración con las aplicaciones propias de planificación y programación:
Pronóstico de demanda.
Manejo de inventarios: empaquetamiento y desempaquetamiento de la red.
Balance estimado de gas.
Programación de producción, recepción, transporte y entregas de gas metano y productos.
Manejo de escenarios.
Gerencia de contingencias: reprogramación basada en eventos.
Balance diario real.
Pronóstico de demanda: Se requiere determinar las demandas futuras de consumo con la finalidad de optimizar los programas de suministro, actualizar dinámicamente las políticas de inventario de acuerdo a las demandas de consumo y para lograr un mejor control operacional.
Manejo de inventarios: Manejo de inventarios a través de la variación de la demanda, margen de seguridad, capacidad de almacenamiento y tiempos de reposición.
Programación: Permite generar de manera automática la programación de producción, transporte y entregas de gas con la finalidad de optimizar los inventarios y garantizar la continuidad operacional.
Manejo de escenarios: Facilidad de manejar múltiples escenarios de simulación para plasmar diferentes situaciones operacionales. Se debe considerar también los cambios en la disponibilidad del gas y los productos.
Gerencia de contingencias: La solución planteada apoyará el proceso de producción, procesamiento y manejo de gas desde la fase de producción en el pozo hasta la entrega al cliente, mediante un conjunto de aplicaciones inteligentes para la optimización de los procesos integrados de planificación, programación y la simulación de escenarios. Adicionalmente, contempla el manejo de situaciones no planificadas tales como:
Cambios en la demanda
Cambios en los recibos
Restricciones operacionales en las instalaciones.
Puesta fuera de servicio de instalaciones críticas.
Mantenimiento en las tuberías, planta compresora, etc.
Figura N° 2: Esquema de Contingencia y Mantenimiento Operacional.