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En primer lugar, se procede hacer perturbaciones en el set point del lazo de control de nivel del separador S-101 (Este equipo representa el sello hidráulico), se desea observar la respuesta en el tiempo y el efecto que tiene los parámetros de sintonía sobre este controlador. El set point fijado en primer lugar es de 80%, con unos parámetros de sintonías: ganancia proporcional =0,5, tiempo integral=5, la perturbación que se le hizo a este controlador fue bajar el set point a 70%, tal como se muestra en la Figura 82, se observa que la respuesta es oscilatoria (sub-amortiguada).

Figura 82.Respuesta del lazo de control de nivel para el separador S-101.Fuente Adaptado Aspen Hysys®

Lo que pretende con este lazo de control es mantener el 80%-70% del volumen líquido en el Separador S-101, para que de esta manera impedir el retroceso de los hidrocarburos gaseosos que se están eliminando en el quemador. Debido a que la respuesta del controlador debe ser rápida para cuando se esté desocupando el separador S-101, por dos razones (Balboa) el agua puede ser arrastrada por los hidrocarburos que se están eliminando y la salida lenta del agua aceitosa que está en este tanque (Jimenez Garcia & Masaggues Vidal, junio 2007).

Por lo tanto, se procede a cambiar los paramentos, para esto detenga un momento el integrador y la modifique la ganancia proporcional =1.1, tiempo integral =5, el set point 80%, de nuevo inicie el integrador e introduzca el cambio en el set point 70%, la respuesta del controlador de nivel se muestra en la Figura 83, en donde se puede observar que la respuesta es sobre-amortiguada, desapareciendo la oscilación y se logra una estabilidad del lazo más rápida. Para cuando se varía la acción integral del controlador de nivel también se aprecia una respuesta sub-amortiguada, para el caso cuando se tienen valores de tiempo integral inferior a 5 min.

De esta forma queda sintonizado el lazo de control de flujo del separador S-101, en el caso cuando hay variaciones en la presión de las entradas del proceso este lazo no se ve afectado significantemente, debido a que el sistema compensa el flujo en las otras entradas para de esta manera la TEA no tenga cambios bruscos en sus condiciones de operación.

Figura 83. Respuesta del lazo de control de nivel para el separador S-101.Fuente Adaptado Aspen Hysys®

El siguiente controlador a analizar es el controlador de nivel del separador S-100 (representa el Knonk-out drum), para este controlador de nivel se tiene las siguientes consideraciones: debido a que la fracción másica de cada una de las corrientes tiene un porcentaje de 0,0022 de agua, y el separador está a unas condiciones de operación de 68,3 bar, la cantidad de condensados que se obtiene es poco alrededor de 1.4E-2 MMSCFD, lo que limita a tener un set point superior a 10%, porque el tanque nunca se llena debido a que el flujo no se está aumentando en la entrada al separador. La cantidad máxima que alcanza de condesados este equipo es un 9,8 % de nivel de líquido.

La válvula V-6 que es la que tiene la función de desocupar el Separador S-100 cuando este alcance un 100 % del nivel de condensados, para evitar problemas en el quemador y en cuestiones de seguridad para los operario y restricciones ambientales. Por lo tanto, esta válvula V-6 tiene una alta caída de presión. Lo siguiente es sintonizar el controlador de nivel del separador S-100, para esto se fija un 𝑠𝑒𝑡 𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡 3%, 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 = 0,7 y

𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑙 = 8 𝑚𝑖𝑛.

Posteriormente se detiene un momento el integrador y se modifica el 𝑠𝑒𝑡 𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡 4% la respuesta del controlador de nivel se muestra en la Figura 84. Aquí se puede observar que la válvula se empieza a cerrar de tal forma que se alcance un nivel de condensados en el separado de 4%. Otro caso es cuando se hacen variaciones en los parámetros de la 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎 = 2,

𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑙 = 6 y variación del 𝑠𝑒𝑡 𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡 5%, la respuesta a estos cambios, se muestran en la Figura 85, donde se observa que la respuesta de la variación del porcentaje de apertura no modifica significativamente la cantidad de flujo de condenados para alcanzar el set point de 5%

Figura 84. Efecto del cambio de set point del controlador de nivel del separador S-100 Fuente: Adaptado de Aspen HYSYS®

Figura 85. Efecto del cambio de los parámetros del controlador de nivel del separador S-100 Fuente: Adaptado de Aspen HYSYS®

El siguiente controlador a sintonizar para el proceso es el controlador de temperatura para el separador S-101, este controlador de temperatura lo que permite es mantener la temperatura entre

30 − 40º𝐶 para de esta manera lograr que el agua que está en el interior del separador S-101 no se evapore y se arrastrada con la corriente de gases de hidrocarburos que se están eliminando. La acción de este controlador es inversa debido a que, por ejemplo, si el separador alcanza una temperatura alta el actuador de la válvula V-7 debe empezar a cerrarse, debido a que el servicio es agua caliente a mayor flujo de agua caliente ahí más flujo de calor para transmitir en el intercambiador de calor, que es el equipo que aporta la energía para mantener el separador S-100 a unas condiciones de temperatura establecida. Los parámetros para el controlador de temperatura y lograr una respuesta más rápida del sistema son: 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 = 0,2,

Figura 86. Respuesta del lazo de control de temperatura para el separador S-101 Fuente: Adaptado de Aspen HYSYS®

Otros aspectos a considerar que se observaron a medida que se hacen perturbaciones en el sistema son: la respuesta del controlador de relación es inmediata cuando se incrementa en un porcentaje mínimo la corriente de hidrocarburos gaseosos y líquidos que ingresan al sistema, modificando la corriente de aire para que de esta forma se queme en mayor proporción el metano, etano y propano, y poder obtener en mayor medida productos como agua y CO2, cuando la relación de dichas corrientes es 1:2 (corriente gas: corriente aire) se obtienen conversiones hasta del 20% como se muestra en la Tabla 10, se pueden alcanzar conversiones más altas pero la cantidad de oxígeno a implementar en el proceso sería muy alta por ese motivo se emplea una proporción 1:2.

Conversión

Compuesto 10% aire 20% aire 30% aire 40% aire 50% aire

metano 10,98 12,34 14,1 16,45 20,3

etano 9,59 10,76 12,34 14,39 18,27

propano 10,96 12,34 14,1 16,45 20,3

Tabla 10. Resultado del porcentaje de conversión de metano, propano y etano en Aspen HYSYS®

A medida que se va aumentando la cantidad de aire en el proceso se puede apreciar que la conversión de los hidrocarburos gaseosos va aumentando, pero no en gran proporción, la relación que se emplea es 1:2 debido a que si son mayores las dimensiones del quemador seria fuera de lo normal. Por otro lado, Se tiene que si se aumenta la presión de la corriente de aire se logra una mayor conversión con la misma cantidad de aire.

También se puede apreciar que cuando se hacen modificaciones en la temperatura de la corriente de agua que ingresa al sello hidráulico, se presentan modificaciones en las condiciones de operación del mismo y por consiguiente se afecta el controlador.