Lo complejo de las operaciones en ductos
Operar un ducto es una tarea compleja y cada acción tiene una consecuencia. Los controladores de ductos siempre están aprendiendo a hacer sus operaciones más seguras y eficientes. Por eso, la forma de operar un ducto el primer día no será, sin duda, la forma de operarlo siempre en el futuro.
Un simulador de ductos es una gran herramienta de apoyo a la toma de decisiones cuando se trata de operaciones. Puede ayudar no sólo en las tareas cotidianas, sino también a responder a preguntas clave para el futuro. Las operaciones de los ductos se captan en un simulador estableciendo y ejecutando lo que se denomina "escenarios".
En este artículo exploraremos algunas de las áreas más importantes que la simulación de ductos puede ayudar a optimizar, incluyendo:
- Tareas clave del controlador de ductos
- Transitorios frente a estado estacionario
- Composición de los líquidos y de los lotes
- Operaciones de pigging
- Esquemas de control lógico
Principales tareas del operador de ductos
Generar una operación de manera eficiente sin causar interrupciones no es una decisión obvia. Los simuladores de ductos como Atmos Simulation (SIM) Suite pueden ayudar imitando las operaciones únicas de un ducto y presentando los resultados, permitiendo al controlador del ducto tomar una decisión informada.
Los expertos en la materia clasifican las operaciones cotidianas en cuatro flujos de trabajo principales, realizados en este orden1:
- Nominaciones - ¿Podemos comprometernos a transportar algún fluido de A a B?
- Planificación - ¿Cómo puede nuestro ducto entregar todas las nominaciones acordadas?
- Control - ¿Qué debemos hacer ahora y que pasará después?
- Reporte - ¿Qué hemos hecho?1
Con un intervalo acordado (normalmente días para los líquidos, horas para los gases), los cargadores informarán al equipo de nominaciones de los fluidos que quieren transportar. Sin embargo, algunos ductos se basan en obligaciones contractuales a más largo plazo. Siempre hay un proceso para acordar cantidades, orígenes, destinos y tarifas.1
La toma de decisiones por parte del personal de la sala de control requiere un excelente conocimiento espacial de lo que ocurre en el ducto a través de los sistemas de control y adquisición de datos (SCADA). La formación y la experiencia son cruciales para los controladores de ductos, algo a lo que la simulación de ductos puede ayudar mediante la formación, las evaluaciones y el apoyo general.
Transitorio vs estado estacionario (estable)
En términos generales, los cambios en los ductos pueden clasificarse en dos subcategorías: cambios graduales o cambios rápidos.1 Un modelo de ducto se construye y valida inicialmente en estados estables. Una vez que la base del modelo es sólida, puede configurarse para diferentes escenarios operativos que cambian con el tiempo. En Atmos SIM, el mismo modelo subyacente sirve de punto de partida para estos escenarios transitorios.
Composición de los lotes y de los líquidos
Hay algunos escenarios clave que tienen lugar cuando se planifica una operación por lotes, entre ellos:
- El efecto del agente reductor de arrastre (DRA)
- Una toma intermedia controlada por la presión al final de una rama corta
- Seguimiento de las fuentes de un lote que llega rastreando sus orígenes a través de los puntos de mezcla y división
- Inyección de un lote compresible, como el propano, en una sección plana, observando las diferencias en el comportamiento del flujo de entrada y salida a medida que se desplaza por el ducto en comparación con un lote casi incompresible
Aparte de los cambios en la composición en el tiempo, ya que los lotes se mueven a lo largo de la ruta y se forma una mezcla de interfaz entre ellos, la simulación de los movimientos de los lotes es sencilla. Atmos Batch, un módulo de Atmos SIM, garantiza que los operadores de ductos conozcan la ubicación de la cabeza y la cola de cada lote. Esto puede aplicarse a productos con diferentes características como la densidad, la viscosidad y otras propiedades.
Se trata de una solución especialmente idónea para ductos largos con grandes cambios de elevación y prominentes bolsas de vapor (slack) y operaciones de vaciado y llenado. Se puede definir una serie de lotes dentro de un ducto al inicio de un escenario en Atmos Batch, añadiendo el agente de reducción de arrastre (DRA por sus siglas en inglés) para obtener los resultados más precisos.
Figura 1: Lotes y DRA definidos en Atmos Batch
Operaciones de piggin
Un dispositivo de inspección de ductos (PIG por sus siglas en inglés) es un dispositivo sólido que se introduce en un ducto. Tienen varios usos, entre ellos la limpieza y el mantenimiento, con muchas variedades. Algunos son dispositivos sofisticados e instrumentados para la inspección en línea, conocidos como "PIG inteligentes".
El PIG se desplaza a lo largo de una ruta, con instrumentación en el camino para detectarlo, retenerlo o retirarlo. Antes de que existieran los simuladores de ductos, los operarios se esforzaban con hojas de cálculo para anticipar el avance del PIG. Ahora pueden obtener tiempos de llegada previstos en minutos, incluso con varios PIG presentes en el ducto a la vez, moviéndose a diferentes velocidades.
Figura 2: Varios PIGs en un ducto
Atmos SIM tiene características especiales que ayudan en las operaciones de pigging. Contribuye a mejorar la velocidad estimada, por ejemplo, utilizando el factor de deslizamiento (la cifra con la que un simulador infiere la velocidad del PIG basándose en la velocidad del flujo de fluido). El factor de deslizamiento de un tipo de PIG en un ducto es aprendido automáticamente por Atmos SIM durante la operación.
Figura 3: Configurando las propiedades de un PIG en Atmos SIM
Esquemas lógicos de control
La simulación de ductos ofrece bloques lógicos para configurar esquemas lógicos de control. Esto ayuda en operaciones como la configuración de procedimientos de parada de emergencia (ESD) de una bomba o estación de compresión.
Figura 4: Ejemplo de bloques lógicos no transitorios
Dado que los bloques lógicos simples ejecutan su función inmediatamente, es importante idear algunos esquemas para evitar los bucles infinitos al intentar simularlos. Atmos SIM lo hace dejando que cada bloque de control se ejecute sólo una vez en cada paso del modelo.
Referencias
1 “The Atmos book of pipeline simulation”