2010 ucv - comisionado y arranque de plantas
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ARRANQUE DE PLANTAS
Profesor: Jaime Hernandez
Ponente: Ral Jos Pez
Asignatura Tpicos Especiales II Formacin de Ingenieros de Procesos
Caracas, Febrero de 2011
Universidad Central de Venezuela
Facultad de Ingeniera
Escuela de Ingeniera Qumica
Departamento de Diseo y Control de Procesos
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Visin general de proyecto
Actividades de pre-arranque y arranque
Pre-comisionado
Comisionado
Arranque
Otras consideraciones (seguridad, adiestramiento, etc.)
Desarrollo de un caso prctico
Descripcin de una unidad de vaco
Actividades
Contenido
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VISIN GENERAL DE PROYECTOS
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Un proyecto para una planta de procesamiento
-
necesita mucho trabajo en equipo de diferentes disciplinas
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Tipos de proyectos en plantas de procesos
Grass Roots:
Planta totalmente nueva en un sitio donde no existe infraestructura previa
Revamp:
Construccion para eliminar limitaciones (de-bottleneck) de un proceso, mejorar la tecnologia de unidad o convertirla en un proceso diferente
Parada mayor (Turnaround):
Trabajo de construccion en el mantenimiento o modificacion en una parada programada. Ete tipo de trabajo se realiza en un espacio de tiempo limitado.
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Tipos de revamp
Retrofit: Upgrade portions of an existing unit.
Rebuild: Replace portions of existing worn out equipment.
Add-on: Add to the plants existing capability.
Upgrade: This is the same as retrofit.
Modernization: This is the same as retrofit.
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Etapas de un Proyecto
Visualizacin y
Conceptualizacin
Definicin
Ingeniera,
Procura y
ConstruccinComisionado
y
Arranque
Operacin
APROBACIN
-
HDT
De
Naftas
Edificios Tanques
AzufreAlmacenaje
de Coque
Coquificacin
Retardadada
Desalacin
Destilacin Atmosfrica
Y Vaco
Tratamiento
De
Agua
Agua de
enfriamiento
Agua de Calderas
Generacin de Vapor
Planta de Gas
Gas
Combustible
Muelles
Estaciones
Elctricas
Subestaciones
Manejo de Slidos
Costo de Servicios y rea Exterior 27% 300 MM $
Costo Total de Plantas 1100 MM $
Costo de Unidades de Procesos 73% 800 MM $
Un proyecto grass root demanda una alta
inversin (ejemplo un mejorador de crudo)
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Continuacion
Costo Total 2250 MM $
Subtotal
Subtotal
Costo de Servicios y rea Exterior 300 MM $
Costo Total de Plantas 1100 MM $
Costo de Unidades de Procesos 800 MM $
1700 MM $
Materiales, Repuestos, Costo Importacin 170 MM $
Equipos de Construccin, Izamiento, etc. 50 MM $
Servicios de Ingeniera y Gerencia 380 MM $
Escalacin y
Contingencia
Arranque, Licencias, Catalizadores, etc. 250 MM $
300 MM $
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Why Is Startup Planning Important?
Generates income sooner because commercial operations can go on-line earlier
Reduces time that interest expense will be accrued on non-producing facility
Minimizes paying for excess non-operational delays of plant operation personnel who are already on payroll
Reduces startup team expenses
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WTI: 40 $/bbl WTI: 60 $/bblWTI: 20 $/bbl
10.97 % 22.11 % 31.02 %
0.90 0.950.70
16.35 % 23.14 %
- 10%+ 25%
17.71 %24.43 %
- 10%+ 25%
20.95 % 22.58 %
90%79%
21.16 % 23.70 %
83%
TIR (%)
Un arranque desfasado o deficiente reduce
significativamente las ganancias esperadas
Mejorador de 200 MBD de Crudo de la Faja de 8 API
7% 12% 17% 22% 27% 32%
Rendimiento de
Productos
OPEX
CAPEX
Factor de Servicio
Precio
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ACTIVIDADES DE PRE-ARRANQUE Y
ARRANQUE DE PLANTAS
-
Sistemas
System:
Any assemblage of structural, mechanical, electrical, and instrumentation components providing a function or service.
Many levels of separate systems and subsystemswithin a process or manufacturing facility
-
Sistema 1: Despojadora de nafta
Sub-sistema
Seccion de fondo de la columna
-
Sub-Sistema 1 Instrumentacin y control del rehervidor
Vlvula falla cerrada para prevenir entrada de
vapor al cabezal de condensado en caso de
falla de aire de instrumentos
Controlador de accin
reversa.
Alta temperatura en
plato 7, el controlador
cierra la vlvula de
nivel para disminuir el
rea de transferencia
Selector de baja
Low selector override
Mnimo nivel
-
Stages in Construction Phase- Typical Industrial Plant
20 30 40 50 60 70 80 90
Startup
Electrical & Controls
Insulation
Piping
Ducts
Struc. Steel
Major Equipment
Concrete
Site Preparation
100100
SEQUENCING STAGE
PRODUCTION STAGE
SYSTEM STAGE Latest system
definitionStartup planning
should be complete
Percent Complete
-
Area vs. Systems Control
PROJECT
PIPING ELECTRIC INSTRUM. EQUIPMENTBulkLevel
TagItem
Area
System
-
Basic Process Plant
AREA 2
Tower Vessel
AREA 1
Compressor
AREA 3 AREA 4
V -11
A-22 A-23 A-11 B-11
A-31
B-31
B-42
C-41 B-41
B-43
A-21T-21
-
Schedule to Complete
Process Units I, II, & III
55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Time(Days)
AREA 1A-11
B-11
AREA 2A-21
A-23
AREA 3A-31
B-31AREA 4
B-41
B-42
I
B-43
A-22
Mechanical Completion
II III
-
The End Product
Gas OutGas In
Lube Oil System
LO-H1
Compressor MotorPower
FOUNDATION
Compresor en funcionamiento
Todas las disciplinas trabajando para el mismo objetivo
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Etapas de arranque
Precommissioning
Commissioning
Raw Material Introduction
Operation Testing
Performance Verification/Acceptance Tests
Commercial Operation
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Terminology and Timing
Relating to Each System
Mechanical Completion
Startup Need Date
Pi ping
Civil / Structural
Construction
Equipment
Installation
Electrical
Instrumentation
& Controls
PrecommissioningOperation
Raw Materials Introduction
Commissioning
Performance Verification
Operation Testing
Commercial Operation
-
Terminology & Timing Relating to
Each System
Mechanical Completion--A milestone representing the completion of all precommissioning activities.
Commissioning--A milestone representing successful operation of the systems with test mediums.
Raw Material Introduction--The introduction of fuels, feedstocks and/or other liquids, gases, or solids normally required for full operation of the plant.
-
Terminology & Timing (contd)
Operation Testing--A test running of the plant under partial load conditions.
Performance Verification--A test running of the plant under full operating conditions to verify actual performance characteristics. Successful completion of this constitutes completion of startup.
Commercial Operation--The placing of the plant into full commercial operation.
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Proceso de Arranque de Planta Actividad e Hitos
Completacin Mecnica
(Mechanical Completion)
Commissioning &
Start up
Last Process Unit Started up
Entrega de Sistemas (System Turnover) &
Precomisionado (Precommissioning)
6-8 Months
6-8 Months
6-8 Months
Proven Technology
New Tech High Pilot Test
1-3 Months
2-6 Months
4-12 Months
Initial Operations to
Stable Operation
On Spec Product &
Commercial Operation
1-3 Months
2-6 Months
4-12 Months
Commercial Test
Operational Certificate
5-12 Months
7-24 Months
4-6 Months
New Tech Low Pilot Test
Fuente : Pahtfinder, July 2001
Hito
Actividad
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Precommissioning
Hydrotesting--pressure testing with water
Pneumatic Testing--pressure testing with gas
Rotating--giving motors a rotational check (bumping)
Meggaring--making an electrical circuit continuity check
High Potential (HiPot) Checking--checking for electrical grounds
Stroking--checking operability of control valves and validating their control room indicators
Testing of system components for continuity and ability to withstand operating pressures prior to introduction of feedstocks or other final products in the lines.
-
Precommissioning (contd)
Loop Checking--verifying that instruments are correctly installed
Run/Burn-in--a bench test of pump motors under load for a short period to check bearings.
Chemical Cleaning--the use of chemicals to remove mill scale and other impurities from piping systems
Steam Blowing--use of steam under pressure to blow debris from lines
Circulation Testing--checking for proper operation of lubricating oil systems
-
Acceptance Certificate
Punch List
System Description and Marked-up drawings
Status Index
Check Lists
Test Sheets
As Built Drawings
Vendors Reports
Pre-Commissioning Dossiers
-
Proceso en un proyecto cuando se inicia la
preparacin de las instalaciones para que se
pueda introducir carga.
Estos procesos pueden estar incluidos en el alcance
de trabajo del contrato de Ingeniera, Procura y
Construccin (IPC).
Comisionado (Commissionig)
-
Actividades tpicas
Secado de refractarios de hornos
Prueba de sistema de alivio Operational testing flare system
Prueba de alarmas (Test alarm),
Sistemas de disparo, etc. (Test trips, interlocks).
Anlisis de proteccin de equipos. Equipment protection
analyses
Prueba de funcionamiento de equipos lista.
Lista de pendientes( Punch list) completada (All punch list
completed)
Documentacin tcnica lista y accesible. All documents
updated, filed & accessible (P&IDs, etc)
Comisionado (Commissionig)
-
Actividades tpicas
Carga de catalizadores (Load catalyst & chemical)
Los puntos de Auditorias de seguridad y operacional
completadas. (Pre-startup safety review completed)
Servicios y facilidades de almacenaje en operacin.
(Utilities and Off-site are ready and operable)
Interconexin con otras unidades lista y operable
Documentacin de aceptacin completada
Comisionado (Commissionig)
-
Handover Certificate
Punch List
Functional Test Sheets
ITR Status Indices (Inspection Test Reports)
Vendors Reports
Leak Test and Inerting Reports
As-Built Drawings
List of Modifications
Commissioning Handover Dossier
-
Proceso en el proyecto, donde se comienza a introducir carga a
las unidades en forma progresiva hasta que todas las
unidades tengan carga.
El hito ms importante es cuando la ultima unidad de proceso
ha sido arrancada ( Last Process Unit Started-up)
Actividades en la etapa de Arranque
Plan de Arranque (Develop startup secuence plan).
Entonamiento de Lazos Final (Final tune control loops)
Plan de Emergencia (Emergency control & response plan in
place).
Plan Ambiental (Enviromental plan ready)
Plan de Rampa de Aumento de Carga (Capacity ramp-up plan)
Arranque (Start up)
-
Estabilizacin y Operacin Normal( Inicial Operation to Stable
Operation)
Proceso de ajuste da las instalaciones hasta alcanzar una operacin
estable. Este proceso va en funcin de alcanzar la capacidad de diseo
de las unidades.
Tambin se determina si hay limitaciones por equipos y/o de proceso
para hacer el reclamo al contratista del IPC o al dueo de la licencia
segn sea el caso.
El hito ms importante se alcanza cuando se logran los productos en
especificacin y se alcanza la operacin comercial para lo cual fue
diseada la instalacin. ( On Spec Product & Commercial Operation)
Estabilizacin y Operacin Normal
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Mtodos de
Identificacin de
ProblemasCondiciones
Normales de
Operacin
Manejo de
Materiales
Peligrosos
Practicas de
Trabajo Seguro
Tcnicas de
Reparacin
Especificaciones
De los Equipos
Sistema de
Parada de
Emergencia
Parmetros
Crticos
de Operacin
Alarmas
Estrategias
De Control
Flujos de
Proceso
Uso Apropiado
de las
Herramientas
PropsitoLocacin e
Identidad
CONOCIMIENTOS
-
Preparacin
para las
OperacionesPuesta en
Marcha de
Equipos
Reparaciones
Menores
Planes de
Mantenimiento
Preparacin para
Mantenimiento
Aislamiento y
Desenergizacion
de Equipos
Paradas de
Emergencia
Paradas
de Planta
Monitoreo
Modos Alternos
de Operacin
Optimizacin
Y Control
Condiciones
Normales
Arranque
de Equipos
Arranque
de la Planta
DESTREZAS
-
DESARROLLO DE UN CASO
PRCTICO
DESPOJADORA DE NAFTA
-
Sistema 1: Despojadora de nafta
Sub-sistema
Seccion de fondo de la columna
-
2Destilacin Atmosfrica
Torre Atmosfrica
-
Equipos, Sistemas e Internos en
Columnas de Destilacin
-
Internos en Columnas de Destilacion
-
Internos en Columnas de Destilacion
-
Platos con bajante
convencional
Platos de Seccin Calmada
Platos con bajante
de seccin calmada
Calming Section
Tray
-
Platos de Seccin Calmada
-
Empaque estructurado
-
Empaque estructurado
-
Internos de Columnas
Distribuidor de liquido Soporte de Lecho Soporte de Plato
Plato Chimenea y
Recolector de LquidoBoquilla de entrada
-
P-3920 TIPICA
REGRESAR
-
TS-02
REGRESAR
-
Actividades de PreArranque
Limpieza qumica de todas las lneas de reflujo desde los filtros,
hasta las boquillas de entrada a la columna
Inspeccin de la columna
Inspeccin de los sistemas de rociado para detectar defectos
mecnicos
Prueba de las boquillas rociadoras del relleno estructurado para
verificar su operacin adecuada
Prueba de hermeticidad de los Platos
Lavado y soplado de lneas
Prueba de hermerticidad de la columna (Presin)
Inspeccin externa de la columna en ambas pruebas
Arranque
-
Inspeccin de la Columna
Limpieza de toda la instalacin
Inspeccin de platos (ubicacin, limpieza, drenajes, soldadura, etc.)
Inspeccin de boquillas (ubicacin, limpieza, enroscado, etc.)
Soportes del relleno estructurado (No obstruccin de flujos, etc.)
Colocacin del relleno
Estado de los distribuidores de reflujo
Ubicacin de termopozos y otros instrumentos
Inspeccin de los sistemas de rociado para detectar defectos mecnicos
Otros segn listado
-
Prueba de Hermeticidad de Platos
Prueba que no existan fugas con agua libre de cloruros para
verificar la hermeticidad de los retiros totales, donde exista
soldadura, juntas de expansin y boquillas.
Criterio para fugas: Prdida de nivel en un plato no debe exceder
de 5 cm en el trmino de 30 minutos (10 cm/h)
En caso de platos de la zona de lavado debe verificarse con ms
cuidado
Ver efecto fotogrfico de una deficiencia en la prueba de
hermeticidad
-
Flujo en Sentido de los Vapores
Bandeja Ligeramente Cargada de Fluido
-
Goteo de Plato
-
Goteo de Plato
-
Limpieza Qumica de lnea de Reflujo
Para evitar corrosin y material que al arrastrarse tape las boquillas
rociadoras de reflujo. Por lo general se hace la limpieza desde el filtro de
reflujo hasta la boquilla de entrada.
Limpieza con HCL 10 %, pasivado con solucin de cido ctrico al 1 % y
lavado con agua de calderas (libre de cloruros)
Filtro
Relleno
Boquillas Rociadoras
Limpieza Qumica
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Prueba de operacin de BoquillasObjetivo es verificar el desempeo operacional:
Se realiza con agua libre de cloruro Debe verificarse el ngulo de rociado y la cobertura, Fugas en las bridas de conexin de los ramales de distribucin Comportamiento de las boquillas a flujos equivalentes a 50 % y 150 % del flujo de
diseo.
Adems se debe verificar el flujo y cada de presin para utilizarlo como referenciapara detectar taponamiento de las boquillas en operacin normal
(la cada de presin aumentando a flujo constante es sntoma de taponamiento)
Filtro
Relleno
Boquillas Rociadoras
Prueba de Boquillas
Mide presin y flujo
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Lavado de Lneas
Limpieza y Lavado
Proceso que forma parte de las actividades de arranque para instalaciones
nuevas o en algunos casos despus de una parada general de
mantenimiento y consiste en limpiar con agua las tuberas, de restos de
soldadura, herrumbre, arena, trapos y / u otros objetos en general, que
pudiesen quedar en la lnea durante la etapa de construccin.
Soplado con Aire
Es un proceso de limpieza alterno al uso de agua. Se utiliza en lneas
donde existe limitacin por el peso de la tubera si se llena con lquido, se
aplica en lneas de succin de compresores, en sistemas de aire de
instrumentos y aire industrial, etc. Tambin se utiliza en lneas que han
sido sometidas a limpieza y lavado con agua, para extraer el agua y secar
el equipo.
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Arranque de Bombas
1. Notificar a la sala de informacin la entrada al rea.
2. Abrir puerta de la cerca perimetral
3. Si el tanque no tiene indicador de nivel, medir su contenido para ver si se puede
bombear.
4. Verificar que las vlvulas de succin y descarga de la bomba estn abiertas.
5. Verificar que la vlvula del by-pass, en la descarga de la bomba, est cerrada.
6. Verificar que la vlvula que permite el flujo del crudo hacia el interruptor de
presin est abierta.
7. Revisar visualmente el estado de las correas del motor.
8. En la caja de arrancadores, poner el selector en posicin de AUTOMTICO.
9. Verificar en el manmetro la presin de bombeo.
10. Si la presin no sube, purgar el aire del sistema abriendo la vlvula del by-pass.
Cerrarla una vez haya subido la presin de bombeo.
11. Para parar la bomba colocar el interruptor selector, en la caja de arrancadores,
en posicin OFF.
12. Notificar a la sala de CONTROL la culminacin de la tarea.
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ACTIVIDADES
1. Estime la cantidad de nitrgeno para eliminar oxigeno de los equipos. Cuantas
purga y que criterio utiliza para saber si esta libre de oxigeno
2. En que forma va a comprar el nitrgeno y porque
3. El sitio donde hace el arranque es un desierto y no hay agua. Calcule la cantidad
de agua requerida para lavar la torre
4. Explique los elementos, sensores, elementos finales de control y senales que
debe comisionar en el circuito de fondo de la columna de despojamiento
5. Explique que haria usted como ingniero de proceso para asegurar que otras
disciplinas (mecanica, electrica, civil, instrumento, control) estan efectuando su
labor de pre y comisionado
6. Como comisiona las valvulas de seguridad
7. Como comisiona una bomba
8. Dimensiones de la columna 50 m x 4 m diametro
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