capitulo iv. anÁlisis de los resultados

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CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS. CAPITULO IV ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS 1. RESULTADOS DEL ESTUDIO.

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Page 1: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

CAPITULO IV.

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS.

CAPITULO IV

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

1. RESULTADOS DEL ESTUDIO.

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Estos vienen dados por la presentación del diseño del sistema que permite

brindar alimentación de energía contínua e incesante al sistema de carga de

cementación de la gabarra 1.005 perteneciente a la empresa Dowell Schlumberger

de Venezuela, S. A.

1.1. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL.

Dowell Schlumberger es una empresa transnacional suplidora de ingeniería

de fluidos y servicios de bombeo. Esta empresa ofrece un amplio rango de

servicios que abarcan todas las etapas de vida de los pozos petroleros, desde la

Cementación Primaria, Tapones, Estimulación, Fluidos de Perforación, Fractura,

Sand Control (Control de Arena), y hasta los servicios de Coiled Tubing (Tubería

Flexible), tanto en tierra como en el lago. Para cada servicio existen gabarras que

cumplen con la operación necesaria y hacen factibles los servicios.

Esta empresa agrupa sus servicios en torno al circulo de calidad: diseño,

ejecución y evaluación, facilitados por un programa de diseño y evaluación

asistidos por computadora CAD, que permite la simulación de una operación antes

de su ejecución, durante la evaluación, estima su eficacia y compara los resultados

reales del tratamiento, con los del diseño. Esta metodología se implementa a

través del servicio DESC, en el que ingenieros de Dowell son asignados a las

oficinas de los clientes para asegurar que cada operación sea optimizada, para

máximo beneficio de las compañías petroleras.

Page 3: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Dentro de los Servicios de Construcción están incluidos los servicios de

Fluidos de Perforación que es suministrado al cliente directamente sobre los

taladros de perforación del mismo, en los cuales un personal calificado de Dowell

se encarga del análisis de los fluidos que retornan y van a la perforación. Otro tipo

de Servicio de Construcción es el de Cementación, esta tecnología se lleva a cabo

una vez que el pozo ya ha sido perforado y debidamente canalizado mediante

tubería. La cementación permite que dicha tubería se adhiera firmemente a la

formación, este servicio es llevado a cabo mediante sistemas de bombeo de alta

presión que se disponen directamente sobre los taladros de perforación del cliente,

colocados en gabarras o camiones que pueden ser llevados de una locación a otra

según sea el caso. Entre las nuevas técnicas de cementación se encuentra el

servicio de WELLCLEAN para una remoción más eficaz del lodo y una mejor

adherencia del cemento; el mezclador de cemento VIP Mixer con control

computarizado de la densidad de la lechada; y la cabeza de cementación

EXPRESS que activa por control mas preciso de las operaciones. Las principales

gabarras destinadas a prestar todos los servicios de cementación se identifican

bajo las siglas B-1.005 que es donde se esta realizando la investigación, además de

esta, también están dispuestas para la cementación las gabarras B-1.006 y la B-

1.992.

Para llevar a cabo todas estas labores y procesos de cementación, la

gabarra B-1.005 cuenta con varios equipos electrónicos, eléctricos y mecánicos

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desarrollados mediante tecnologías propias de la empresa, entre los cuales está el

sistema de carga o sistema de control y registro de cementación que consta de

bombas que son maquinas que sirven para hacer circular fluidos y líquidos

mediante algún medio mecánico como por ejemplo un motor diesel, nos referimos

a dos Bombas Triplex (de tres pistones) SPS-343 de alta presión (cada una trabaja

con una presión de fluido máxima de 12.000 psi.), reciprocantes en serie, con

desplazamiento positivo, capaces de generar hasta 1.600 HHP (Caballos de Fuerza

Hidráulicos), y su función principal es tener la capacidad de bombear los fluidos

(cemento) almacenados en los tanques hacia el pozo. Toda bomba posee un primer

motor que le provee la potencia mecánica en el eje de carga entre motor y bomba

por medio de un cardan, en este caso la potencia es proporcionada por

CATERPILLAR® quien también provee el panel de control de la bomba y una

consola remota para que dichas bombas sean controladas desde la sala de control

de la gabarra conectado por medio de un Policable (cable de control de 39 pines

con una longitud aprox. de 20 mts., la alimentación de control es de +12 VDC. y

el encendido del motor es realizado neumáticamente por medio de un arranque

neumático), con el propósito de hacer ésta labor portátil, estos equipos están

dispuestos en la gabarra de modo que pueden movilizarse hacia cualquier locación

lacustre para realizar los trabajos pertinentes. Otro tipo de operación en la que

pueden ser usadas dichas bombas es para la estimulación de pozos, bombeando

ácidos, etc.

FIG. N°°°° 4-1. BARGE B-1.005: TRIPLEX SPS-343 (STIMULATION PUMPER SKID).

Page 5: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: Muelle de Dowell Schlumberger, S.A. (H.V.Z.). Terminales de Maracaibo, Cd. Ojeda, Edo.

Zulia (1.998).

Otro equipo relevante y de importancia que esta incluido dentro del

sistema de carga o control y registro de cementación es el mezclador de cemento

de efecto de vórtice (Vortex) y volumen constante VIP Mixer™ Diesel Powered,

con sistema de control computarizado y preciso de la densidad de lechada

(predecible), de rápida respuesta, y con una precisión en la densidad del sistema de

mezcla de ± 0.1 PPG. El VIP Mixer™ tiene un modulo electrónico de control

ECM (Electronic Control Module) que contiene placas de circuitos electrónicos,

Page 6: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

suministro de 220 VAC. para el arrancador eléctrico, sensores de presión, válvulas

neumáticas tipo solenoide y un bloque hidráulico (Hidraulyc Block) que controla

el movimiento de la cuchilla (Cement Gate), esta cuchilla permite el control de la

velocidad del suministro de cemento al mezclador. En el ECM están las tarjetas de

interface de las funciones de varios sensores (presión, fluido, etc.) de la unidad

VIP Mixer™, esta interface permite la alimentación de energía, controla los

sensores y el panel remoto, para así regular los cálculos y procesos de control

necesarios para operar dicha unidad. Los componentes mas importantes de el

ECM son: una tarjeta de interface, tarjeta del CPU, alimentación de poder de 12

VDC. a 5 VDC, 220 VAC. a 12 VDC., 12 VDC. a 24 VDC., un transmisor NRD

(RFT-9712), sensores de presión de la marca Endress & Hauser, borneras de

conexión (Terminal Blocks) y diversos fusibles. En general el mezclador de

cemento Diesel Powered VIP Mixer™ Unit tiene un sistema de control de

respuesta rápida y precisa de la densidad de lechada que trabaja con baja presión y

alimenta de cemento premezclado a las bombas de alta presión Triplex SPS-343

mencionadas anteriormente.

FIG. N°°°° 4-2. VISTA FRONTAL DEL V.I.P. MIXER™ (CBS-062).

Page 7: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: VIP MIXER Electronics Training Course. D.S. (1.997, p. 2.5).

FIG. N°°°° 4-3. V.I.P. ELECTRONICS: E.C.M. DESCRIPTION.

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Fuente: VIP MIXER Electronics Training Course. D.S. (1.997, p. 5.2).

En la gabarra existe también otro sistema de gran importancia que trabaja

conjuntamente con los sistemas, equipos y procesos del sistema de control y

registro de cementación que tiene que ver con el apoyo logístico al operador o

personal de cementación para el registro del comportamiento del pozo durante el

proceso de cementación. El sistema al cual nos referimos es un paquete integrado

que incluye software y hardware para la supervisión y control del equipo de

cementación; el “PRISM”, sistema computarizado de adquisición de datos

centrado a la cementación que trabaja con parámetros de campo (presión, tasa,

volumen, etc.) el cual recaba toda la información de los sensores instalados en la

gabarra B-1.005 y principalmente en los sistemas de bombeo, este paquete

después de recabar y procesar dicha información de los sensores, es capaz de

Page 9: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

generar reportes tanto tabulados como gráficos para el apoyo logístico a personal

calificado de Dowell.

El elemento primigenio de esta Red es el conjunto de sensores distribuidos

en las instalaciones de la gabarra de cementación (B-1.005) de Dowell

Schlumberger, que contempla puertos analógicos y puertos digitales (cada puerto

está asociado a un sensor). Habitualmente las lecturas aprobadas por los sensores a

través de sus respectivos transductores es multiplexada en el tiempo en forma de

barrido secuencial mediante dispositivos de uso delicado que incluyendo una etapa

de conversión Analógica/Digital (A/D), transforman este conjunto de lecturas, en

un tren de datos que se transfieren en forma serial asincrona mediante un puerto

RS-232 Line (Protocolo de Comunicación EIA Standards # 232, interfaces entre

Señales Eléctricas y Terminales de Procesamiento de Data de el CCITT), estos

dispositivos son denominados R.D.A. Box (Remote Data Acquisition System)

desarrollados para la adquisición de mediciones como corriente y frecuencia de los

sensores, y también, para transmitir digitalmente dichas mediciones adquiridas a

una Computadora de Control. Estas R.D.A. se hallan ubicadas en la periferia de la

Sala de Control, entregando su salida de datos al P.A.C. (Portable Acquisition

Computer), este es un sistema que ejecuta las funciones básicas de control,

adquisición de datos y monitoreo del pozo en sitio. El P.I.M. (Pump Integrity

Monitor), permite multiplexar las entradas de varios R.D.A. hacia una sola salida

que entrega al P.A.C., además aporta una interfaz a una Computadora Portatil

(LAPTOP) que mediante un Software de Monitoreo en tiempo real, permite el

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diagnóstico y la supervisión del conjunto de bombas de la instalación y del

Sistema de Adquisición de Datos “PRISM”.

FIG. N°°°° 4-4. P.A.C. AND S.R.D. COMPONENTS.

Fuente: P.A.C. Parts and Maintenance Manual. D.S. (1.994, p.1-2).

El P.A.C., es el dispositivo de campo que aglomera toda la información

aportada por los sensores configurando el protocolo de comunicación hacia la Red

de Datos (X25 y TPC/IP), constituyendo junto con el “PRISM”, por medio del

“Gateway o Bridge” que comunica las dos redes, esto implica que tanto la

topología de la Red de Campo como la Red de Datos es un árbol cuyo nodo de

máxima jerarquía, la constituyen el P.A.C. y el “PRISM”. El P.A.C.

adicionalmente puede recibir datos del V.I.P. Mixer.

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La función de la Red de Datos, es la de administrar, desplegar y almacenar

los datos aportados por la Red de Campo, su nodo principal lo constituye el

“PRISM”, computador que funge como Buffer de información a un formato

compatible con la Red Digital de Control. Esta Red Digital, constituida bajo la

norma IEEE (Institute of Engineering Electric Electronic) 802.3, que especifica la

utilización de un H.U.B. (Conmutador Selectivo) conectado vía par trensado

blindado y conectores RJ 45, y transfiriendo datos de la tecnología Ethernet 10

Base T. Los terminales inteligentes conectados al H.U.B., incluyen terminales de

visualización, computadores portátiles, estaciones de trabajo y estaciones de

impresión. El sistema Scada es flexible en cuanto a la conección de accesorios que

amplíen sus capacidades, como añadir R.D.A.´s aumentando la disponibilidad de

puertos de entrada, del mismo modo, al P.A.C. puede conectársele una unidad de

S.R.D. (Standard Remote Display), para visualizar y configurar sus operaciones.

Pueden añadirse computadores o servidores de archivo para almacenar

redundantemente los datos históricos, para ser transferidos remotamente a tierra

mediante la adición de un Radio Módem y su respectiva antena de comunicación.

La gabarra de cementación también contará con válvulas bidireccionales

WECO® BUTTERFLY (tipo mariposa) de FMC CORPORATION / Fluid

Control Division, modelos 12, 12N, 22 y 22L, con diferentes tamaños (desde 2"

hasta 16" en los modelos 12, y desde 2" hasta 24" en los modelos 22), el material

del cuerpo de la válvula es de Hierro Dúctil y sus discos (veletas de paso) son de

Nitrilo, Nitrilo Carboxilado, Hypalon, TFE, Neopreno, EPDM y Fluorocarbón;

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esto para tener resistencia a diversos tipos de fluidos y rangos de temperatura.

Estas válvulas permiten la dirección y el “paso” o no de los fluidos (agua, aceite,

gasoil, cemento, químicos, multiusos, etc.) de alta y baja presión de la gabarra

desde los tanques de almacenamiento hacia el terminal donde se necesiten o hacia

determinada localidad de la gabarra, como por ejemplo el paso de cemento para

recircularlo, el paso de cemento a las bombas de alta presión SPS-343, el paso de

cemento al VIP Mixer™ para su mezclado, el paso de diversos tipos de fluidos y

químicos, el paso de los fluidos para el control de el lastre, etc. Actualmente, para

el control de los fluidos, la gabarra cuenta con sistemas de control

electroneumáticos Festo, pero dado a la calidad y complejidad de estos, a la hora

de repotenciar totalmente la gabarra en el Dique Seco PREMECA, C.A. (empresa

ubicada en Cabimas), los equipos que permitirán en un futuro (a plazo corto) el

control electrónico, electroneumático y neumático para la apertura cierre de las

válvulas bidireccionales de control de fluidos, estará dado por los actuadores

neumáticos de válvulas EXCEL de HYTORK CONTROLS LIMITED / Valve

Automation Center, con los modelos 130-SR, 280-SR, 425-SR y 680-SR, estos

estarán acoplados al eje del disco de la válvula y la actuarán (moverán) con un

ángulo de 0° hasta 90° (puede lograrse un giro de disco de 360° eliminando el

freno en el eje del disco, este freno detiene el viaje bidireccional del disco de la

válvula regulando su apertura o cierre) y operan con una presión de aire mínima

de 30 psi. hasta máxima de 120 psi. (Pound Squeare Inches), a su vez estos

actuadores cuentan con los Position Indicator/Switchbox SAFEVISION

(Electrical and Visual) de HYTORK´s Valve Automation Center formando junto

Page 13: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

con el actuador un modulo integral, este es un instrumento con un switch de fin de

carrera o switch limite (Limit Switch) indicador de posición del disco de la

válvula para el monitoreo eléctrico de la posición de la válvula (abierta o cerrada),

además estos actuadores cuentan con un indicador visual para la fácil

visualización de la válvula desde cualquier ángulo externo. La presión de aire que

permite que dichos actuadores abran o cierren las válvulas Mariposa FMC será

controlada por electroválvulas de la serie 3 y 4, de 3/2 y 5/2 vías monoestables

dispuestas en bloque de válvulas de CAMOZZI con solenoides bipolares Modelo

A72 (Inestables) de ±12 VDC. de tensión (el solenoide es un embobinado que por

medio de un campo electromagnético al fluir la corriente por el, se comporta como

un imán permanente), estos solenoides controlan electromagnéticamente una

micro válvula para permitir o no el paso de la presión de aire hacia el actuador

neumático HYTORK por medio de racores rápidos Sprint y tubería plástica

PVC reforzada (diámetro de electroválvula, racor, filtro lubricador, filtro

regulador y tubo Ø ½"), la lubricación del sistema la realizan los filtros

lubricadores de la serie C por medio de un dosificador y la regulación de la

presión del sistema se realiza por medio de los filtros reguladores de presión

también de la serie C equipados cada uno con un manómetro (medidas en

unidades de presión bar. y psi.). La energía neumática o presión de aire será

suministrada por dos compresores de aire COMAIR®, cada uno con un motor

eléctrico trifásico de 10 Hp. Todos estos sistemas, equipos y dispositivos se

regirán principalmente por el Sistema de Control electroneumático (eléctrico-

electrónico) diseñado por FAIRBURN ENGINEERING LIMITED (empresa

Page 14: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

destinada al diseño y equipamiento de sistemas de control eléctrico), este sistema

de control también formará parte del sistema de carga o sistema de control y

registro de cementación de la gabarra. A continuación se dará una explicación de

el funcionamiento total del sistema de control electroneumático que permitirá el

monitoreo y circulación de fluidos en la gabarra: el sistema de bombeo de baja

presión se controlará remotamente a través de válvulas electroneumáticas

CAMOZZI que funcionan con solenoides que activan la microválvula (o la

desactivan) al recibir una señal de 0 Vdc. ó 12 Vdc., permitiendo o no el pase de

aire hacia el actuador de la válvula FMC que es la que permitirá el pase o no de

fluido. Estas electroválvulas neumáticas cambiarán el sentido de flujo de dos

mangueras de aire y controlarán el actuador neumático HYTORK que va cambiar

de posición una válvula mariposa FMC, dependiendo de que es lo que se va a

bombear, se tendrá que abrir o cerrar determinadas válvulas. El cierre y apertura

de éstas válvulas se logrará mediante un sistema de presión constante aplicada, por

medio de las válvulas CAMOZZI (entre 100 y 120 psi.) y esta presión será

aplicada a una de las dos salidas de la misma válvula, a su ves esa salida será

aplicada al actuador HYTORK en una de sus dos posiciones, dependiendo de la

posición del actuador como uno cuadre la salida de aire de la electroválvula en el

actuador, podrá ser abierta o cerrada la válvula FMC.

El funcionamiento del sistema eléctrico constará de una fuente de 12 Vdc.

que va a un interruptor o pulsador (al presionarlo se activa, y al presionarlo

nuevamente se desactiva), este pulsador será retenido y activará un relé; ese

Page 15: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

contacto de relé enviará los 12 Vdc. al solenoide que a su ves se activará y enviará

una señal neumática al actuador que consta en su parte eléctrica exterior de unos

switches de fin de carrera (switch límite), cuando la válvula esté cerrada, estará

activado uno de los dos switches y cuando esté abierta se activará el otro y

viceversa. Adicional a esto, el sistema de control de las electroválvulas

CAMOZZI tendrá un generador de pulso que estará constantemente activado para

monitorear el buen o mal funcionamiento de la válvula puesto que al no haber

terminado el fin de carrera de la válvula mariposa se reflejará por medio del

generador de pulso en el tablero de monitoreo y control mediante el encendido

intermitente de una luz, y al haber concluido el fin de carrera de la válvula

mariposa, también se reflejará en el tablero de monitoreo y control mediante la

misma luz que pasará de encendido intermitente a un encendido contínuo.

En el diagrama eléctrico de la FIG. N° 4-5, se pueden observar los

componentes diversos que anteriormente se estuvieron explicando. El sistema de

control eléctrico- electrónico para el control electroneumático contará de un relé,

un generador de pulso (relé de estado sólido), cuatro diodos para direccionar la

corriente DC., un tercer diodo en paralelo con el solenoide de la electroválvula

para que al desactivarlo, la corriente DC. remanente de éste; sea descargada a

través de ese diodo y un push button para abrir o cerrar las válvulas.

FIG. N°°°° 4-5. ELECTRONIC DIAGRAM VALVE CONTROL.

Page 16: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: Schlumberger Dowell Barge B-1.007 Valve Control, Designed by Fairburn. (1.998).

FIG. N°°°° 4-6. CAMOZZI´S ELECTROPNEUMATIC VALVES. 3 AND 4 SERIES (SOLENOIDS).

Page 17: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: Catálogo Camozzi. (1.996, p. 2.8).

FIG. N°°°° 4-7. HYTORK´S “SAFEVISION” EXPLOSION PROOF, LIMIT SWITCHBOX////POSITION

INDICATOR &&&& CONECTOR.

Page 18: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: Catálogo Eleinca, C. A. (HYTORK). (1.998, sección 3).

FIG. N°°°° 4-8. HYTORK CONTROLS, INC.: “HYVISION” LIMIT SWITCH, PNEUMATIC

ACTUATOR XL DUCTILE IRON AND BUTTERFLY VALVE.

Page 19: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: Catálogo Eleinca, C. A. (HYTORK). (1.998, sección 6).

La gabarra posee un sistema hidráulico que controla el equilibrio y

movimiento de los fluidos de esta, por medio del cual, se proporciona la energía

hidráulica a los diferentes equipos que la necesitan, tales como: grúa, winches de

anclas, bombas hidráulicas. Dicha energía hidráulica es proporcionada a través de

dos skid´s, conformados cada uno por una bomba de desplazamiento positivo que

por medio de un cardan se incorporan cada una a un motor diesel de la marca

DETROIT DIESEL de GENERAL MOTORS, con una potencia mecánica de 250

HP (caballos de fuerza) cada uno. Estos skid´s también cuentan con un panel de

control y una consola remota con el propósito de gobernarlos. La Bomba de

Page 20: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Desplazamiento conjuntamente con las bombas centrífugas, tienen la función de

llevar el cemento al mezclador VIP Mixer para ser mezclado y alimentar o llevar

el fluido (cemento) a las bombas Triplex para ser inyectado al pozo. Una bomba

centrífuga es una maquina que sirve para hacer circular fluidos y líquidos, consta

primordialmente de un impulsor eléctrico (motor eléctrico) acoplado (por una

cadena) a un rodete portador de los álabes o paletas, llamado impulsor hidráulico

(impeller), y de una capa, envolvente o carcaza fija (Caracol). El impulsor

hidráulico imparte presión y energía cinética al fluido bombeado, la caja guía al

fluido hacia el impulsor y a partir de él. estas son las encargadas de enviar el

fluido almacenado en los tanques hacia el terminal donde se necesitan o en alguna

planta de tratamiento.

FIG. N°°°° 4-9. MOTORES ELÉCTRICOS ACOPLADOS POR CADENA A BOMBAS

CENTRÍFUGAS.

Page 21: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: Folleto Gorman-Rupp, Self-Priming, centrifugal Petroleum Pumps (1.995, Portada).

De una u otra manera todos estos equipos, procesos y sistemas de control

eléctricos y mecánicos, conforman el sistema de carga o sistema de control y

registro de cementación que corresponde a sistemas de control electrónicos de la

gabarra para que esta pueda cumplir con sus funciones, por este motivo la

alimentación de energía (D.C.) contínua e incesante a los equipos de control

electrónicos es de vital importancia, ya que el sistema de control y registro o

sistema de carga supervisa y controla los procesos del equipo de cementación de la

gabarra B-1.005.

Resulta evidente que los sistemas de carga y medición crítica deberán estar

respaldados por una fuente alterna de energía por medio de un banco de baterías, y

Page 22: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

a su vez, un sistema que permita la entrada de alimentación de energía

instantáneamente desde el banco de baterías a los sistemas de carga y medición

crítica durante los procesos del equipo de cementación, para que así, estos no

sufran las consecuencias de una mala alimentación de energía eléctrica (como por

ejemplo, un desface entre las cargas críticas).

Todo lo anteriormente expuesto es debido al incremento de la

competitividad ocasionado por la apertura petrolera, aunado a la modernización de

las tecnologías usadas en dichos servicios se ha impulsado a que la gabarra 1.005

sea completamente reacondicionada con herramientas y equipos que garanticen

una alta eficiencia operativa de acuerdo con los nuevos Standards del mercado.

1.1.1. FUNCIONAMIENTO ACTUAL DEL SISTEMA

ELÉCTRICO DE LA GABARRA.

Actualmente el sistema eléctrico de la gabarra esta formado por dos

generadores sincrónicos de corriente alterna (A.C.), cada uno de 392 KW.,

proveen una potencia en tensión alterna de 480 VAC., a una frecuencia de 50/60

Hz., estos generadores funcionan en forma independiente, esto quiere decir que

uno se encuentra en barra y el otro en espera. El sistema de transferencia esta

formado por tres contactores, el primero controla la entrada al sistema del

generador 1, el segundo controla la entrada al sistema del generador 2 y el tercero

Page 23: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

permite la entrada al sistema de alimentación en el muelle (SHORE POWER),

estos contactores están ubicados en la Central de Control de Motores (M.C.C.),

esta central es un gabinete que posee un sistema de barras trifásicos y sistemas de

control eléctricos para la alimentación de energía a todos los equipos, motores

(eléctricos), e iluminarias de la gabarra por medio de arrancadores de motor, push

buttons, interruptores termomagnéticos en caso de falla de equipos o para la

protección de sobrecorrientes, etc.

La gabarra tiene motores eléctricos de 40 Hp. y 75 Hp., debido al tamaño

de estos, el consumo de arranque en directo es un valor muy alto, y por ello, el

M.C.C. tiene también arrancadores suaves que son dispositivos de estado sólido

activados por tiristores (SCR´s) que van cortando la onda (seccionando los picos

de la onda) y aplicándola lentamente al motor hasta que éste alcance su velocidad

de régimen que es donde le esta aplicando todo el voltaje necesario de

alimentación para que de esta manera la corriente de consumo o la corriente pico

de arranque de los motores disminuya, y a su ves el arranque del motor sea suave.

Hay también motores de 25 HP arrancados en directo, estos no necesitan cambio

estrella-delta por que su corriente de consumo inicial, no es tan elevada.

Una de las razones principales que ocasionan fallas en los generadores

A.C. y provocan que las protecciones de éstos se disparen con frecuencia, es por el

exceso de carga que es exigido a los mismos, también se presentan fallas en los

generadores por motivos mecánicos como por ejemplo el desgaste en los

Page 24: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

rodamientos. El estudio de cargas de la gabarra B-1.005, realizado mediante la

verificación de la capacidad de los motores eléctricos instalados en dicha gabarra

(bombas centrífugas, power pack´s, agitadores, extractores, compresores de aire,

aires centrales, cocina e iluminación entre otros), dio como resultado un consumo

en KW. mayor que la capacidad máxima de generación en KW de los generadores

de energía eléctrica anteriores.

Los generadores también proporcionan de energía a los transformadores,

para que éstos a su ves, brinden de energía a otros equipos que se alimentan con

una tensión distinta a la que puedan ofrecer los generadores. Dicho transformador

absorbe energía eléctrica de los generadores mencionados anteriormente, y a su

vez brindan alimentación de energía eléctrica, pero con diferente voltaje a las

fuentes de poder (Rectificadores) del sistema de carga o sistema de control y

registro de cementación de la gabarra.. Dichas fuentes de poder D.C. o fuentes de

alimentación son una de las partes más predispuestas a fallar en muchos

dispositivos analógicos y digitales. Un voltaje anormal puede ocasionar un

desempeño errático del circuito. A continuación, se puede observar mediante el

diagrama del sistema eléctrico en la FIG. N° 4-11, la conexión entre los equipos

del sistema eléctrico y electrónico actual de la gabarra B-1.005.

FIG. N°°°° 4-10. DIAGRAMA DEL SISTEMA ELÉCTRICO ACTUAL: GENERADORES-

TRANSFORMADOR-FUENTES DE PODER-CARGAS.

Page 25: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: La Cotera, Gary. (1.998).

A continuación se darán características mas específicas de cada uno de los

equipos que conforman el sistema eléctrico y electrónico de la gabarra B-1.005.

1.1.1.1. Generadores de Energía Eléctrica.

Page 26: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Durante esta etapa se tomaron como referencia dos generadores marca

CATERPILLAR® de la serie SR4B, de 400 KV. en 480 VAC., con un factor de

potencia de 0,8, y con una conexión ESTRELLA en Serie. Estos generadores de

energía eléctrica alterna (A.C.) que alimentan a todos los equipos y sistemas

eléctricos y electrónicos de la gabarra, sin escobillas son adecuados para

aplicaciones de todo tipo de cargas, incluidas, pero sin limitarse a: cargas mixtas

de motores y luces, equipos impulsados por rectificadores controlados por silicio

(SCR), centros de computadoras, instalaciones de comunicaciones y aplicaciones

de perforaciones y servicios petrolíferos. La eliminación de las escobillas en el

circuito inductor reduce el mantenimiento, aumenta la fiabilidad y proporciona un

mayor grado de protección en ambientes potencialmente peligrosos.

Estos grupos electrógenos 3406C pueden utilizarse para generar energía

principal o auxiliar, en aplicaciones terrestres o marinas.

Los generadores SR4B se emplean en modalidad trifásica, excitación y

regulación de onda completa. Estos generadores son cada uno de seis polos con

configuraciones de doce conductores por el tamaño del bastidor. Son capaces de

producir energía eléctrica para aplicaciones de 50 ó 60 Hz.

FIG. N°°°° 4-11. GENERADORES CATERPILLAR DE LA SERIE SR4B.

Page 27: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: Manual de Operación y Mantenimiento CATERPILLAR para Generadores de la Serie SR4B. (1.998,

p. 6).

FIG. N°°°° 4-12. DIAGRAMA DE CONEXIONES DE VOLTAJE (TRIFÁSICA).

Page 28: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: Manual de Operación y Mantenimiento CATERPILLAR para Generadores de la Serie SR4B. (1.998,

p. 11).

1.1.1.2. Transformador de Energía Eléctrica.

Los transformadores son máquinas estáticas cuya función es transformar,

mediante un campo electromagnético alterno, la energía eléctrica de un sistema

(generadores de energía eléctrica), con determinada tensión, a otro (fuentes de

poder del sistema de carga) con tensión igual o distinta.

Page 29: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

En esta etapa se tomó como referencia un transformador en seco que posee

una conexión eléctrica ESTRELLA-DELTA.

Las características del transformador son las siguientes:

Es de la marca Teca, modelo número G15W, de 150KVA. a 60 Hz.-

2,557IMP. en Phase.

Voltaje Primario: 240 V./480 V.

Voltaje Secundario:120 V./240 V.

Primary Line On: H1, H4.

Voltaje Conectado.

240 H1-H3, H2-H4.

480 H2-H3.

Secundary Line On: X1, X4.

Voltaje Conectado.

120 X1-X3, X2-X4.

240 X2-X3.

Page 30: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

FIG. N°°°° 4-13. CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR.

Fuente: Manual Transformador. (1.995, p. 5).

1.1.1.3. Fuentes de Poder D.C. (Rectificadores).

Cada rectificador procede a convertir la tensión alterna de red (Vac.) que

viene suministrada por el transformador, en tensión contínua (Vcc.), insensible a

las variaciones contemporáneas de la red y de carga aplicada.

Estas fuentes rectificadoras de poder están dimensionadas para alimentar

tensión continua (Vcc.) a plena carga y suministrar simultáneamente a la batería la

máxima corriente de recarga. por medio de un cargador de baterías.

Page 31: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

FIG. N°°°° 4-14. FUENTES RECTIFICADORAS.

Fuente: La Cotera, Gary. (1.998).

Las fuentes de poder reguladas de la marca BK PRECISION®, modelo

PS104, cada una de 12 Vcc. (13.8 Vcc.) toman corriente alterna de 110 Vac. o 220

Vac., poseen protección para los voltajes y corrientes sobre los límites estipulados

(la entrada de corriente está protegida por un fusible contra sobrecargas), el cual

está localizado en la parte posterior de la fuente. Dichas fuentes tienen una

protección de corto circuito, la cual se reactiva automáticamente. Este módulo de

alimentación (D.C.) además contiene una tarjeta que monitorea el valor de los

voltajes y genera una alarma cuando éstos se encuentran fuera de su margen de

tolerancia mediante el encendido de diodos LED´s.

Las especificaciones de las fuentes de poder son los siguientes:

Page 32: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Tensión Nominal de Ent. (Voltaje de Entrada Max.): 110 Vac./220 Vac.

Variación de la Tensión Nominal: +/– 10%.

Tensión de Salida (Voltaje de Salida): 12 Vdc. (13.8 Vdc.).

Frecuencia Nominal de Operación: 50/60 Hz.

Temperatura y Humedad de Operación: 0° C. a 40° C., < 80 %.

Temperatura y Humedad de Almacenamiento: -10° C. a 70° C.,< 70 %.

FIG. N°°°° 4-15. CIRCUITO FUENTE DE PODER DE 12 VDC. (13.8 VDC.). 20 AMP.

Fuente: Manual de Instrucciones de Fuentes de Poder. (1.996, p. 11).

Page 33: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Las fuentes de poder tienen una muy amplia variedad de aplicaciones en

servicios eléctricos y electrónicos, laboratorios de ingeniería y pruebas. Dichas

fuentes también podrían ser usadas como cargadores de baterías para la restablecer

de carga a baterías recargables como las de ácido-plomo, níquel-cadmio, y algunos

tipos alcalinos.

1.1.1.4. Banco de Baterías.

Las baterías constituyen la reserva de energía necesaria para alimentar al

sistema de control y registro (cargas) de cementación por si se presenta cualquier

interrupción o falta total de la tensión de alimentación Vac. o algún tipo de daño a

la unidad rectificadora o fuente de poder (falta de erogación Vdc.).

FIG. N°°°° 4-16. BATERÍAS TUDOR VR.

Fuente: Manual de Baterías TUDOR. (1.998, p. 2).

Page 34: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Existirán 9 baterías estacionarias TUDOR V.R., nominales de 12 VDC+, 7

Amp./Hora de Acido-Plomo para funcionar bajo condiciones normales. La

cubierta de la batería esta constituido por polietileno de alta resistencia ante

impactos, ante vibraciones, y a las altas temperaturas, no despiden gases. La

construcción sellada le permite estar libre de fallas, operan en cualquier posición y

sobre un amplio rango de temperatura desde los 15° C. hasta los 50° C.

Estas baterías V.R. del grupo TUDOR, representan el más alto grado de

seguridad en cuanto a duración, también ofrecen un alto rendimiento en

aplicaciones que requieren una alimentación constante en corriente contínua

además de una ausencia total de mantenimiento. Estas pueden colocarse en

cualquier posición debido a su estanqueidad, lo que facilita una instalación

compacta y la consiguiente reducción de espacio. Entre sus aplicaciones están los

sistemas de telecomunicaciones, U.P.S., estaciones de radio, paneles de control,

sistemas de alarma, alumbrado de seguridad, sistemas de energía fotovoltáica,

sistemas de protección en edificios, equipos de medicina, plataformas marítimas,

etc.

La información de recarga de las baterías viene impresa en las mismas

baterías, pero especialmente en el momento inicial de la recarga, al menos

inicialmente, requieren de una corriente constante.

Page 35: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

1.1.2. ESTUDIO DE LA CARGA.

Existen algunos elementos que participaron de forma directa en el estudio

de carga. Esto fue aplicable para la Implantación del Sistema Ininterrumpido de

Potencia (S.I.P.) siempre y cuando sean grandes cargas o cargas críticas.

1.1.2.1. Características de Carga Contínua.

Las estaciones de trabajo correspondientes a equipos de computación y

registros electrónicos (PC´s, P.A.C., J.A.B., Servidores, Terminales, etc.), equipos

de telecomunicaciones (Radio Módem, Multiplexores, H.U.B., etc.), equipos de

control electrónico para la operación de motor-bombas de alta presión (Bombas

TRIPLEX SPS-343), y equipos de control electrónico para operar Las Bombas de

Desplazamiento Positivos (Sistema Hidráulico de la gabarra), que forman parte

del sistema de control y registro de cementación de la gabarra, están constituidos

como cargas contínuas debido a que poseen corrientes de operación relativamente

estables. A estas cargas también se les llama cargas lineales debido a que poseen

una relación de amperio/Pico o RMS de 1.414.

Estos equipos están especificados a continuación según sus características,

voltaje nominal y corriente de operación:

Page 36: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

TABLA N°°°° 4-1. CARGAS CONTÍNUAS.

Equipos de Computación,

Telecomunicaciones y Control.

N°°°°. ####

Ip. (Amp.)

It. (Amp.)

Vn. (Volt.) AC-DC

Pa. (V.A.)

Pr. (W.)

Monitores. 4 0.363 1.45 120 1.74 K. 1.242 K. C.P.U. 4 0.26 1.04 120 1.25 K. 0.892 K.

Terminales. 6 0.245 1.47 120 1.76 K. 1.257 K. Radio Módem. 1 1.40 1.40 120 1.68 K. 1.20 K.

HUB. 1 0.76 0.76 120 0.91 K. 0.650 K. MUX. 1 0.41 0.41 120 0.49 K 0.350 K.

Panel Remoto SPS-343. 2 1.47 2.94 12 49.39 35.28 Panel Remoto

Bomba Desplazamiento. 2 1.26 2.52 12 42.33 30.24

Panel Remoto VIP Mix. 1 1.45 2.9 12 48.71 34.8 Fuente: La Cotera, Gary. (1.998).

N°.= Número de Equipos.

It. = Corriente Total por Equipos.

Ip. = Corriente Promedio por Equipos.

Vn. = Voltaje Nominal.

Pa. = Potencia Aparente.

Pr. = Potencia Real.

1.1.2.2. Factor de Potencia.

Este es un número entre 0 y 1que representa la porción de los VA

entregados a la carga de A.C. que realmente proporcionan energía a esa carga.

Page 37: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

En equipos de computación y registros los amperios fluyen en los equipos

sin ser útilmente convertidos en energía.

Esto ocurre si la corriente está distorsionada (contiene armónicos), o si no

está en fase con el voltaje aplicado al equipo. A esto se puede decir que los

computadores y sistemas electrónicos drenan corrientes armónicas que hacen que

su factor de potencia sea menor que 1.

Para calcular el factor de potencia usamos la expresión Fp=Pr/Pa, es el

cociente de la potencia real sobre la potencia aparente, donde la potencia aparente

se expresa como Voltios-Amperios (VA.). La potencia real en este sistema es el

valor VA : multiplicado por el factor de potencia.

Para dimensionar el Sistema Ininterrumpible de Potencia (S.I.P.) y

asegurar que la capacidad de salida es suficiente, el valor de potencia aparente del

S.I.P. es mayor que el requisito en VA. de la carga. La potencia en vatios de la

carga es menor y este dato no fue tomado como referencia ya que no incluye la

corriente armónica o reactiva adicional que el S.I.P. realmente entrega durante el

funcionamiento.

Las medidas de potencia de A.C. se relacionaron así:

Pa. = Potencia Aparente.

Page 38: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Pr. = Potencia Real.

Fp. = Factor de Potencia.

Vn. = Voltaje Nominal.

ITA. = Corriente Total Actualizada.

INA. = Corriente No Actualizada.

P(real). = Pa x Fp.

Vn. = 120 V.

Fp. = P(real)/Pa.

El punto importante a entender es que esta corriente reactiva o de

distorsión que existe debido a la carga, hace que la medida en VA. sea mayor que

aquella en vatios, lo cual nos permite obtener un factor de potencia.

1.1.2.3. Factor de Pico.

El factor de pico se relaciona con la capacidad de sobrecarga momentánea

del Sistema Ininterrumpible de Potencia (S.I.P.) y es una medida de la habilidad

de dicho sistema para arrancar cargas que temporalmente requieren de potencia

extra durante el encendido. Los motores arrancadores de discos son ejemplos de

carga que tienen un alto factor de pico.

Para sistemas de computación, el factor de pico requerido es

aproximadamente 1.5 veces el consumo de potencia en estado estable.

Page 39: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Los Sistemas Ininterrumpibles de Potencia (S.I.P.) deben tener la

capacidad de factor de pico para dar arranque a discos duros aún cuando el S.I.P.

esté funcionando a plena potencia. En esta etapa el sobrediseño del Sistema

Ininterrumpible de Potencia debe ser tomado muy en cuenta en sistemas de carga

con un gran factor de pico.

1.1.2.4. Cargas No Lineales.

Las cargas no lineales presentes en este sistema corresponden a los

solenoides de las electoválvulas (sistemas electroneumáticos de control de fluidos)

y también a las impresoras, los cuales son dispositivos cuya corriente es inestable

debido a que presentan picos en su corriente de arranque y operación. Sin embargo

la capacidad del Sistema Ininterrumpible de Potencia (S.I.P.) permite incluir

dentro de sus cargas a estos sistemas de control y dispositivos.

Las corrientes de operación y arranque son muy variables, en algunos

sistemas de control e impresoras son el doble de la corriente nominal que trae en

sus especificaciones. Esta variación tiene que ver dependiendo del tipo de

impresora que se utilice, ya que algunos fabricantes de impresoras se basan en

realizar dispositivos con un bajo consumo de corriente. Sin embargo las

impresoras láser poseen una corriente de operación mucho más alta e inestable que

las de inyección de tinta y matriz de punto.

Page 40: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Debido a esta situación de no linealidad se ha considerado no involucrar a

los dispositivos de impresión con el Sistema Ininterrumpible de Potencia (S.I.P.),

ya que el alto valor de corriente al cual estas llegan en ocasiones cuando se

encuentran en operación, traería como consecuencia la sobrecarga momentánea

del S.I.P.

También las características de las baterías son parte importante en este

punto, ya que a pesar de tener suficiente capacidad de energía en el Sistema

Ininterrumpible de Potencia, las baterías solo permiten ciento veinte (120) minutos

de autonomía para un consumo en términos de corriente menor de 100 Amp. por

dos (2) horas.

La no linealidad de la carga debe limitarse a un nivel que no afecte el

contenido armónico de la tensión de salida del S.I.P. hasta el punto que pueda

superar los valores especificados.

El rango de consumo en términos de corriente de estos equipos de control

que se presentan a continuación:

TABLA N°°°° 4-2. CARGAS NO LINEALES.

Equipos de Computación

y Control.

N°°°°. ####

Ct. (Amp.)

Vn. (Volt)

AC-DC

Rango. (Amp.)

Promedio. (Amp.)

Page 41: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Impresora Láser.

1 7 120 0.1 ≅ 16 7

Solenoides. 72 30 12 0.41 ≅ 15 0.41 Fuente: La Cotera, Gary. (1.998).

N°. = Número de Equipos.

Ct. = Corriente Total por Equipos.

Vn. = Voltaje Nominal.

1.1.2.5. Cargas Críticas.

Estas cargas a proteger son los sistemas de carga ó sistema de control y

registro de cementación (paneles remotos de control de bombas de alta presión

TRIPLEX SPS-343, registro o sistema de monitoreo y control de cementación

“PRISM”, panel remoto control del VIP MIXER o mezclador de cemento,

sistema de control electroneumático de fluidos y el los paneles remotos de control

a bombas de desplazamiento para la energía hidráulica), están denominados como

cargas críticas ya que son de vital importancia y que corresponden a sistemas de

control de procesos operativos cuya función es permitir la realización de diversos

servicios de cementación petrolera brindados por la gabarra de la empresa Dowell

Schlumberger, S. A.

La corriente de consumo de dichas cargas se muestran en la siguiente tabla:

Page 42: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

TABLA N°°°° 4-3. CARGAS CRÍTICAS.

Equipos de Computación y Control.

N°°°°. ####

It. (Amp.)

Vn. (Volt)

AC-DC Registro (C.P.U., Monitores, etc. del “PRISM”). 1 3. 96 120

Neumático (Solenoides de Válvulas). 72 30 12 Bomba 1. Alta Presión (Panel Remoto de Control SPS-343 1). 1 1.47 12 Bomba 2. Alta Presión (Panel Remoto de Control SPS-343 2). 1 1.47 12 Hidráulico 1 (Panel Remoto de Control Bomba Desp. 1). 1 1. 26 12 Hidráulico 2 (Panel Remoto de Control Bomba Desp. 2). 1 1. 26 12

V.I.P. Mezclador de Cemento (Panel Remoto VIP MIXER). 1 1.45 12 Fuente: La Cotera, Gary. (1.998).

N°. = Número de Equipos.

It. = Corriente Total por Equipos.

Vn. = Voltaje Nominal.

1.1.2.6. Valores Nominales.

Los valores nominales fueron dados por los requerimientos de los equipos

del sistema de carga o sistema de control y registro de cementación de la gabarra

1.005, sin olvidar el factor de contingencia que debe incluir un 20% de capacidad

de reserva dentro de la clasificación para la carga. El valor It fue seleccionado

tomando en cuenta el factor de diversidad entre el 80% y 90% de carga en

operación para un total de 140 Amp. con la finalidad de que las baterías

suministren la autonomía requerida de 1 Hr. y 30 min. a 2 Hrs.

Estos son los valores seleccionados:

Page 43: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Ie. ≅ 20 AMP. Corriente estimada por cada carga del sistema de control y registro.

Vn. ≅ 120 Volts. Voltaje Nominal A.C.

Vn´. ≅ 12 Volts Voltaje Nominal D.C.

Ft. ≅ 1.0 Factor de Contingencia.

Fd. ≅ 0.8 Factor de Diversidad.

It. ≅ 140 AMP. Corriente total de todo el sistema de control y registro.

1.2. DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL

ELECTRÓNICO S.I.P.

1.2.1. CONCEPTUALIZACIÓN.

El sistema de control electrónico S.I.P. (Sistema Ininterrumpible de

Potencia), permite brindar alimentación de energía (D.C.) contínua e incesante a

los equipos y procesos del sistema de control y registro de cementación, con el

propósito de permitir la realización de todos los procesos de control mecánicos,

eléctricos y electrónicos de la gabarra de cementación B-1.005 que opera en el

Lago de Maracaibo. Dicho sistema electrónico de respaldo también tiene como

finalidad mantener en óptimas condiciones los procesos operativos del servicio de

cementación y de esta manera una mayor fiabilidad en el momento de la

operación.

Page 44: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

1.2.2. OBJETIVOS.

1.2.2.1. OBJETIVO GENERAL.

Brindar alimentación de energía contínua e incesante al sistema de control

y registro de cementación, con el propósito de asegurar un cumplimiento total en

los procesos de cementación de la gabarra.

1.2.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

Para cumplir con el objetivo general, el sistema de seguridad de

alimentación contínua, debe cumplir con varios objetivos, los cuales son:

a. Mantener una alimentación de energía eléctrica contínua e incesante

b. Lograr una realización total en los procesos operativos del servicio de

cementación.

c. brindar seguridad operativa a los sistemas de control de los procesos de

cementación.

d. Brindar una protección eficaz a los equipos allí instalados

e. Diseñar una tarjeta electrónica que conmute dos alimentaciones de

energía instantáneamente.

Page 45: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

f. Implantar un sistema de control electrónico que permita conmutar dos

alimentaciones de energía eléctrica (una principal y una de respaldo).

1.2.3. ESTRUCTURA DE DISEÑO DEL S.I.P.

En esta etapa se procedió a recopilar todos los elementos del proceso,

aprovechando al máximo los resultados que proporcionaron las pruebas y el

diagnóstico de la situación problemática, con la finalidad de obtener los

parámetros que permitan la ejecución de la investigación.

Para llevar a cabo esta estructura del sistema de control electrónico, se

tomó en cuenta el sistema de alimentación de energía actual a los equipos de

control y registro de cementación para así poder realizar el diseño de un sistema

ininterumpible de potencia que cumpliera con las especificaciones del proceso y

sus normas de seguridad.

Entre los componentes electrónicos se seleccionaron varios sistemas de

conmutación instantánea, hasta llegar al más adecuado y que cumpliera con las

exigencias del sistema de carga (alto consumo, conmutación instantánea, igual o

menor a 20 ns. de respuesta, etc.).

Page 46: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

1.2.3.1. Desarrollo de Diseño del Sistema Ininterrumpible de

Potencia (S.I.P.).

Para realizar el diseño de los circuitos del sistema, se tomo en

consideración aparte de los objetivos del sistema y los requerimientos necesarios,

la disponibilidad de los componente electrónicos necesarios para la implantación.

En concordancia con estos puntos se diseñaron los circuitos del Sistema

Ininterrumpible de Potencia (S.I.P.).

1.2.3.2. Teoría de Funcionamiento del Sistema

Ininterrumpible de Potencia (S.I.P.).

El Sistema Ininterrumpible de Potencia (S.I.P.) es una tarjeta de control

electrónico que por medio del resguardo de un banco de baterías de emergencia,

básicamente, garantiza una alimentación de energía eléctrica D.C. a el sistema de

carga o sistema de control y registro de cementación de la gabarra, por medio de la

supervisión o monitoreo del voltaje de entrada 12 Vdc. (13,8 Vdc.) que proviene

de las fuentes de poder (Vin. 1), siendo esta la alimentación principal. Si el voltaje

de entrada (Vin. 1) es menor que 10.5 Volts, entonces la tarjeta S.I.P. switchea

(conmuta o intercambia) la alimentación de energía de las fuente de poder (Vin. 1)

con otra fuente de energía adicional de emergencia, como el banco de baterías

(Vin. 2 - BATT). Entonces el sistema de carga continuará siendo alimentado por

Page 47: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

el banco de baterías (Vin. 2 - BATT) mientras estas no se descarguen o hasta que

el voltaje de la fuente de poder (Vin. 1) sea restaurado (los 10.5 Volts o menos

nuevamente a 12 Volts).

Si las baterías destinadas al sistema de carga no están completamente

recargadas, entonces dicho sistema de carga no operará o se desfasará si hay

alguna anomalía en la alimentación principal (fuentes de poder). Es importante

que mientras el sistema de carga esté en operación normal (alimentado de energía

por las fuentes de poder), el banco de baterías sea recargado por medio de un

cargador de baterías.

La tarjeta S.I.P. siempre estará monitoreando el voltaje de las dos

alimentaciónes de energía, tanto las fuentes de poder Vin. 1 (alimentación

principal), como a el banco de baterías Vin. 2 - BATT (alimentación secundaria de

emergencia).

Cuando el sistema de carga esté operando por medio de la alimentación

del banco de baterías, se encenderá un diodo LED, esto también puede registrarse

por medio de la salida de IC3, cuando el sistema de carga este operando por medio

de las fuentes de poder, entonces Ic3 causará una baja condición en la pata o pin 5.

Y si el poder es derivado del banco de baterías, entonces IC3 se bloqueará (Turn

Off) causando una alta condición en el pin 5 que es monitoreada por medio de una

Page 48: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

tarjeta VDAD y desplegado en el SRD (Standard Remote Display) de el PAC

(Portable Acquisition Computer).

El modo de funcionamiento del circuito consiste en durante el tiempo en

que el voltaje de alimentación de las baterías sea mayor a 10.5 Volts (mínimo), el

voltaje de la entrada inversora (IC1) es mayor que el voltaje de la entrada no-

inversora 2. En este caso, el voltaje en la salida 7 de el comparador es baja,

entonces la alimentación de energía al sistema de carga, es suministrada por la

fuente de poder.

Cuando la alimentación de energía es dada por la fuente de poder, una

corriente fluye a la etapa de paso del optoacoplador (IC2) y la etapa de salida es

saturada, quien envía un voltaje bajo en las compuertas (G) de los VMOS

transistores de potencia (T1, T2, T3 y T4). Este voltaje bajo bloquea a los

transistores VMOS, con lo cual se previenen las corrientes que fluyen procedentes

de la tierra (0 Vout.) para el sistema de carga hacia polo negativo de las baterías

(0V - BATT). El voltaje bajo es como un switch abierto, desconectando las

baterías de la fuente de poder.

Si el voltaje de la batería cae a menos que el voltaje mínimo (10.5 Volts),

el comparador de voltaje (IC1) se eleva, y el optoacoplador (IC2) se bloquea,

eliminando el bajo voltaje a los VMOS transistores de potencia (T1, T2, T3 y T4).

El voltaje de las baterías es entonces aplicado a la compuerta (G) de los VMOS

Page 49: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

transistores de potencia (T1, T2, T3 y T4). Hay una saturación en los transistores,

permitiendo que una corriente fluya desde la tierra para el sistema de carga (0V

OUT) hacia el polo negativo de las baterías (0V - BATT). Entonces ahora las

baterías suministrarán la energía al sistema de carga reemplazando la alimentación

de energía insuficiente de las fuentes. El diodo D2 previene la corriente fluyente

de las baterías.

FIG. N°°°° 4-17. CIRCUITO SISTEMA ININTERRUMPIBLE DE POTENCIA (S.I.P.).

Fuente: PAC Parts and Maintenance Manual (Diseño Modificado). D.S. (1.993, p. A-31).

LISTA IC :

IC1 : LM 311H - ECG 922. (Comparador de Voltaje).

IC2, IC3 : TIL 119A - ECG 3044 ó ECG 3045. (Optoacopladores).

Page 50: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

TRANSISTORES :

T1, T2, T3, T4 : IRF 130 - ECG 2392. (Transistor de Potencia).

DIODOS :

D1 : 138 A - ECG 138A. (Diodo Zener).

D2 : SKR 71/04 - ECG 6060. (Diodo Rectificador Industrial).

RESISTENCIAS :

R1÷÷÷÷R5, R7, R8 : Metal Oxide ¼ w_ 5 %.

R6 : Metal Oxide ½ w_ 5 %.

- Comparador (IC1).

El comparador (IC1), compara el voltaje en su entrada inversora 3 con el

voltaje en la entrada no inversora 2. Cuando el voltaje en la entrada inversora 3 es

superior que el voltaje de la entrada no-inversora 2, el voltaje en la salida 7 es

bajo.

FIG. N°°°° 4-18. COMPARADOR DE VOLTAJE (LM111////LM211////LM311).

Page 51: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: National Semiconductor. (1.996, p. 5-21).

- Optoacoplador (IC2).

El optoacoplador (IC2) mantiene un fluido de corriente mientras las

fuentes de poder de alimentación principal es mayor a 10.5 Volts (mínimo).

FIG. N°°°° 4-19. OPTOCOUPLER (ECG 3044 OR ECG 3045).

Page 52: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Fuente: Master Replacement Guide. ECG 212T. (1.998, p. 1-161).

- Transistores VMOS (T1, T2, T3 y T4).

Los transistores VMOS (T1, T2, T3 y T4) permiten un flujo de corriente

desde la línea 0V OUT al polo negativo de las baterías cuando el voltaje de las

fuentes de poder cae debajo de los 10.5 Volts.

FIG. N°°°° 4-20. MOSFET TRANSISTOR POWER (ECG 2392).

Fuente: Master Replacement Guide. ECG 212T. (1.998 ,p. 1-67).

1.2.4. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD.

Page 53: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

En el momento de estudiar la factibilidad del sistema fue necesario aplicar

las consideraciones de análisis y de diseño de Kendall (1.992, p. 753), ya que debe

apoyarse en los principios operativos, técnicos y económicos.

1.2.4.1. Factibilidad Operativa.

Kendall (1.992, p. 758), señala que la aplicación de esta prueba o principio

permite establecer si el proyecto propuesto cumple con los requerimientos de los

usuarios del sistema.

Con respecto al sistema de control electrónico S.I.P. para el Sistema de

Control y Registro de Cementación de la Gabarra de Cementación 1.005 de la

empresa Dowell Schlumberger, el Departamento de Electrónica de la misma

empresa, convienen en considerar que el sistema de control electrónico cumple

con los requerimientos exigidos ya que el funcionamiento de este se efectuó

satisfactoriamente, logrando brindar una alimentación de energía eléctrica

contínua e incesante para permitir que los procesos operativos de cementación se

cumplan enteramente.

1.2.4.2. Factibilidad Técnica.

Page 54: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

De acuerdo con Kendall (1.992, p. 759), ésta se refiere a los recursos

técnicos disponibles durante el desarrollo del proceso. Al aplicar este principio en

el sistema de control electrónico S.I.P., se encontró que los dispositivos existentes

son adecuados para la instalación del mismo, igualmente, la capacidad de

adaptación a cualquier cambio en el proceso es efectiva.

1.2.4.3. Factibilidad Económica.

Kendall (1.992, p. 760), establece que este principio se debe considerar

mediante el estudio de los resultados básicos basándonos en el tiempo y costo del

desarrollo del sistema de control electrónico.

En el estudio realizado sobre la factibilidad económica del sistema de

control electrónico S.I.P., pudo evidenciarse que los costos de la realización de

dicho sistema serán compensados por las ganancias a corto plazo que éste

aportará.

Por lo planteado anteriormente, se establece que la implantación del

sistema de control electrónico S.I.P. en la gabarra de cementación, resultó factible

en todos los aspectos estudiados, por lo que su desarrollo fue una decisión

acertada.

Asumiendo que el diseño propuesto ha demostrado su eficiencia, sobre

situaciones previstas en el mismo, la fabricación del sistema de control electrónico

Page 55: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

S.I.P. requiere de cierta inversión para cubrir el costo de los componentes, la caja

y accesorios para su ensamblaje.

Para la realización práctica del diseño, se necesitan cubrir ciertos aspectos

los cuales se pueden clasificar de la siguiente forma:

- Componentes y Elementos de Ensamblaje Utilizados: Después de realizar

un estudio de mercado, tomando en cuenta la disponibilidad y los costos, se

presentó a la empresa una lista detallada de cotización de los componentes

eléctricos (borneras de conexión, cables, etc.), electrónicos (transistores,

resistencias, diodos, etc.) y elementos de ensamblaje (caja, tornillos, etc.)

utilizados para el montaje de los circuitos del sistema S.I.P., que vendrían a ser un

total de siete (7) tarjetas electrónicas para cada una de las cargas críticas del

Sistema de Carga o Sistema de Control y Registro de Cementación de la gabarra

1.005. Las cuales se usarán dos (2) para el control de dos bombas de alta presión

TRIPLEX, una (1) para el registro “PRISM", una (1) para el control del VIP

MIXER, una (1) para el sistema de control electroneumático, una (1) para el

sistema de control hidráulico y una (1) en Stand-By o Speare (para cualquier otra

carga de emergencia).

TABLA N°°°° 4-4. COTIZACIÓN DEL S.I.P.

Maracaibo, 11 de Agosto de 1998.

Page 56: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Señores : DOWELL SCHLUMBERGER DE VENEZUELA, S. A. Dirección : AV. INTERCOMUNAL, SECTOR LAS MOROCHAS, APARTADO 106 , VZLA. Telf : 065-26150. Fax : 065-26254. Asunto : COTIZACIÓN S.I.P. PROYECTO GABARRA 1.005.

ITEM #

CANT DESCRIPCIÓN P./U. (Bs.).

IMPORTE (Bs.).

PROVEEDOR

01 01 Tablero de Aluminio de Lamina Calibre #14 Tipo Paso, con Tapa Atornillada Dividida en Dos y Ventilación Lateral. (150cm.×50cm.×50cm.).

185,220.00 185.220.00

Panelectric, C. A.

02 28 Semiconductor Heat Sink, Undrilled Mounting Surface, Rθ=1.0°C/W. Disipador de Calor para TO-3. (14cm.×12cm.×5cm.). (ECG441B).

4,399.99 123,199.99

Supersón, C. A.

03 14 Semiconductor Heat Sink. Disipador de Calor Dual para TO-3. (12cm.×8.9cm.×8.6cm.).

1,379.36 19,311.04 Semca, C. A.

04 14 Semiconductor Heat Sink. Disipador de Calor con Rosca para Diodos, SCR´s, etc. Industrial. (6.5cm.×3.5cm.×5cm.).

2,256.60 31,592.47 Semca, C. A.

05 28 Power MOSFET-N-Ch Transistor, Enhancement, Mode High Speed Switch. 25 A., 50 V. Transistor de Poder MOS FIELD EFFECT (Case Style TO-3). (ECG2392).

1,596.05 44,689.40 Semca, C. A.

06 14 Industrial Rectifier Diode. R-400 PRV, 70 A., 400 cc., Cath Case. Diodo Rectificador Industrial. (ECG6060).

6,660.30 93,244.27 Semca, C. A.

07 08 Resistor. Resistencia. 1/4 W., 5%. 470 Ω. 10.48 83.88 Semca, C. A. 08 08 Resistor. Resistencia. 1/4 W., 5%. 1.5 KΩ. 10.48 83.88 Semca, C. A. 09 08 Resistor. Resistencia. 1/4 W., 5%. 2.2 KΩ. 10.48 83.88 Semca, C. A. 10 08 Resistor. Resistencia. 1/4 W., 5%. 5.1 KΩ. 10.48 83.88 Semca, C. A. 11 08 Resistor. Resistencia. 1/4 W., 5%. 11 KΩ. 10.48 83.88 Semca, C. A. 12 08 Resistor. Resistencia. 1/4 W., 5%. 68 KΩ. 10.48 83.88 Semca, C. A. 13 08 Resistor. Resistencia. 1/4 W., 5%. 100

KΩ. 10.48 83.88 Semca, C. A.

14 08 Resistor. Resistencia. 1/2 W., 5%. 2.2 KΩ. 15.14 121.16 Semca, C. A. 15 08 ZD-7.5 V., 1 W., (Type 2 Pkg.). Diodo

Zener. (ECG138A). 110.67 885.40 Semca, C. A.

16 08 IC-Linear, Voltage Comparator, 8-Pin Lead Metal Can. Amplificador Operacional Comparador de Voltaje (Op. Amp.). (ECG922).

565.02 4,520.20 Semca, C. A.

17 16 Optocoupler/Isolator, NPN Photo Transistor Darlington Output. 6-Pin lead DIP. (Optoacoplador/Photo Darlington). (ECG3044-ECG3045).

209.70 3,355.20 Semca, C. A.

18 08 8-Pin Can, IC Semiconductor Socket (Type 2/Pkg.). Base para IC de 8 Pines Can (Circ.). (ECG407).

--------- --------- Semca, C. A.

19 08 8-Pin DIP, IC Semiconductor Socket (Type 2/Pkg.). Base para IC de 8 Pines DIP (Cuad.). (ECG423).

74.56 596.48 Semca, C. A.

20 16 6-Pin DIP, IC Semiconductor Socket (Type 2/Pkg.). Base para IC de 6 Pines DIP (Cuad.). (ECG435P6).

34.95 559.20 Semca, C. A.

21 21 Plug Banana dual. Conector Tipo Banana R/N.

599.97 12,599.47 Semca, C. A.

22 42 Jack Banana Simple. Conector Chasis tipo Banana 12 MM.

159.60 6,703.41 Semca, C. A.

23 07 Regleta Plástica con Tapa de 3 Pares para 747.93 5,235.51 Matel, C. A.

Page 57: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Chasis. 600 V., 25 A. (de 3 Conexiones). 24 07 Regleta Plástica con Tapa de 6 Pares para

Chasis. 600 V., 25 A. (de 6 Conexiones). 1,223.25 8,562.75 Matel, C. A.

25 08 Regleta Plástica con Terminales Macho para Chasis. (de 6 Conexiones).

290.08 2,320.68 Semca, C. A.

26 09 Regleta Plástica Pequeña para CI. (de 10 Pines).

583.69 679.99 Supersón, C. A.

27 32 Semiconductor Insulator Kit for TO-3 Type Package (Each Kit Includes Mica Insulator & Nylon Bushings). Kit de Montaje para TO-3. (ECG413).

--------- --------- Alsonic, C. A. Max Ferrer Centro.

28 32 Semiconductor Mica Insulator for TO-3 Style Package. Micas Aisladoras para Transistores de Carcaza Tipo TO-3.

94..36 3,019.68 Semca, C. A.

29 64 Tornillos para Montaje de Transistores TO-3.

70.00 4,480.31 R. T. C., C. A.

30 128 Arandelas Planas para Montaje de Transistores TO-3.

2.00 256.48 R. T. C., C. A.

31 64 Arandelas de Presión para Montaje de Transistores TO-3.

5.17 331.04 R. T. C., C. A.

32 64 Arandelas con Terminal Macho para Montaje de Transistores TO-3.

--------- --------- ---------------------

33 64 Arandelas Plásticas para Aislamiento y Montaje de Transistores TO-3.

--------- --------- ---------------------

34 64 Tuercas para Montaje de Transistores TO-3.

10.35 662.83 R. T. C., C. A.

35 30 Standard Socket for TO-3 Package (2/Pkg.). Base para TO-3. (ECG209).

--------- --------- ---------------------

36 03 Heat Sink Compound Silicone Grease. Thermal/Insulator Compound, 21Gram/Tube. Grasa Disipadora de Calor a Base de Siliconas para Transistores. 1 Pomo de 21 gr. Marca Prompt. (ECG303).

475.32 1,425.96 Semca, C. A.

37 03 Acido para CI (Cloruro Férrico). 1/4 litro. 950.05 2,850.17 Semca, C. A. 38 01 Placa Baquelita Doble Cara Grande para

CI. (52cm×35cm.). 3,645.28 3,645.28 Semca, C. A.

39 01 Solder Flux. Soldadura de Estaño. Marca Kester 60/40. 1 Lb. 0.031.

5,820.34 5,820.34 Semca, C. A.

40 01 Rosin Paste Flux. Pasta para Soldadura de CI. Marca Kester SP-44.

964.62 964.62 Semca, C. A.

41 10 Mecha para CI de 0.035 ″. 290.08 2,900.85 Semca, C. A. 42 10 Mecha para CI de 0.045 ″. 290.08 2,900.85 Semca, C. A. 43 04 Mecha para CI de 0.073 ″. 290.08 1,160.34 Semca, C. A. 44 03 Bolígrafo Marcador Indeleble para CI.

Marca Sanford-Sharpie. Fine Point, Permanent Marker.

800.00 2,400.00 Tele Zulia, S.R.L.

45 01 Bolígrafo Restaurador/Conductor a Base de Plata. Air Dry Sistem.

12,000.00 12,000.00 Electrónica Santo Domingo, C. A.

46 25 T-RAP. Correa Plástica Sujetacable de 15 ″. 45.43 1,135.87 Semca, C. A. 47 105 Terminal Macho Amarillo 3/16 #180. 56.95 5,980.46 R. T. C., C. A. 48 63 Terminal Hembra Aislada Amarilla 250

#228. 67.31 4,240.76 R. T. C., C. A.

49 49 Terminal Macho Azul 1/8 #166. 36.24 1,775.91 R. T. C., C. A. 50 112 Terminal Hembra Aislada Azul 250 #192. 59.99 6,719.72 R. T. C., C. A. 51 --- Tornillos, Arandelas Planas, Arandelas de

Presión y Tuercas para todo el Equipo. Material : Hierro.

--------- 5,828.89 R. T. C., C. A.

52 --- Tornillos, Arandelas Planas, Arandelas de Presión y Tuercas para todo el Equipo Electónico. Material : Acero Inox.

--------- 40,283.37 Torni Sur, S. R. L.

53 25 (Mts.).

Cable para Corriente #12 AWG (TW). Color Rojo. Para Conexión de Potencia.

130.00 (×1mt.).

3,250.00 Inlectric, C. A.

54 25 Cable para Corriente #12 AWG (TW). 130.00 3,250.00 Inlectric, C. A.

Page 58: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

(Mts.). Color Negro. Para Conexión de Potencia. (×1mt.). 55 16

(Mts.). Cable para Corriente #18 AWG (TF). Color Rojo. Para Conexión de Tarjetas.

75.00 (×1mt.).

1,200.00 Roberto Tudares, C.A.

56 16 (Mts.).

Cable para Corriente #18 AWG (TF). Color Negro. Para Conexión de Tarjetas.

75.00 (×1mt.).

1,200.00 Roberto Tudares, C.A.

57 16 (Mts.).

Cable para Audio #18 AWG. Color Rojo y Negro (Dual). Car-2×18. Marca : Hurricane Power. Para Conexión de Tarjetas.

120.00 (×1mt.).

1,920.00 Electrónica Vzla. T.V., C. A.

58 56 (Mts.).

Cable de Alta Temp. #18 AWG (TF). CSA TYPE CL 1251 125C-600V. Color Negro. Para Conexión de Transistores de Potencia.

410.00 (×1mt.).

22,960.00 Roberto Tudares, C.A.

59 --- Terminales para Bases de Transistores TO-3.

--------- --------- R. T. C., C. A.

60 30 Soportes Para Tarjetas CI. Tornillos con Cabeza Hexagonal Larga (+ó− ECG411).

--------- --------- ---------------------

TOTAL ≅ (Bs.).

680,798.62

SON SEISCIENTOS OCHENTA MIL, SETECIENTOS NOVENTA Y OCHO CON 62/100 Bs. Nota : - En los precios y el total está incluido el I.S.V. (16.5%). - Cantidades y precios sujetos a cambios

POR : GARY LA COTERA C.

-----------------------------

TESISTA DE SCHLUMBERGER DOWELL, S.A.

1.3. IMPLANTACIÓN DEL SISTEMA

ININTERRUMPIBLE DE POTENCIA (S.I.P.).

Corresponde en esta etapa al desarrollo del sistema de control electrónico,

en la cual se hace referencia a la instalación del mismo, y que se llevó a cabo por

niveles, efectuándose pruebas a cada uno de los elementos que conforman el

sistema implantado, con la finalidad de determinar cualquier error en cada uno de

ellos. Luego se aplicaron pruebas al sistema completo; es decir, se evaluó la

integración de todos los elementos del sistema y se demostró que el mismo

cumple con las exigencias requeridas por el sistema de carga de la gabarra.

Page 59: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

1.3.1. SISTEMA ININTERRUMPIBLE DE POTENCIA

(S.I.P.) A IMPLANTAR.

El Sistema Ininterrumpible de Potencia (S.I.P.), estático es un equipo

electrónico capaz de suministrar energía eléctrica de una manera autónoma y

adecuada a una determinada carga crítica durante cierto tiempo, cuando falla el

suministro de energía eléctrica del generador y/o alguna de las fuentes de

alimentación de energía.

Este sistema asegura continuidad de la alimentación eléctrica ante

interrupciones, es decir, respaldar al medio convencional de obtener energía

eléctrica. Dicho sistema funciona principalmente cuando falta la energía

convencional del generador y/o de las fuentes de alimentación y cuando algún

parámetro de la señal del generador y/o fuentes de energía esta fuera de un rango

preestablecido (voltaje, frecuencia, nivel de ruido, etc.).

El anteriormente mencionado minimiza o anula los efectos producidos en

la carga debidos a interrupciones o perturbaciones en el generador y/o fuentes de

alimentación y estabiliza la alimentación de la carga, cuando el S.I.P. se

implementa en línea.

Page 60: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

FIG. N°°°° 4-21. SISTEMA ININTERRUMPIBLE DE POTENCIA (S.I.P.).

Fuente: La Cotera, Gary. (1.998).

1.2.3.1. Modos de Operación del S.I.P. Según su

Implantación.

El sistema ininterrumpido de potencia según su implantación se clasifica

en:

1.2.3.1.1. S.I.P. En Línea.

Es aquel sistema en el que no hay conmutación entre un suministro y otro,

al momento de que la alimentación de energía falla, por lo que no se produce

interrupción en la alimentación de la carga crítica.

Page 61: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Existen dos tipos de implementación En línea:

- S.I.P. En Línea Directa.

El generador de energía eléctrica alimenta al las fuentes de energía, este a

su vez alimenta al Sistema Ininterrumpido de Potencia, y este a la carga. En esta

configuración la energía eléctrica es almacenada y transformada en una señal que

simula a la del generador y/o fuentes de energía eléctrica mejorada para alimentar

a la carga crítica.

FIG. N°°°° 4-22. S.I.P. EN LÍNEA DIRECTA.

Fuente: La Cotera, Gary. (1.998).

Este sistema tiene la ventaja de que provee la salida más estable a la carga

(protección permanente), y en el momento de interrumpirse el suministro eléctrico

no se produce ninguna perturbación en la alimentación de la carga. Y por otro lado

Page 62: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

tiene la desventaja de que trabaja continuamente a plena carga, lo que disminuirá

su durabilidad.

- S.I.P. en Línea Compartida.

El generador y/o fuentes de energía eléctrica y el Sistema Ininterrumpido

de Potencia alimentan a la carga simultáneamente, el cual actúa como

compensador de la señal del generador eléctrico y/o de las fuentes de energía.

FIG. N°°°° 4-23. S.I.P. EN LÍNEA COMPARTIDA.

Fuente: La Cotera, Gary. (1.998).

En el momento que es detectada una anormalidad en el suministro, este

genera la señal necesaria para compensar las diferencias entre la muestra del

voltaje en la carga (que es tomada como señal de control) y la señal que debe ser

Page 63: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

la adecuada para la carga. De esta manera no hay necesidad de conmutar de una a

otra alimentación ya que el procesos de compensación es continuo.

La ventaja de este sistema es que el inversor esta sometido al trabajo

mínimo necesario para compensar la señal del generador de energía eléctrica, con

lo que se alarga la durabilidad, sin descuidar a la carga, pero tiene como

desventaja una implementación muy compleja y costosa.

1.2.3.1.2. S.I.P. Fuera de Línea.

Es cuando la salida del sistema está desacoplada de la carga crítica

mientras la alimentación convencional continúe en buenas condiciones.

FIG. N°°°° 4-24. S.I.P. FUERA DE LÍNEA.

Fuente: La Cotera, Gary. (1.998).

Page 64: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

En este sistema, mediante la salida de control, desacopla al suministro

convencional cuando detecta que alguno de los parámetros, (voltaje, frecuencia,

nivel de ruido), se sale del rango especificado, se conecta él mismo para seguir

alimentando la carga hasta que se restablezcan las condiciones del generador o de

las fuentes de energía eléctrica.

Este sistema tiene como ventaja una implementación sencilla y económica,

únicamente trabaja cuando hay falla en el suministro convencional (generador y/o

fuentes de energía). Y a su vez tiene como desventajas una perturbación en la

carga crítica, cuando falla la alimentación convencional, producto de la

conmutación, además dicha carga crítica está sometida a más variaciones en los

parámetros de alimentación que en las demás modalidades, ya que el Sistema

Ininterrumpido de Potencia no actúa sino cuando las variaciones se salen de cierto

rango, permitiéndose las que estén dentro del mismo, para no causar un excesivo

numero de conmutaciones.

2. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS.

La necesidad de asegurar la continuidad de energía eléctrica

(ininterrumpida e incesante) al Sistema de Carga o Sistema de Control y Registro

de Cementación en la Gabarra B-1.005 de la empresa Dowell Schlumberger,

permitió la aprobación del presente estudio, para lograr una confiabilidad en el

cumplimiento de los procesos operativos de cementación, y minimizando los

Page 65: CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

tiempos de atención horas-hombre de las fallas ocurridas en el sistema de

alimentación de energía eléctrica del Sistema de Carga.

Para lograr la protección de los equipos y procesos de control del sistema

de carga, importantes para la gabarra y por lo tanto para la empresa, fue necesario

la implantación de un sistema ininterrumpido de potencia, para brindar eficacia,

seguridad y garantía en dichos equipos y procesos.

De acuerdo con los resultados, obtenidos en la evaluación de la

implantación del sistema de control electrónico, se constató que este cumple de

una manera eficiente con los objetivos para los cuales fue proyectado.

CONCLUSIONES