Planteamiento de solución para la mejora de lectura del flujómetro Endress+Hauser Promass 80F tipo Coriolis del sistema dinámico de combustibles

TEMA: PLANTEAMIENTO DE SOLUCIÓN PARA LA MEJORA DE LECTURA DEL FLUJÓMETRO ENDRESS+HAUSER PROMASS 80F TIPO CORIOLIS DEL SISTEMA DINÁMICO DE COMBUSTIBLES DE LAS UNIDADES DE GENERACIÓN DE LA CENTRAL TÉRMICA GUALBERTO HERNÁNDEZ

AUTOR: KEVIN REA

QUITO - ECUADOR

2021

CONTENIDO

1. TEMA 4

2. ANTECEDENTES 4

3. JUSTIFICACIÓN 4

4. OBJETIVOS 5

4.1. Objetivo General 5

4.2. Objetivos Específicos 5

5. ALCANCE 5

6. LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN 5

7. PROBLEMA 6

8. DATOS TÉCNICOS DE FLUJÓMETRO Y FUCIONAMIENTO 7

8.1. Datos técnicos 7

8.2. Funcionamiento 8

8.2.1. Flujómetro Endress+Hauser Promass 80F 8

8.2.2. Principio de funcionamiento 8

8.2.3. Medición de densidad 9

9. NORMAS APLICABLES 9

10. DESARROLLO 10

10.1. Causas por lecturas erróneas 10

10.1.1. Lugar de instalación 10

10.1.2. Orientación 11

10.2. Solución 1 de la ubicación del flujómetro 11

10.2.1. Orientación 12

10.2.2. Ubicación en el sistema 12

10.3. Solución 2 de la ubicación del flujómetro 13

10.3.1. Orientación 13

10.4. Ventajas y desventajas de las soluciones 13

11. Resultados 14

12. Conclusiones 15

13. Referencias 15

Figura 1. Sistema dinámico de combustibles (Descarga hacia las unidades) 5

Figura 2. Levantamiento de información 6

Figura 3. Levantamiento de información 6

Figura 4. Flujómetro Endress+Hauser Promass 80F 8

Figura 5. Funcionamiento flujómetro 8

Figura 6. Configuración actual del sistema dinámico de combustibles 10

Figura 7. Instalaciones incorrectas. 11

Figura 8. Orientación incorrecta 11

Figura 9. Orientación correcta 12

Figura 10. Ubicación correcta en el sistema 12

Figura 10. Ubicación vertical sentido de flujo hacia abajo 13

Figura 11. Plano isométrico actual sistema dinámico de combustibles (Descarga hacia las unidades) 14

Figura 12. Diagrama unifilar P&ID sistema dinámico de combustibles (Descarga hacia las unidades) 14

Figura 13. Plano isométrico propuesta de solución sistema dinámico de combustibles (Descarga hacia las unidades) 15

TEMA

Planteamiento de solución para la mejora de lectura del flujómetro Endress+Hauser Promass 80F tipo Coriolis del sistema dinámico de combustibles de las unidades de generación de la Central Térmica Gualberto Hernández

ANTECEDENTES

La central térmica Gualberto Hernández posee seis unidades generadoras acopladas con motores de combustión para la generación de energía eléctrica, el sistema de gestión y control del uso de combustibles de la central térmica consta de cuatro etapas para el funcionamiento de dichos motores.

Sistema dinámico (Recepción): Consiste en la recepción de los vehículos de transporte hacia los tanques de almacenamiento de la central utilizando equipos de medición con movimiento alternativo o rotatorio para obtener el volumen neto.

Sistema estático (Almacenamiento): Consiste en medir el volumen bruto almacenado en los tanques utilizando sistemas manuales o automáticos.

Sistema dinámico (Transferencia de custodia): Consiste en trasladar el combustible con sistemas de instrumentación que permitan asegurar que la cantidad del producto inicial transferido sea igual a la cantidad recibida.

Sistema dinámico (Descarga a unidades): Consiste en el sistema de desplazar el combustible hacia los motores de combustión para su arranque, funcionamiento y parada. Constituido por instrumentos de medición, elementos de filtrado, elementos electromecánicos (bomba) y tanque mezclador.

C. del Hierro, R Sánchez, M Farinango. (2011) en su trabajo Sistemas de Medición de Combustible en las Centrales Termoeléctricas del Ecuador (CENACE), establece que cada diseño corresponde al análisis de proceso de manejo y uso de combustibles en cada una de las centrales, y al estado actual del proceso. La ingeniería realizada para cada termoeléctrica se ajusta dependiendo del tipo de combustible utilizado en la central. Los diseños de ingeniería básica realizados en ese proyecto contemplan las recomendaciones de instituciones internacionales como la ANSI, IEEE, API, ISA, NEMA, ASTM, IEC, UL, ISO, NEC y OILM.

JUSTIFICACIÓN

La importancia del proyecto radica en la toma de datos reales que se recopilan para obtener en tiempo real el stock de combustibles evitando el racionamiento con el fin de mejorar los procesos de planificación, despacho y facturación de combustibles necesarios para la generación de energía eléctrica.

Las disponibilidades de información estratégica de stock de los combustibles permitirán planificar la adquisición del mismo con anticipación y evitando los sobrecostos repentinos, mejorando el control en los procesos de recepción y consumo de combustibles de la central.

OBJETIVOS

Objetivo General

Analizar y determinar la nueva ubicación del flujómetro en el sistema dinámico de descarga de combustibles para mantener la disponibilidad de generación de la central térmica Gualberto Hernández para garantizar el abastecimiento energético.

Objetivos Específicos

Determinar las posibles causas que conllevan a una lectura errónea del flujómetro.

Elaborar planos isométricos de las tuberías de transporte de combustible y diagramas de proceso e instrumentación P&ID con la nueva propuesta de solución del sistema dinámico de combustibles.

ALCANCE

El presente proyecto busca determinar las causas principales por las cuales el flujómetro realiza una lectura sin tener flujo de combustible eso se llevará a cabo realizando un levantamiento de información realizado en campo y basados en datos técnicos de los equipos involucrados en el sistema, conociendo la situación actual de la central y siguiendo los criterios de diseño y especificaciones generales del fabricante del instrumento de medición se procede a la elaboración conceptual de la solución elaborando los diagramas isométricos y P&ID mediante el uso de una herramienta CAD, utilizando como herramientas de diseño los software SOLIDWORKS y AutoCAD Plant 3D.

LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN

El levantamiento de información consiste principalmente en información recopilada de:

Características de combustibles utilizados

Condiciones de operación

Diagramas del proceso (PFD)

Fotos del proceso

Datos de placas de equipos

Esquema de medidas de las tuberías

El levantamiento de información se realizó siguiendo la normativa de seguridad industrial vigente en la central térmica.

Figura 1. Sistema dinámico de combustibles (Descarga hacia las unidades)

Figura 2. Levantamiento de información

Figura 3. Levantamiento de información

PROBLEMA

En el sistema dinámico de combustibles de las unidades de generación de la central térmica Gualberto Hernández existe una lectura errónea en los instrumentos de medición de flujo que se dirigen hacia el motor, cuando las unidades de generación se encuentran fuera de servicio el instrumento de medición tipo Coriolis realiza una lectura sin que exista un flujo de combustibles dirigiéndose a las unidades generadoras.

Si bien el flujómetro no requiere soportes especiales ya que las fuerzas externas son absorbidas por el instrumento podría ser instalado en cualquier parte del sistema, pero la ubicación en referencia a los demás equipos instalados en el sistema y la orientación en el cual se encuentra es primordial establecer que lo recomendable según el fabricante:

A continuación de una bomba para que no existan vacíos parciales en la tubería

Orientación vertical cuando la dirección de circulación del caudal es hacia arriba.

En el punto más bajo de una tubería vertical

Se sabe que el sobredimensionamiento es instalar un equipo con un rango de medidas de mayor magnitud al que en realidad se requiere, pero en el caso del flujómetro el sobredimensionamiento no repercutiría en la medición ya que previamente se realizó una calibración de la densidad en el campo y en condiciones de referencia y se tendría que el error máximo es de ±0.0005 g/cc y se tiene que el flujómetro cumple con la capacidad y los rangos de valores de medida.

DATOS TÉCNICOS DE FLUJÓMETRO Y FUCIONAMIENTO

Datos técnicos

Tipo Característica

Transmisor Indicador con pantalla de cristal líquido de dos líneas de texto

También posibilidad de configuración por teclado

Sensor Sensor universal para temperaturas hasta 200°C

Diámetros nominales DN 8…250

Tubos de medición de acero inoxidable o de hastelloy C-22

Variables de medición Caudal másico (proporcional a la diferencia de fase entre dos sensores montados en el tubo de medición para registrar un desplazamiento de la fase de oscilación)

Densidad del fluido (proporcional a la frecuencia de resonancia del tubo de medición)

Temperatura del fluido (medida con sensores de temperatura)

Rango de valores de medida 0…70.000 kg/h

Rango operativo de valores del caudal Mayor que 1.000 :1. Caudales superiores al valor de fondo de escala preestablecido no sobrecargan el amplificador, es decir, los valores del totalizador se registran correctamente.

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