Perfil.docx

INDICE

CAPITULO I INTRODUCCION....….………........………………………………....9 1.1. ANTECEDENTES…….…………………………………………………….........9 1.2. DELIMITACION……….……………………………………………..……….....10 1.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……….……………………………......11 1.4. FORMULACION DEL PROBLEMA…….…………………………………......12 1.5.SISTEMATIZACION DEL PROBLEMA Y ABORDAJE DE LA SOLUCION.12 1.6. OBJETIVOS………………………………………………………………..........15 1.6.1. Objetivo General……………………………………………………….15 1.6.2. Objetivos Específicos…………………………..……………...…..…15 1.7. JUSTIFICACION………………………………………………………….….....15 1.7.1. Justificación Científica……………………………………..…..….....15 1.7.1. Justificación Económica…………………………...…………………16 1.7.1. Justificación Personal……………………………………………...…16 1.8. METODOLOGIA………..…..……………………..…………………………....16 1.8.1 Tipo de Estudio……………………………………..……………..…..16 1.8.2 Método de Investigación………………………………………………17 1.8.3 Fuentes de información………………………..………………………17 1.8.4 Procedimientos para la Recolección …………………………….….18 CAPITULO II MARCO TEORICO....................................................................20 2.1. Marco Teórico Conceptual...........................................................................21 2.1.2. Punto de roció…………….…………………….……………….….…21 2.1.3. Ingeniería conceptual………………………….….…………….…….21 2.1.4. Características del gas natural…………………..………………..…21 2.1.4.1. Definición…………………………………………………..…22 2.1.4.2. Clasificación Del Gas Natural…………………………..….22 2.1.4.3. Composición Del Gas Natural………………………..……23 2.1.5. Comportamiento de fases…………………………………………….24 2.1.5.1 Contenido de un Gas (GPM)…………...………………..…24 2.1.5.2Diagramas de Fase…………………………….………….…24

2.1.5.3. Condensación Retrograda…………………………………26 2.1.6. Comportamiento P,T y ecuaciones de estado…………………….27 2.1.6.1. Comportamiento Ideal……………………………….…..…28 2.1.6.2. Gases Reales……………………………………………..…29 2.1.6.3. Factor de Compresibilidad…………………………...….…29 2.1.6.4. Definición de Ecuación de Estado……………………...…29 2.1.6.5. Ecuación de Peng Robinson……………………………….30 2.1.6.6. Propiedades Termodinámicas del Gas y Líquido…….…30 2.1.6.7. Densidad del Gas……………………………………………31 2..1.6.8. Viscosidad………………………………………………..…31 2.1.6.9. Balance de Energía………………………………………...31 2.1.6.10. Poder Calorífico…………………………………………...32 2.1.7. Compresibilidad y expansibilidad de gases……………………..…33 2.1.8. Refrigeración…………………………………………………..………34 2.1.8.1. Principales Usos De La Refrigeración………………..…..34 2.1.8.2 Efecto Joule-Thomson ………………………………….…..35 2.1.8.3 Turboexpansores…………………………………………….35 2.1.8.4. Refrigeración Mecánica……………………………….…...37 2.1.8.5. Aplicación del Sistema de Refrigeración Mecánica……..38 2.1.9. Refrigerantes……………………………………………………...…..39 2.1.9.1 Clasificación De Los Refrigerantes……………………..…39 2.1.9.2. Hidrocarburos Halogenados……………………………….39 2.1.9.3. Mezclas Azeotrópicas…………………………………..…..40 2.1.9.4. Compuestos Inorgánicos……………………………..…….40 2.1.9.5. Hidrocarburos………………………………………..………40 2.1.10. Propiedades de los refrigerantes…………………………………..41 2.1.11. Elección del refrigerante……………………………………...…….43 2.1.12. Aplicaciones de los refrigerantes más usados……………………44 2.1.13. Propano como refrigerante…………………………………...…….45 2.1.14. Separadores………………………………………………..………...45 2.1.14.1. Principios de separación………………………………….46

2.1.15. Equipos de intercambio de calor………………………………..….47 2.1.15.1. Clasificación de intercambiadores de calor……………..47 2.1.15.2. Funciones de los intercambiadores de calor……………48 2.1.16. Presión de vapor reid de la gasolina estabilizada………………..48 2.1.17. Fundamentos de flujo y criterios de diseño…………………….…49 2.1.17.1. Numero de reynolds……………………………..…...……49 2.1.17.2. Pérdida de presión debido a la fricción……………….…50 2.1.17.3. Factor de fricción y efectos de rugosidad de la tubería..50 2.1.18. Longitud equivalente de válvulas y accesorios……………….….50 2.1.18.1. Flujo de dos fases…………………………………..……..51 2.1.18.2. Calculo de la caída de presión………………….………..51 2.1.19. Medición gas-liquido…………………………………………..……..51 2.1.19.1. Definición………………………………………….………..51 2.1.19.2. Medición de gas……………………………………………52 2.1.19.2.1. Medidor con registrador de presión diferencial………52 2.1.19.2.2. Componentes del sistema de medición…………........53 2.1.20. Compresores…………………………………………….…………...53 2.1.20.1. Tipos de compresores…………………….…………..….54 2.1.20.2. Compresores reciprocantes o alternativos……………..55 2.1.20.3. Compresores rotatorios…………………………..………56 2.1.20.4. Compresores dinámicos - centrífugos……………..……57 2.1.20.5. Compresores centrífugos…………………………...……57 2.1.20.6. Compresores de flujo axial……………………………….58 2.1.21. Simulación de procesos………………………………...……....…..60 2.1.21.1. Ventajas de los simuladores de procesos………………60 2.2. Marco Teórico Referencial...........................................................................61 2.3. Marco Teórico Jurídico................................................................................62 2.4. Marco Teórico Histórico...............................................................................63 CAPITULO III INGENIERIA Y DESARROLLO DEL PROYECTO....................65 3.1. Introducción……………………………………………………………………...66 3.1.1 Descripción del proceso…….…………………………………………66

3.2 Aspectos Generales……………………………………………………………...67 3.3 Filosofía De Selección De Capacidad De Planta……………………………..67 3.4. Análisis De Alternativas De Proceso…………………………………………..69 3.4.1. Análisis y resultados. Sistema de acondicionamiento del punto de roció con y sin válvulas Joule-Thomson………………………...71 3.4.1.1. Conclusiones….……………………………………………………..79 3.5. Consideraciones De Diseño……………………………………………………79 3.6. Bases De Diseño………………………………………………………………..80 3.6.1. Especificaciones de Gas de Entrada………………………………..80 3.6.2. Especificaciones de Producto………………………………………..81 3.7. Memoria Descriptiva De La Ingeniería Conceptual…………………………84 3.7.1. Estimaciones de Las Propiedades del Gas Natural…………….…84 3.8. Memoria De Cálculos De Equipos De Proceso………………….…………..89 3.8.1. Separador Frio…………………………………………………………89 3.8.2. Intercambiador Gas/Gas………………………..………..…………102 3.8.3. Cooler……………………………………….…………………………104 3.8.4. Potencia del Compresor de Propano…………….………………..105 3.8.5. Separador de Entrada…………………………….…………………105 3.8.6. Separador de baja o Tanque de Flasheo…………...…………….106 3.8.7. Resultados De La Ingeniería Conceptual……………..…………..107 CAPITULO IV ANALISIS ECONOMICO…………………,,,,,…………………..109 4.1. Introducción……………………………………….….…………………………110 4.2. Estimación De Costos De Inversión………………….………………………110 4.3. Costo de Inversión Modulo-DPP Yapacani……..…………..………………111 4.4. Estimación De Costos De Operación…………….…………..……………..114 4.5. Estimación De Ingresos…………………………….…..…………………….115 4.6. Conclusiones…………………………………………………………………..116 CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………117 5.1. Coclusiones y Recomendaciones……………………………………………118 Anexos………………………………………………………………………………..121 BIBLIOGRAFIA.................................................................................................131

INDICE

LISTA DE FIGURAS. Figura 1 Esquema del Problema…………………………………………………...14

Figura 2 Diagrama PT……………………………………….………………………25 Figura 3 Diagramas de Fases Mescla HCB……………………….………….…..25 Figura 4 Diagrama de Fases, Condensación retrograda…………………….....27 Figura.5 Longitud Equivalente de Válvulas y Accesorios……….………………122 Figura 6 Medidor de Caudal de Gas………………………………………………123 Figura 7 Tipos de Compresores……………………………...………………….…54 Figura 8 Compresor Reciprocante…………………………...………………….…54 Figura 9 Compresores reciprocantes y alternativos……………………………...55 Figura 10 Compresor Centrifugo……………………………..…………………….57 Figura 11 Compresor de Flujo Axial………………………………………………..59 Figura 12 Pronostico de Producción (2010-2034)………………...………………68 Figura 13 Diagrama de Flujos y Proceso……………………………………….…70 Figura.14 Resultados de diseño en la Planta……………………..……………..72 Figura 19 Intercambiador Gas-Gas……………………………………………….103 Figura 20 Cooler…………………………………………………………………….104 Figura 21 Compresor de Propano…………………………..…………………….105 Figura 22 Tabla Separador de Flasheo…………………………………………..107 Figura 23 Simulación escenario sin Válvulas JT……………….………………..128 Figura 24 Simulación escenario con Válvulas JT……………….……………….129 Figura 25 Ubicación geográfica Planta Yapacani………………………………..121

LISTA DE TABLAS. Tabla 1 Composición Típica del Gas Natural……………………..………………23 Tabla 2 Condiciones de Entrada a la Planta Yapacani……………..…………..126 Tabla 3 Estándares Aplicables en el Proyecto…………………………………….61 Tabla 4: Propiedades y características del Gas…………………….……………80

Tabla 5:Especificadores del gas a salida de Planta………………..……………81 Tabla 6: Especificaciones de los generadores…………………………………...82 Tabla 7: Condiciones de Sitio………………………………..……………………..83 Tabla 8: Unidades de Ingeniería…………………………….……………………..83 Tabla 9 Peso Molecular del Gas…………………………….……………………..84 Tabla 10. Propiedades Criticas del gas. ………………….……….……………...88 Tabla 11 Dimensionamiento del Separador Frio………………………………..101 Tabla 12 Costo Equipos Mayores…………………………….…………………..111 Tabla 13 Costo Inversión – Proyecto………………………...…………………..113 Tabla 14 Costo directo de operación para 60 MMPCD…………...……………114 Tabla 15 Estimación de ingresos caso de menor recuperación de gas y condensados…………………………………………………………….115 Tabla 16 Estimación de Ingresos y Recuperación de Inversión caso ideal……………………………………………………………………….115 Tabla 17 Condiciones de Proceso , evaluación simulación y corrida de proceso sin válvulas JT……………………………………..………………………71

CAPITULO I 1. INTRODUCCION

De acuerdo al Plan de Desarrollo del Campo Yapacani YPFB Andina requiere ampliar la Capacidad de procesos en la Planta de Yapacani.

Con lo que el siguiente Proyecto aspira a contribuir con el requerimiento por YPFBAndina en donde se aplicara la ingeniería de procesos al hidrocarburo principalmente analizando el sistema de simulación de proceso , elaboración de una Ingeniería Conceptual , descripción de procesos y planificación de los componentes y equipos que se implementarán en el diseño Conceptual de un Nuevo Modulo de DPP.(Dew Point Plant) en planta Yapacani.

El incremento se debe a que la cantidad de gas que se produce en 21 pozos de los campos Yapacaní, Patujú y Boquerón, excede en casi 30 MMpcd de gas natural la capacidad de procesamiento actual que bordea los 70 MMpcd , además de otros que Andina vaya incorporando dentro de sus planes de desarrollo, perforación e intervención.

1.1 Antecedentes

La planta de Yapacani quien esta operada por la empresa filial de YPFB Corporación, YPFB Andina,

puso en marcha el proyecto de ampliación de la

capacidad de la Planta de Yapacaní la cual fue iniciado en diciembre de 2009 con el lanzamiento de la licitación cuya adjudicación se produjo en julio de 2010 a favor de la empresa estadounidense Exterran; quien a su ves subcontrato a la empresa KAISER para la ejecución de las obras que arrancaron en enero 2011 con un cronograma de ejecución de 235 días calendario.

YPFB Andina puso en marcha la planta de ajuste de punto rocío de hidrocarburos con una ampliación en su capacidad de proceso de 35 millones de pies cúbicos MMpcd (1 millón de metros cúbicos, MMmcp) a 70 millones de pies cúbicos (2 MMmcd). Adicionalmente, se dispuso la provisión e instalación de una planta de endulzamiento de gas con aminas con una capacidad de 16 MMpcd destinada a extraer el exceso de dióxido de carbono (CO2) del gas natural del reservorio Sara de pozos del Campo Yapacaní, con una inversión de $us 28 millones de Dolares.

Actualmente la Planta de Yapacani cuenta con las siguientes instalaciones de superficie: 

Batería de Separación Primaria con una capacidad de 80 Mmscfd de separación.



Planta de Procesos de Gas DPP-1 de 30 Mmscfd de capacidad.



Planta de Procesos de Gas DPP-2 DE 35 Mmscfd de capadidad.



Planta de endulzamiento de aminas de 16 Mmscfd de capacidad.

1.2 Delimitación 

Límite Geográfico

La propuesta de diseño de ingeniería conceptual de un nuevo modulo DPP esta ubicado al Noreste de la ciudad de Santa Cruz : Tomando la carretera interdepartamental Santa Cruz-Cochabamba hasta el Km.180,(ingreso a Puerto Grether) ingresando hacia el Norte 50 Km. Sobre camino ripiado, pasando por el campo Vibora, continuando el camino hasta llegar a Yapacani.

Departamento: Santa Cruz. Provincia: San Juan de Yapacani. Planta: Yapacani. Titular: YPFB ANDINA S.A.

 Límite Temporal

El tiempo determinado para la realización del proyecto de grado abarcará toda la gestión II-2012

 Límite Sustantivo

El proyecto está dentro del área de Ingeniería en Gas y Petróleo, dicho tema abarca diferentes materias dentro de la malla curricular como:  Termodinámica, Gas Natural, Simulaciones.  Producción, Transporte de hidrocarburos y otros.

1.3 Planteamiento del Problema

- El incremento en la cantidad de gas que se produce en 21 pozos de los Campos Yapacaní, Campo Patujú y Campo Boquerón, hacen necesarias el incremento de la capacidad de proceso de gas de la planta Yapacani, donde se tiene previsto que la producción excederá en casi 30 MMpcd de gas natural la capacidad de procesamiento actual que bordea los 70 MMpcd.

-Asimismo, para incrementar aún más la producción, se perfora el pozo Yapacaní 24 (YPC – 24) que alcanzará los 2.700 metros de profundidad, con el objetivo de llegar a las formaciones Ayacucho y Arenisca , causa notable de un incremento y por ende la capacidad de procesamiento será excedida en Planta Yapacani. 1

- La actual situación en temas como seguridad energética en el país, con coyuntura de un crecimiento acelerado del consumo interno de gas natural y sus derivados

- Compromisos de venta de gas natural a Brasil y Argentina. Vienen a constituir con una imperiosa necesidad de una seguridad energética necesaria para garantizar abastecimiento interno y de exportación por lo que es primordial adelantarse a los hechos que podrían afectar la economía en Bolivia 2

1.4 Formulación del Problema 1

Informe Técnico de YPFB ANDINA S.A

2

“Ley de hidrocarburos 3058”, Ed. UPS srl. Ed. 1ª, La Paz-Bolivia, Septiembre 2008.

¿Sera Optima y Aceptable la propuesta del diseño de la ingeniería conceptual de un nuevo Modulo de DPP en planta Yapacani?

1.5 Sistematización del Problema y Abordaje de la solución

Establecido el problema, es necesario sistematizar su estudio, para ello es necesario buscar la relación causa-efecto, y de ahí proponer una solución a través de la propuesta de acciones y fines correspondientes.

-PROBLEMA.

Requerimiento de diseño para ampliar la capacidad de procesos de gas de la Planta de Yapacani.

Causa 1 Incremento en la cantidad de gas que se produce en

pozos de los Campos

Yapacaní, Campo Patujú y Campo Boquerón. Efecto 1 Innovar y desarrollar proyectos que permitan acompañar de la mano el constante incremento y planes de desarrollo energético en el país. Causa 2 Incremento en la producción de pozos que excederá en casi 30 MMpcd la actual capacidad de procesos de gas , en planta Yapacani Compromisos de capacidad de entrega al mercado con Brasil y Argentina además de potenciales clientes. Efecto 2 Contemplar planes de desarrollo productivo y económico con nuevos pozos e implementación de plantas con mayor capacidad de procesamiento

-SOLUCION

Proveer de un diseño e ingeniería conceptual aceptable de un nuevo modulo de DPP para la Planta de Yapacani.

Acción 1 Analizar un diseño conceptual de un nuevo modulo de DPP para Planta Yapacani generar una simulación del proceso a ser necesario , determinar el alcance para en un futuro proseguir con una Ingeniería Básica, Ingeniería a Detalle , Construcción , Montaje y posterior Puesta en Marcha . Acción 2 Evaluar los aspectos económicos versus el beneficio del proyecto Finalidad 1 Cumplir y hacer frente al plan de desarrollo de YPFB. ANDINA. Con el incremento de la Capacidad de Procesamiento de gas en Planta Yapacani. Además de Beneficios económicos importantes

para la sociedad en su conjunto

incremento de la producción gasífera en el territorio nacional.

por el

Figura 1 Esquema del Problema. 1.6. Objetivos

1.6.1 Objetivo General

Desarrollar y proponer el diseño de la Ingeniería Conceptual de un Nuevo Modulo de DPP para Planta Yapacani.

1.6.2 Objetivos Específicos 

Identificar Conceptos asociados al proceso de refrigeración para el desarrollo del proyecto.



Efectuar balances de masa y energía



Dimensionamiento de equipos mayores.



Desarrollar criterios técnico-operacionales, en la Ingeniería Conceptual a elaborar, siendo admisibles según los niveles máximos permisibles según los procesos de transporte, venta y/o requerimiento por parte de YPFB.ANDINA.



Definir el costo aproximado del Nuevo Modulo de DPP. en Planta Yapacani y su factibilidad e tiempo de retorno de la inversión.

1.7 Justificación

1.7.1 Justificación Científica

La carrera de ingeniería de gas y petrolera está en constante desarrollo fruto del esfuerzo de nuestro plantel de docentes altamente calificados y la implementación de métodos de investigación apropiadas. Las competencias adquiridas acompañan con el conocimiento que se obtendrán en el área de ingeniería proceso simulaciones y diseño estos permitirá: -

-Software de aplicación en ingeniería dentro del área de Gas y Petróleo.

-

-Conocer normativas aplicables dentro del área de gas y petróleo (API, ASME y otros)

-

-Conocer las tecnologías convencionales en el área de operaciones en plantas de procesos

-

-Capacidades técnicas en la formación del estudiante con temas que están ligados a nuestro reconocimiento como un país con alto potencial hidrocarburifero especialmente en la cadena productiva del gas natural.

1.7.2 Justificación Económica Se desarrollara un estudio económico basado principalmente, en el análisis de inversiones, ingresos, egresos, Costos aproximados de cada área a ser desarrollada en un nuevo Modulo de DPP que nos permitirá determinar el valor total y si el proyecto será optimo aceptable.3

1.7.3 Justificación Personal

3

Referencia electrónica Descarga manuales y libros en pdf 2009 espagle.com TERMINACION http://www.espagle.com/Terminacion i%C3%B3n/24607805/g7w12phc9hjbpoop68u/

El aporte nuestro como estudiantes hacia nuestra casa superior de estudios y en especial a nuestra carrera de ingeniería de gas y petróleo es darle el reconocimiento ante la sociedad civil y petrolera en particular, para que el reconocimiento sea a la calidad de enseñanza-aprendizaje en la formación de futuros profesionales técnicos innovadores e investigativos.

1.8 Metodología

1.8.1 Tipo de Estudio 

Diseño No Experimental debido a que en la investigación se observan situaciones ya existentes, para después analizarlas.



Descriptivo debido a descripciones comparativas de dos o más aspectos.



Explicativo debido a que se establece las causas por la cual se decide implementar el diseño conceptual de un Nuevo DPP en Planta Yapacani.

1.8.2 Método de Investigación 

Método analítico por la descomposición del tema de investigación en sus elementos para separarlos y examinarlos, cuando se separa en forma adecuada, los conceptos básicos de los secundarios.



Método deductivo porque parte de lo general a lo particular. 4

1.8.3 Fuentes de información

Las fuentes de información son requisitos indispensables en la realización del presente proyecto, para las cuales se acudirá a revisión bibliográfica, revisión

4

M. en C. Roberto Hernández Sampieri, Dr. Carlos Fernández Collado, Dra. Pilar Baptista Lucio DERECHOS RESERVADOS © 1991, respecto a la primera edición por McGRAW - HILL INTERAMERICANA DE MÉXICO, S.A. de C.V.METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

de archivos, informes, estudios, entrevistas a personas especializadas en el tema, páginas de internet, talleres, etc.

1.8.3.1 Fuentes Primarias

Las fuentes primarias que se van a utilizar son: 

Entrevistas



Documentos



Talleres



Revisión de archivos



Páginas de internet



Revisión bibliográfica

1.8.3.2 Fuentes Secundarias

Las fuentes secundarias que se van a utilizar son: 

Fuentes institucional

Adquirida mediante YPFB Andina, Cámara Nacional de Hidrocarburos. 

Fuentes Documentales

Selección de documentos, manuales de procedimiento, normas, etc. 

Fuentes informativa

Se adquirirá información de algunas páginas de internet que se relacionan con el tema propuesto. 

Fuentes bibliográficas

Se recopilará material bibliográfico de acuerdo al tema de investigación. Se visitará la empresa YPFB Andina, para poder recopilar la información necesaria para estar al tanto de las condiciones actuales del proyecto del estudio

mencionado,

estimaciones

de

la

producción

esperada,

cromatografías del área de las reservas, etc.5 5

M. en C. Roberto Hernández Sampieri, Dr. Carlos Fernández Collado, Dra. Pilar Baptista Lucio DERECHOS RESERVADOS © 1991, respecto a la primera edición por McGRAW - HILL INTERAMERICANA DE MÉXICO,

1.8.4 Procedimientos para la Recolección y Tratamiento de Información

En este trabajo se recopilará información bajo el siguiente procedimiento: 

Búsqueda: Se realizará la búsqueda de fuente bibliográfica en libros, documentos, manuales, revistas, internet y por medio de consultas a especialistas en el tema.



Recolección y selección: Una vez que se haya recolectado la información requerida, se seleccionará la bibliografía más adecuada para el presente proyecto.



Clasificar: Toda la información seleccionada será clasificada de acuerdo al tema que le corresponde.



Procesar: Toda la información una vez recolectada, seleccionada y clasificada, será procesada, es decir se modificara la información para así adecuarla en la creación del presente proyecto.

S.A. de C.V.METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN