Diseño De Un Sistema Automático De Regulación De Presión Para Una Curvareal De Consumo De Un Sistema De Distribución De Gas Natural

CONTENIDO DE LA PROPUESTA

1. TÍTULO DE LA TESIS O PROYECTO DE GRADO DISEÑO DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE REGULACIÓN DE PRESIÓN PARA UNA CURVA REAL DE CONSUMO DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN GAS NATURAL. 2. OBJETIVOS Y ALCANCE 2.1 GENERAL Diseñar un sistema de regulación que permita de forma automática controlar la presión de salida de gas para todos los valores de entrada de presión y flujo dadospor una curva real de consumo de un sistema de distribución de gas natural. 2.2  ESPECÍFICOS Estimar la función de transferencia del sistema a partir de datos obtenidos por simulación de proceso en ASPEN HYSYS, empleando modelos matemáticos prácticos de ecuaciones termodinámicas, hidráulicas y de balances de materia y energía. Seleccionar componentes comerciales de instrumentación y control parael sistema de regulación, que a su vez permitan extraer datos reales para el desarrollo del modelo de función de transferencia. Determinar los parámetros de sintonización del lazo de control del sistema de regulación de gas por medio de la herramienta MATLABSIMULINK®, usando un controlador regulatorio de fácil implementación industrial. Realizar la simulación del lazo de control diseñado,mostrando su desempeño ante las variaciones diarias de presión y flujo dadas por la curva real de consumo de gas natural del sistema.

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3. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA El gas natural para uso domiciliario, vehicular e industrial, es generalmente transportado al valor de presión máximo permitido por la regulación colombiana de 1200 psig, que permite transportar el gas a alta densidad, evitandograndes tamaños de tubería en la red troncal de distribución. Sin embargo, la red troncal debe entregar el gas a la red final de distribución a un valor de presión usual de 500 psig, que permita diseñar sistemas de entrega en baja presión a consumidores finales.

En un día normal de operación, el consumo de gas varía de un valor mínimo de 120 MMSCFD1 a un valor máximo de 270 MMSCFD, haciendo que lapresión en el punto de entrega a la red final de distribución fluctúe de forma inversamente proporcional a la variación del gas, obteniendo valores de 821 psig en el evento de flujo mínimo y 507 psig en el evento de flujo máximo. Debido a que la presión y el flujo varían durante el día, el sistema de regulación debe estar en capacidad de operar en todos los puntos de operación para entregar a unapresión constante de 500 psig, no obstante, un sistema convencional de regulación de presión difícilmente está en capacidad de manejar caídas de presión de 7 psi a 321 psi. Ante esto, la solución comúnmente empleada por las empresas operadoras de los sistemas de distribución es desviar parte del flujo máximo de gas por una derivación manual, haciendo que el sistema de regulación entre en modomanual. Sin embargo, no todas las estaciones de entrega de gas cuentan con la facilidad de tener operación asistida para operar el sistema de regulación en modo manual. Así mismo, los procedimientos actualmente empleados incurren en posibles errores humanos que podrían ser evitados con un lazo de control totalmente automático. TGI – TRANSPORTADORA DE GAS NATURAL –S.A E.S.P2, en conjunto conSNC-LAVALIN INFRAESTRUCTURA Y CONSTRUCCIÓN COLOMBIA3 proponen a nivel de ingeniería conceptual implementar el lazo de control automático que se presenta en la Figura 1 [1].

Figura 1. Esquema Sistema de Regulación [1]
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MMSCFD (Million Standard Cubic Feet). Unidad industrial de flujo estándar de gas que equivale a un millón de pies cúbicos estándar. 2 TGI – TRANSPORTADORA DE GAS NATURAL –S.A E.S.P,Cra 34 No. 41-51 , Bucaramanga, Santander. 3 SNC-LAVALIN INFRAESTRUCTURA Y CONSTRUCCIÓN COLOMBIA, Sede ITANSUCA, Calle 35 #7-25, piso 6, Bogotá, D.C 2

La regulación de presión consta de dos válvulas de control, una de las cuales forma parte de un lazo de control de presión conformado por el transmisor de presión (PIT-A), controlador de presión (PIC-A) y un bloque lógico Tipo PID (Proporcional...