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Enrique Figueroa
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PROYECTO
PRODUCCIÓN II TITULAR: ING. M. SÁNCHEZ
ADJUNTO: ING. MARITE
ALUMNO: ENRIQUE FIGUEROA
LEG: 6388
INGENIERÍA DE PETRÓLEOS
2010
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO
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Índice
Introducción……………….……………………..…………………………….3 Diseño y distribución de líneas y batería………………………….4 Planilla de datos………………………..……………………………………..5 Cálculo de líneas…………………………..………………………………….8 Cálculo de costos……………………………..……………………………...9 Precios por unidad de longitud..………………………………….…12 Cálculo de separadores…………………………………………………..13 Cálculo de tanques………………………………………………………….18 Control de corrosión…………..…………………………………………..24 Muros de contención………………………………………………..…..25 Sistema de tratamiento de agua de purga………………….….25 Diseño de pileta API………………………………………………………26 Diseño de skimer……………………………………………………….….27 Selección del filtro de cascara de nuez…………………………28
Tanques pulmón o de agua tratada……………………………..…30 Tratamiento químico……………………………………………………..30 Análisis económico………………………………………………………..31 Seguridad y análisis de riesgo………………………………………..36
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Proyecto de Producción II INTRODUCCIÓN El objetivo de este trabajo es complementar el proyecto desarrollado en Producción I, en donde se diseñó y se dimensionó los distintos sistemas de extracción e instalaciones de profundidad, tales como equipos de bombeo mecánico, pcp, esp, plunger lift, gas lift, bombeo hidráulico con su correspondiente y cañería de producción. Este trabajo contiene el diseño y dimensionamiento de las instalaciones de superficie, tales como las líneas de pozos, manifold, colectores, líneas de control y la planta de tratamiento de crudo, con su batería y playa de tanques para su puesta en especificación del petróleo y posterior venta.
En este trabajo, se desarrollaron las siguientes operaciones, selección y dimensionamiento de longitud y diámetro optimo de cañerías, tales como líneas de pozo, colectoras, líneas de control, para la conducción del crudo y posterior tratamiento. Se selecciono tracing eléctrico para las cañerías donde fuera necesario calefaccionar, como medida precautoria se coloca traceado eléctrico en todas las líneas con su correspondiente sistema de control. Se diseñó y seleccionó el tipo de separador en función del tipo de fluido y el caudal a tratar, para cada colector, tanto generales como de control. En el diseño de batería y playa de tanques se calcularon los tanques teniendo en cuenta los volúmenes a tratar para cada caso, los tiempos de retención del fluido, colchón de agua, con un factor de dimensionamiento y la correspondiente redundancia en caso de puesta fuera de servicio en caso de avería o mantenimiento.
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El sistema de tratamiento de agua sigue el mismo lineamiento de cálculo que los tanques. En cuanto a los sistemas de seguridad, tales como red de incendios, muros de contención, sistemas de protección catódica, dimensiones mínimas entre tanques, y zonas de acceso, se basaron según ley 13660. Por último se realizo un análisis de costos, en el que se puede ver el rendimiento de este proyecto. Cabe destacar que éste proyecto trata de respetar el criterio que se basa en los tres principios: técnicamente realizable, económicamente viable, y responsabilidad con seguridad medioambiente y salud. A continuación se muestra la planilla que muestra los datos con los que se inició éste proyecto.
DISEÑO Y DISTRIBUCION DE LINEAS Y BATERIA
Tomando las coordenadas de la planilla de datos, mostrada en la hoja 5, podemos ubicar cada uno de los pozos, de esta manera podemos comenzar a diferenciar cinco zonas de concentración de pozos en las que podemos trazar las líneas de pozos con su correspondiente manifold. La metodología usada para la localización de manifold y batería principal, fue simplemente observar la distribución de pozos y hacer un muestreo de líneas de conducción lo que luego fue plasmado en un plano de AUTOCAD. Los pozos más alejados de los manifold, se conectan directamente a una Te en la colectora general de esta forma evito excesivas distancias. La batería se ubica en una zona baricéntrica ya que se considera el terreno llano sin accidentes geomorfológicos, de esta manera puedo tener una idea más clara de la ubicación de cada uno de ellos, como así también conocer las distancias que separan los mismos. Luego, se tomaron las coordenadas y distancias a escala en AUTOCAD, localizando los pozos, manifold y batería. Considerando la distribución de los pozos podríamos inferir como se está desarrollando el yacimiento, en la dirección sureste noreste, esto se tomo como criterio principal para la localización de la batería principal. Se propuso un sistema de líneas de cinco manifold con sus correspondientes colectores y líneas de control hasta batería. Es de mencionar que las colectoras 1 y 2, se diferencian por la incompatibilidad en los sistemas de extracción, que son gas lift y bombeo mecánico. En la hoja 6 podemos ver la distribución de los pozos.
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En el gráfico de la hoja 7 se observa la distribución con los diferentes
manifold, colectores y la Batería.
Coordenadas Batería : x= 1.498.346,20m Y=5.398.892,226 m Manifold : M1; x=1.494.291,10 m Y=5.398.069,44 m M2; x=1.494.973,90 m Y=5.398.618,10 m M3; x=1.500.200,00 m Y=5.397.550,00 m M4; x=1.501.942,45m y=5.402.845,20m M5; x=1.498.439,23m y=5.400.092,35
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Pozo
Coordenadas Q Bruto (bbld)
Porcentaje Agua (%)
RGL (cf/bbl)
º API Viscosidad
(cp) Punto
Esc. (º F) GOR
(scf/bbl) Densidad
relativa Gas x Y
1 1493700 5397300 315,1 25 319 35 4 26,1 408 0,75
2 1493820 5397600 342,8 28 263 35 4 23,9 365 0,75
3 1493950 5398600 298,8 21 421 35 4 25,0 532 0,75
4 1494040 5399200 315,1 26 183 35 4 27,8 247 0,75
5 1494700 5397700 368,0 30 257 35 4 25,0 366 0,75
6 1494630 5398700 418,9 32 173 35 4 26,1 255 0,75
7 1497000 5399250 629,0 15 201 35 4 27,8 236 0,75
8 1495400 5397400 457,9 6 163 35 4 30,0 174 0,75
9 1494100 5398250 478,0 9 102 35 4 30,0 112 0,75
10 1494700 5399600 163,5 45 89 35 4 30,0 162 0,75
11 1495220 5399100 264,2 25 96 35 4 30,0 128 0,75
12 1495120 5398000 333,4 12 101 35 4 30,0 115 0,75
13 1494000 5397500 320,8 9 93 35 4 30,0 102 0,75
14 1493900 5399850 201,3 16 94 35 4 28,9 112 0,75
15 1495600 5398300 188,7 13 83 35 4 28,9 95 0,75
16 1499400 5399900 943,5 80 21 30 3 28,9 104 0,75
17 1500600 5401150 1685,7 90 13 30 4 28,9 130 0,75
18 1498600 5399700 817,7 86 19 30 3 28,9 139 0,75
19 1498000 5399990 754,8 88 20 30 3 35,0 167 0,75
20 1502200 5402600 176,1 15 81 30 4 37,2 96 0,75
21 1502100 5403350 270,5 16 65 30 4 41,1 77 0,75
22 1501700 5402850 188,7 11 73 30 4 28,9 82 0,75
23 1501300 5402450 151,0 1 62 30 4 28,9 63 0,75
24 1498600 5400200 754,8 88 22 30 3 22,2 179 0,75
25 1499100 5399300 603,8 91 11 30 3 22,2 126 0,75
26 1499200 5397300 1050,4 35 77 32 4 22,2 119 0,75
27 1499200 5397800 1132,2 25 81 32 4 22,2 108 0,75
28 1500200 5397300 1163,7 45 42 32 4 22,2 76 0,75
29 1500200 5397800 1245,4 50 48 32 4 22,2 96 0,75
30 1501200 5397300 1409,0 51 43 32 4 5,0 88 0,75
31 1501200 5397800 1157,4 60 54 32 4 72 136 0,75
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Distribución de pozos en el yacimiento y sus sistemas de extracción
.g l .b m ..esp.pcp
P1
P2
P3
P4 P5
P6
P7
P8
P9
P10
P11
P12
P13
P14
P15
P16P18
P19
P20
P21
P22
P23
P24
P25
P26
P27
P28
P29
P30
P31
P 17
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Plano de líneas de pozos, manifold, colectoras y batería.
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Cálculo de líneas
Para el cálculo de las líneas de conducción se tuvo en cuenta los siguientes ítems:
1- Distancias de las líneas de pozos, colectoras, control.
2- Cálculo y selección de la cañería por costo total mínimo.
El diámetro más económico será aquel que reduzca a un mínimo la suma de
costos de la tubería y de mantenimiento, ambos tomados a un año.
3- Verificación de la cañería, tomando como base las más utilizadas,
correspondientes a la Schedule 40.
Procedimiento de cálculo:
_Se uso la ecuación de continuidad y se tomaron los distintos valores de caudales brutos
por día y se los dividió por una serie de diámetros de cañería tomados de la tabla
Schedule 40.
, en (m/s).
_Luego con estos datos de velocidades confecciono una tabla para obtener el número
de reynold para los distintos diámetros. Cuya fórmula es:
(adim.)
_Luego con Reynold decido que tipo de flujo tengo, lineal, transición o turbulento y
obtengo el factor de fricción del diagrama de Moody, cabe destacar que en la mayoría
de los casos el flujo es de transición con valores de f que oscilan entre 0,04 y 0,025.
_Con todo esto yo puedo estimar las pérdidas de carga, teniendo en cuenta las
longitudes de las cañerías, las velocidades, la densidad y el diámetro interno, en este
último caso se hace un muestreo de diámetros comerciales comúnmente utilizados en
los distintos tipos de líneas. La ecuación usada es la de Darcy-Weisbach y es:
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(Kg/cm2).
_por último con las pérdidas de carga se calculó la potencia hidráulica;
Con éstos parámetros calculados confecciono una planilla en EXEL, en la que se calculan
dichos parámetros para una serie de diámetros. Los diámetros se suponen para poder
hacer una comparación entre ellos y elegir el que tenga mínimo costo ya que los
diámetros tomados de la tabla verifican con esta condición. Dicha tabla de caños es la
Schedule 40, que son los de mayor uso disponibilidad en el mercado. En caso de usar
otro tipo de Schedule, se debe hacer el correspondiente pedido si en de fabricación
especial.
Los diámetros propuestos para cada línea de conducción son:
Líneas de pozos: Ø 2 7/8¨ a 10 3/8¨
Líneas colectoras: Ø 4¨ a 14¨
Líneas de control: Ø 2 7/8¨ a 10 3/8¨
Cálculo de costos
Para realizar el cálculo del diámetro óptimo, se buscó minimizar el Costo Total a un Año.
Este costo tiene en cuenta los gastos de inversión (materiales e instalación) y los gastos
de mantenimiento para un periodo de un año (reparación, mantenimiento de líneas y
gasto en potencia para vencer las pérdidas de carga).
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El precio por unidad de longitud es el que rige el mercado e incluye el transporte y
la instalación, aislación y el valor del tracing eléctrico para la calefacción.
Un ejemplo se muestra en el sig. gráfico (u$s vs. Ø ) para el cálculo de la línea del pozo
7.
Pozo 7 Diámetro Seleccionado (pulg) 4 1/2
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
2 7/8 3 1/2 4 4 1/2 5 4/7 6 5/8 8 5/8 10 3/4
c. inv. c. mant. c. tot.
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Cañería ΔP Potencia
Selecc. Inversión Mantenim. Total (kg/cm2) (HP)1 3 1/2 84.507$ 10.503$ 95.010$ 0,0254 226,06
2 3 1/2 57.926$ 7.910$ 65.836$ 0,0189 183,37
3 3 1/2 54.817$ 6.442$ 61.259$ 0,0156 131,81
4 3 1/2 99.688$ 12.390$ 112.077$ 0,0300 266,67
5 3 1/2 48.233$ 7.167$ 55.400$ 0,0169 175,92
6 4 50.047$ 5.917$ 55.964$ 0,0107 126,62
7 4 1/2 44.366$ 5.978$ 50.343$ 0,0082 145,87
8 4 79.804$ 10.419$ 90.222$ 0,0186 241,24
9 4 86.288$ 11.851$ 98.139$ 0,0210 284,28
10 2 7/8 84.193$ 8.900$ 93.093$ 0,0330 152,49
11 3 1/2 40.107$ 4.188$ 44.294$ 0,0101 75,40
12 3 1/2 55.339$ 7.319$ 62.658$ 0,0176 165,67
13 3 1/2 129.082$ 16.356$ 145.438$ 0,0395 357,82
14 2 7/8 135.230$ 17.447$ 152.677$ 0,0652 371,02
15 2 7/8 30.641$ 3.699$ 34.339$ 0,0139 73,89
16 4 1/2 10.497$ 5.630$ 16.126$ 0,0076 203,12
17 4 1/2 16.007$ 41.346$ 57.353$ 0,0340 1620,21
18 4 1/2 40.245$ 15.318$ 55.563$ 0,0229 528,15
19 4 1/2 42.929$ 13.679$ 56.608$ 0,0214 456,95
20 2 7/8 32.511$ 3.672$ 36.182$ 0,0137 68,29
21 4 1/2 45.955$ 9.399$ 55.354$ 0,0366 279,37
22 4 22.390$ 3.817$ 26.208$ 0,0194 103,45
23 4 1/2 17.149$ 2.119$ 19.267$ 0,0114 48,71
24 4 1/2 18.414$ 5.734$ 24.148$ 0,0089 190,65
25 4 1/2 27.483$ 5.332$ 32.815$ 0,0091 155,50
26 4 1/2 74.971$ 50.174$ 125.144$ 0,0623 1849,39
27 4 1/2 36.553$ 30.539$ 67.091$ 0,0358 1144,72
28 4 1/2 23.848$ 21.603$ 45.452$ 0,0248 814,02
29 4 1/2 23.839$ 25.598$ 49.437$ 0,0277 973,84
30 4 1/2 98.095$ 145.620$ 243.716$ 0,1412 5618,66
31 4 1/2 98.029$ 92.340$ 190.368$ 0,1067 3487,56
RESUMEN CAÑERIA SELECCIONADA POR COSTO MINIMO
POZOCosto
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RESUMEN DE SELECCIÓN DE COLECTOR POR COSTO MINIMO
Colector Cañería Costo ΔP Potencia
Selecc. Inversión Mantenim. Total (kg/cm2) (HP)
1 6 5/8 $ 489.063 $ 121.198 $ 610.261 0,0565 4019,92
2 6 5/8 $ 399.756 $ 103.182 $ 502.938 0,0474 3450,47
3 8 5/8 $ 342.399 $ 161.330 $ 503.729 0,0296 5995,59
4 8 5/8 $ 805.267 $ 138.052 $ 943.319 0,0392 4445,87
5 6 5/8 $ 142.230 $ 31.015 $ 173.245 0,0152 999,79
SELECCIÓN DE LINEA DE CONTROL POR COSTO MINIMO
Control Cañería Costo ΔP Potencia
Selecc. Inversión Mantenim. Total (kg/cm2) (HP)
1 4 $ 480.549 $ 62.710 $ 543.260 0,1122 1451,62
2 4 1/2 $ 477.535 $ 64.313 $ 541.848 0,0883 1568,94
3 5 4/7 $ 346.992 $ 68.643 $ 415.636 0,0525 2088,13
4 5 4/7 $ 618.755 $ 162.567 $ 781.322 0,1119 5330,03
5 4 1/2 $ 157.573 $ 30.152 $ 187.725 0,0379 874,92
Precios por unidad de longitud
Los precios de cañerías son los que maneja el mercado actual y fueron obtenidos de la
empresa YPF. La variación de los precios varía en función de los diámetros presentan
una curva cuadrática de segundo orden.
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
2 2 3/8 2 7/8 3 1/2 4 4 1/2 5 4/7 6 5/8 8 5/8 10 3/4
12 3/4
14
variación del precio lineal ( u$s/m vs. Øint.)
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Verificación en manifold
En el caso de tener que conducir toda la producción por la línea de control por salida de
servicio por rotura o mantenimiento de línea, se verificó que las presiones medias en los
manifolds y en las bocas de pozos, se encuentren dentro del factor de seguridad.
M-1 122
M-2 164
M-3 304
M-4 136
M-5 223
Presiónes medias en
manifold(Psia)
Cálculo de separadores
CONSIDERACIONES GENERALES
En el diseño de separadores se sigue el procedimiento de cálculo del manual de cátedra
y se adoptan las siguientes consideraciones, se realiza en recipiente horizontal por
presentar mayor rendimiento debido a la mayor superficie de separación, y facilidad en
de procesamiento de crudos con bajos sólidos, las gotas de liquido a separar deben
tener un diámetro de 100 μm, el recipiente está lleno al 50%, del siguiente grafico se
obtiene la constante K, la cual es función de las condiciones del liquido y el gas.
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Se adoptan cinco separadores generales, uno por cada línea colectora más un separador auxiliar al que están conectadas las cinco líneas colectoras, para el caso en que salga por cualquier motivo de servicio alguno de los cinco separadores generales. En el cálculo se tuvieron en cuenta los siguientes ítems.
1. Calculo de la capacidad de gas se puede ver en la siguiente planilla. 2. Calculo de la capacidad de liquido para distintos tr, en a sig. planilla a modo de
ejemplo se muestra la capacidad del liquido del separador 1. 3. Elección del fluido a utilizar para el dimensionamiento 4. Determinación de la longitud total del separador 5. Determinación de la relación Lt/d 6. Selección del separador
Comparando las capacidades obtenidas para el gas y para el líquido, notamos que la
capacidad del líquido es más grande. Por esta razón vamos a dimensionar con la
capacidad del líquido.
Para determinar la longitud del separador considerando líquido lo hacemos mediante la
siguiente fórmula:
LeLt *3
4
Donde: Lt: Longitud total del separador, ft
Le: Longitud efectiva del separador, ft
capacidad del gas
separador dx*Lef
1 69,92
2 69,64
3 55,57
4 56,81
5 37,60
capacidad del liquido tr d2*Leff
1 3595,18
2 7190,37
3 10785,55
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Conociendo la capacidad para los tiempos de residencia de 1 a 3 min se dieron valores
de diámetro y se calculó la Leff y mediante la ecuación anterior se calculó la Lt. La otra
condición es que la relación Leff/d no sea mayor a 5.
Para determinar cuál de estos separadores es más conveniente se utiliza un
criterio en el cual la relación 12*Lt / d, debe tener un valor entre 3 y 4.
Elección de separadores de generales
Sep Seleccionado
Long [ft] Diám [in]
9 30
10 34
13 46
11 38
9 30
14 48
Separador
20
25
30
35
40
45
50
55
4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000
Series1 Series2 Series3 L/D 3 L/D 3,5 L/D 4 Separador
Sep Seleccionado Volumen Cantidad de Separadores 3
Long [ft] Diám [in] 63 ft3 Volumen Total (m3) 6
10 34 2 m3
Tr=1min
Tr=2min
Tr=3min Lt/D=3 Lt/D=3,5 Lt/D=4
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En la planilla y los gráficos anteriores seleccionamos los cinco separadores más un
auxiliar. Se decide utilizar 2 medidas distintas para las colectoras, previendo futuras
zonas productoras y por seguridad en el caso de que salga alguno de servicio y no quede
de más de 1 separador funcionamiento por sobre su capacidad, aumentando el riesgo
de mal funcionamiento o rotura. Esta selección es debido a que las líneas colectoras 1
y 5 conducen similares caudales de líquido, al igual que la colectora 2, 3 y 4. En el caso
del separador auxiliar se toma el mayor caudal, del separador tres, y se lo afecta por un
factor que lo aumenta en un 20%, por razones de seguridad.
Separador general
25
30
35
40
45
50
55
60
65
5,000 7,000 9,000 11,000 13,000 15,000 17,000 19,000 21,000 23,000 25,000
tr=1min tr=2min tr=3min L/D 3 L/D 3,5 L/D 4 Separador
Sep Seleccionado Volumen Cantidad de Separadores 2
Long [ft] Diám [in] 150 ft3 Volumen Total 8,5
13 46 4 m3
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Separadores de Control
El separador de control se diseñó en base al caudal máximo del pozo del
yacimiento y además se colocó un separador auxiliar de iguales dimensiones para no
perder el control de los pozos lo cual es una herramienta fundamental para la toma de
decisión ante una disminución de producción de algún pozo.
Sep Seleccionado Volumen Cantidad de Separadores 1
Long [ft] Diám [in] 176 ft3 Volumen Total 5
14 48 5 m3
Separador Auxiliar
25
30
35
40
45
50
55
60
65
5,000 7,000 9,000 11,000 13,000 15,000 17,000 19,000 21,000 23,000 25,000tr=1min tr=2min tr=3min
Lt/D=3 Lt/D=3,5 Lt/D=4
Enrique Figueroa
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Cálculo de tanques
Para el diseño de tanques se toma como referencia la norma API 12Bpara tanques
metalicos soldados y los lineamientos que propone la ley 13.660.
Como punto de partida se tiene en cuenta la función que va a desempeñar cada tanque
y los volúmenes de petróleo diario a tratar.
Tanques de control
Los tanques de control se utilizan para controlar el correcto funcionamiento de cada uno de los pozos. El pozo a controlar debe ser derivado por la línea de control en manifold, a través de una válvula bypass. Cada tanque de control fue diseñado teniendo en cuenta el mayor caudal a controlar
de todos los pozos para un tiempo de residencia de 12 hs más un 20% por seguridad. De
ésta manera se puede disponer de la máxima capacidad de intercambio que esto
proporciona, al igual que en los separadores se va a colocar un tanque auxiliar para
poder realizar reparaciones o mantenimiento a uno de los tanques sin perder el control.
1 25 0,29
321,6 7,62 12,45
13,40 12
13,55 3,66
4,13 166,81
12 45,60
39,37
12,00 5
160,80 834,03
TANQUES DE CONTROL
Dimensionamiento Selección Verificación
Velocidad ascencional máxima (m/h) Diámetro (ft) Velocidad Ascencional (m/s)
Linea de Control de Mayor Caudal (m3/d) Diámetro (m) Tiempo de Residencia (h)
Área transversal calculada (m2) Altura (ft)
Diámetro calculado (ft) Altura (m)
Diámetro calculado (m) Volumen (m3)
Tiempo de residencia estimado [h] Área Transversal (m2)
Altura Estimada (ft)
Altura Estimada (m) Cantidad
Volumen Estimado (m3) Capacidad Total de Almacenamiento (m3)
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Tanques de cortador
Este se diseñó teniendo en cuenta el tiempo de residencia, 12 hs, y el valor máximo de velocidad de ascenso del líquido de 1 metro / hora, de esta manera me aseguro de obtener una buena separación. Se le provee un sistema de calefacción por sistema eléctrico o serpentínes para mantener los niveles de viscosidad en un valor que facilite la separación del agua, además de los desemulcificantes y deshidratantes que se colocan en los manifold para que vayan actuando y ayudar a la separación. Se provee a los tanques de doble Fuster, por seguridad y mantenimiento, estos evitan los golpes de presión dentro el tanque. A éste tanque se le aplica la redundancia de construcción, por razones de seguridad y mantenimiento, con un tanque Cortador-almacenamiento, que se calcula de la misma manera, por tal motivo tenemos dos tanques, cuyo calculo se muestra a continuación. Cada tanque tiene una capacidad de 1.067,6 m3.
1 40 0,71
1984,0 12,19 12,91
82,67 30
33,66 9,14
10,26 1067,56
12,00 116,75
39,37
12,00 2
992,00 2135,12
Tiempo de residencia estimado [h] Área Transversal [m2]
Altura Estimada [ft]
Altura Estimada [m] Cantidad
Volumen Estimado [m3] Capacidad Total de Almacenamiento [m3]
Caudal de líquido total a almacenar [m3/d] Diámetro [m] Tiempo de Residencia [h]
Área transversal calculada [m2] Altura [ft]
Diámetro calculado [ft] Altura [m]
Este tanque está dimensionado como cortador para
poder funcionar normalmente como tanque cortador
y almacenamientoDiámetro calculado [m] Volumen [m3]
Dimensionamiento Selección Verificación
Velocidad ascencional máxima [m/h] Diámetro [ft] Velocidad Ascencional [m/s]
TANQUE CORTADOR Y TANQUE CORTADOR-ALMACENAMIENTO
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Tanques de almacenamiento de batería principal
Este tanque se dimensiona para 24 horas de almacenamiento y es el que recibe el petróleo deshidratado del tanque cortador con 3% de agua contenida en el petróleo.
Tanque lavador
Este tanque es similar al cortador, pero con la diferencia de que el petróleo ingresa ya deshidratado y pasa a través de un colchón de agua dulce con el objetivo de desalarlo. Posee todos los elementos del tanque cortador. Para el cálculo del volumen se lo afecta por un factor de sobredimensionamiento del 33% para el colchón de agua dulce.
1 48 0,54
2182,4 14,63 21,98
90,93 39
35,30 11,89
10,76 1998,47
24,00 168,12
78,74
24,00 12182,39
Altura Estimada [m] CantidadVolumen Estimado [m3]
Área transversal calculada [m2] Altura [ft]
Diámetro calculado [ft] Altura [m]
Diámetro calculado [m] Volumen [m3]
Tiempo de residencia estimado [h] Área Transversal [m2]
Altura Estimada [ft]
Dimensionamiento Selección Verificación
Velocidad ascencional máxima [m/h] Diámetro [ft] Velocidad Ascencional [m/s]
Caudal de líquido total a almacenar [m3/d] Diámetro [m] Tiempo de Residencia [h]
TANQUE DE ALMACENAMIENTO
1 48 4,27
2018,38 14,63 717,40
84,10 42 8,53
33,95 12,80 1434,80
10,35 2152,20 0,50
24,00 168,12 25,59
78,74 2018,38
24,00
16 1
2018,38 2152,20
Altura Estimada [ft] Caudal de petróleo Tratado [m3/d]
Altura Estimada [m]
Altura de petroleo estimada [m] Cantidad
Volumen Estimado [m3] Capacidad Total [m3]
Diámetro calculado [ft] Altura [m] Volumen del colchón de Petróleo [m3]
Diámetro calculado [m] Volumen [m3] Velocidad Ascencional [m/s]
Tiempo de residencia estimado [h] Área Transversal [m2] Tiempo de Residencia [h]
Verificación
Velocidad ascencional máxima [m/h] Diámetro [ft] Altura del colchón de Agua [m]
Caudal de líquido total a desalar [m3/d] Diámetro [m] Volumen del colchón de Agua [m3]
Área transversal calculada [m2] Altura [ft] Altura del colchón de Petróleo [m]
Dimensionamiento Selección
TANQUE LAVADOR
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Tanque Entrega y Reserva
La capacidad del tanque de entrega debe ser tal que permita almacenar la producción por un tiempo determinado, a modo de tener la capacidad de retener el petróleo en caso de que el comprador tenga dificultades para recibir el crudo de acuerdo a las especificaciones. Se seleccionan dos tanques de iguales dimensiones que el tanque lavador. Uno de los cuales está en operación continua y el otro en espera, con esto se asegura poseer una capacidad de almacenaje suficiente. El segundo tanque está provisto de todos los elementos para funcionar como tanque lavador, en caso de que por alguna razón se deba de sacar de servicio el primer tanque lavador.
Tanque de almacenamiento de agua dulce
Este tanque tiene por objeto almacenar el agua dulce proveniente de pozos productores de agua. Este tanque tiene un sistema de control por el medidor de nivel, que tiene la
capacidad de arrancar o parar los pozos productores de agua de acuerdo a las
necesidades del mismo.
El tanque se dimensiona con capacidad suficiente como para abastecer durante 48 horas al tanque lavador. La función de este tanque es proveer de agua dulce a los taques lavadores desaladores, tanque de red contra incendios, camiones cisterna u otros usos.
1 42 4,27
1517,58 12,80 549,26
63,23 42 8,53
29,44 12,80 1098,52
8,97 1647,78 0,49
24,00 128,71 26,06
78,74 1011,72
24,00
1517,58 2
3295,55
Uno de estos tanques está dimensionado de esta
forma para poder funcionar normalmente como
tanque Lavador.
Altura Estimada [ft] Caudal de petróleo Tratado [m3/d]
Altura Estimada [m]
Volumen Estimado [m3] Cantidad
Diámetro calculado [m]
Capacidad Total [m3]
Verificación
Velocidad ascencional máxima [m/h] Diámetro [ft] Altura del colchón de Agua [m]
Caudal de líquido total a deshidratar [m3/d] Diámetro [m] Volumen del colchón de Agua [m3]
Velocidad Ascencional [m/s]
Tiempo de producción almacenada [h] Área Transversal [m2] Tiempo de Residencia [h]
Área transversal calculada [m2] Altura [ft] Altura del colchón de Petróleo [m]
Diámetro calculado [ft] Altura [m] Volumen del colchón de Petróleo [m3]
Volumen [m3]
Dimensionamiento Selección
TANQUE DE ENTREGA Y RESERVA
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Para su cálculo se toma el volumen de del colchón de agua del tanque cortador mas un 50% como factor de seguridad.
Tanque de red contra incendios Los caudales necesarios para red contra incendios están estipulados en la ley 13.660 En la siguiente tabla se muestra el cálculo.
533,78 40 60,80
48,00 12,19
1067,56 38
11,58
1352,24
116,75
1
1352,24
Área Transversal [m2]
Cantidad
Capacidad Total [m3]
Verificación
Caudal de líquido total [m3/d] Diámetro [ft] Tiempo de Residencia [h]
Tiempo de producción almacenada [h] Diámetro [m]
Volumen Estimado [m3] Altura [ft]
Altura [m]
Volumen [m3]
Dimensionamiento Selección
TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE AGUA DULCE
Diámetro Altura Área Techo Envolvente(VIROLA) Área Total[m] [m] [m2] [m2] [m2]
12,19 9,14 116,75 350,24 466,99
7,62 3,66 45,60 87,56 133,17
7,62 3,66 45,60 87,56 133,17
7,62 3,66 45,60 87,56 133,17
7,62 3,66 45,60 87,56 133,17
7,62 3,66 45,60 87,56 133,17
14,63 11,89 168,12 546,38 714,50
12,19 9,14 116,75 350,24 466,99
14,63 15,24 168,12 700,49 868,61
15,24 12,80 182,42 612,93 795,35
12,80 12,80 128,71 514,86 643,57
Control 5
Almacenamiento + CORTADOR
Lavador
Entrega - Lavador
Entrega - Reserva
Control 1
Control 2
Control 3
Control 4
Almacenamiento
RED CONTRA INCENDIOSTanques
CORTADOR
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30
182,42
5472,57
0,1667
912,28
4,00
219
Tiempo de funcionamiento (hrs)
Volúmen de agua para espuma (m3)
Máxima Área Total de Techos [m2]
Caudal de Espuma [lt/min]
Coef Exp Espuma [lt agua/lt espuma]
Caudal de Agua [lt/min]
Cantidad (Ley 13660) [lt/min*m2]
Agua para generación de Espuma
30
2307,53
69225,87
4,00
276,90
Agua para Refrigeración de TanquesRégimen (Ley 13660) [lt/h*m2]
Área Externa Total [m2]
Caudal de Agua [lt/h]
tiempo de marcha (hrs)
volúmen de agua para refrigeracion (m3)
30
7
4
840,00
Agua para HidrantesRégimen (Ley 13660) [lt/h]
Cantidad de Hidrantes (mínimo 6)
Tiempo de Marcha (hrs)
Caudal de Agua [lt/h]
1335,85
667,93
4
2671,70
Caudal Necesario [m3/h]
Caudal de Agua (50%) [m3/h]
Funcionamiento Continuo [h]
Capacidad Necesaria [m3]
Agua Total req. para la Red c/Incendios
Caudal de Agua l/s 371,069505
Presión en Metros 10
ƞm 0,7
ƞh 0,9
Rendimiento 0,63
Pot de la Bomba 79
Pot del Motor 90
Pot del Motor Eletrico 99
Potencia de la bomba
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Control de corrosión
En general se debe hacer una evaluación de las condiciones de funcionamiento de cada equipo como también en el ambiente en el que se va a desempeñar tal operación, resultando en consecuencia la elección del tipo adecuado de protección catódica. En nuestro caso se decide colocar electrodos de magnesio debido a su disponibilidad y economía.
Datos
Cálculo
50 mA/m2
0,6 V
2 m
12,5 m2
5 años
500 A*h/lb
54,8 lb
24,8 kg
CONTROL DE CORROSIÓNDatos
Corriente necesaria de protección
Diferencia de potencial de protección
Radio de protección por ánodo
Sup efectiva de proteción de 1 ánodo
Tiempo estimado de vida del ánodo
Corriente Producida/Unidad de Peso
Peso por ánodo de Mg
12,19 9,14 116,75 3,05 116,75 233,50 18
7,62 3,66 45,60 3,66 87,56 133,17 10
7,62 3,66 45,60 3,66 87,56 133,17 10
7,62 3,66 45,60 3,66 87,56 133,17 10
7,62 3,66 45,60 3,66 87,56 133,17 10
7,62 3,66 45,60 3,66 87,56 133,17 10
14,63 11,89 168,12 0,36 16,39 184,51 14
12,19 9,14 116,75 3,05 116,75 233,50 18
14,63 15,24 168,12 5,08 233,50 401,61 32
15,24 12,80 182,42 0,38 18,39 200,81 16
12,80 12,80 128,71 4,27 171,62 300,33 24
12,19 11,58 116,75 11,58 443,64 560,39 44
12,19 9,14 116,75 9,14 350,24 466,99 37
Envolvente
(m2)
Área Total
(m2)
Nº de
ElectrodosAltura (m)
Área Base
(m2)Colchón (m)
Entrega - Lavador
Lavador
Cortador
Control 1
Control 2
Control 3
Control 4
Almacenamiento
Control 5
Tanque Agua Dulce
Tanque Red c/Incendios
Almacenamiento + CORTADOR
Entrega - Reserva
Diámetro (m)Tanques
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Muros de contención
Para contener el petróleo en caso de derrame se dimensionan muros que contengan la capacidad del tanque más el 50 % de la capacidad del tanque. En caso de los tanques de control y separadores que están agrupados, la capacidad del recinto será igual al volumen interior del tanque de mayor capacidad más el 50 % del volumen de los tanques restantes.
Sistema de tratamiento de agua de purga
En nuestro caso hemos adoptado un sistema de tratamiento cerrado, toda el agua producida que proveniente de los tanques cortadores, como la de los tanques de control y playa de tanques, se canaliza a través de cañerías a la pileta API donde se concentra toda la producción de agua del yacimiento y se realiza una separación del petróleo emulsionado. A continuación se presenta la serie de equipos que se diseñaron y se emplean en este
sistema:
1. Diseño de Pileta API 2. Diseño del Skimmer 3. Diseño de la unidad gas disperso 4. Tratamiento Químico 5. Separación de sólidos, filtros 6. Tanque para almacenamiento de agua tratada
F.S 1,5 1,2Altura del Muro (m)
12,19 9,14 116,75 1601,34 1,20 140,10 1741,44 1451,20 38,09
14,63 11,89 168,12 2997,71 1,20 201,74 3199,45 2666,21 51,64
12,19 9,14 116,75 1601,34 1,20 140,10 1741,44 1451,20 38,09
14,63 15,24 168,12 3843,21 1,20 201,74 4044,95 3370,79 58,06
12,19 12,80 182,42 3502,93 1,20 218,90 3721,83 3101,53 55,69
12,80 12,80 128,71 2471,67 1,20 154,46 2626,12 2188,44 46,78
7,62 3,66 45,60 250,21 1,20 54,73 304,93 254,11 15,94
7,6 3,7 45,6 750,6 1,2 273,6 1024,3 853,5 15,9 Control
Control
Almacenamiento/CORTADOR
Lavador
Entrega - Lavador
Entrega - Reserva
Tanques Diámetro (m)
Almacenamiento
Cap.Muro
[m3]
Área Muros
[m2]
Lados del
Muro [m]Altura (m)
Área Base
(m2)V Necesario (m3)
Altura Muro
(m)
Vocupado
(m3)
Cortador
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Diseño de Pileta API Consiste en la primera etapa del tratamiento del agua, su objetivo principal es recuperar el petróleo perdido por emulsión. Consta de dos o más canales que trabajan en paralelo, en donde el fluido ingresa y circula con la velocidad adecuada para favorecer la coalescencia de las gotas de hidrocarburo. El petróleo coalescido sobrenada en la superficie y es retirado por un sistema de rebalse hacia otra parte de la pileta desde donde es bombeado al tanque cortador. El líquido que queda es agua con bajo contenido de hidrocarburos y otras impurezas. Ésta es retirada por una cañería inferior que conecta la pileta API con la planta de tratamiento.
Cálculo En la tabla siguiente se encuentran los factores de diseño (tabla 5-1 API), luego el área mínima de la sección transversal y con ese valor y el valor del área típico del canal, se estimó el número de canales a los cuales hay que sumar uno por si se necesita sacar de servicio alguno para su limpieza. Finalmente se obtiene la profundidad y el ancho de cada canal con una relación de 0,3 y se establece la longitud del canal.
Caudal máximo de tratamiento de agua [m3/d] 3378
Dens del petróleo contaminado a la temperatura de operación [kg/lt] 0,94
Dens del agua contaminada a la temperatura de operación [kg/lt] 1,05
Visc abs del agua contaminada a la temperatura de operación [cp] 1
Temperatura máxima de operación [ºC] 40
Velocidad ascencional de la gota de petróleo (Vt) [ft/min] 0,261
Velocidad horizontal de la corriente líquida [ft/min] 0,391
Velocidad horizontal de la corriente líquida adoptada (Vh) [ft/min] 1
Vh/Vt 3,8
Factor de turbulencia obtenido de tabla (Ft) 1,2
Factor de circuito corto (Fs) 1,3
Factor de diseño (F) 1,56
Diámetro de la gota de petróleo [µm] 150
Pileta APIDatos
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Diseño de skimer
Se decidió la utilización de tres unidades con capacidad suficiente para que dos de ellas pudieran operar mientras a la tercera se le realiza reparación o mantenimiento.
Área mínima de sección transversal [ft2] 83
Ancho práctico del canal [ft] 20
Profundidad del canal [ft] 3
Sección transversal de los canales [ft2] 60
Número de canales 1
Número de canales adoptados 3
Sección horizontal mínima 496
Relación ancho/profundidad del canal 0,5
Prof mínima aconsejada del canal [ft] 6
Ancho del canal [ft] 12
Longitud del canal [ft] 36
Ancho de los canales [ft] 12
Profundidad del agua [ft] 6
Profundidad total [ft] 9
Longitud [ft] 56
Número de canales 3
Dimensionamiento
Selección
d d*Leff Leff Lt145 5912 41 193
150 5912 39 200
155 5912 38 207
160 5912 37 213
d2*Lef tr d Leff
775922 30 145 37
775922 30 150 34
775922 30 155 32
775922 30 160 30
d Lt 2484 ft3
150 in 40 ft 68 m3
3,8 m 12 m
Skimmer Horizontal
Selección Volumen
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Esquema de la unidad skimer
Cálculo de filtros de cascara de nuez
Seleccionamos filtros de cáscaras de nuez por ser técnicamente de mejor operación, tienen menor costo, ocupan menos espacio y tienen un tiempo de lavado menor, independiente y automático, dado que se realiza con la misma bomba de agua. El agua es tomada de las piletas por un chupador ubicado en la zona baja de las mismas y es conducida a los filtros. Estos están constituidos, cada unos con un tanque de 2 metros de diámetro y 3 metros de altura relleno con un lecho de cáscara de nuez molida (80%) y cáscara de almendra molida (20 %).funcionan con flujo descendiente y su limpieza es en contracorriente con agua ya tratada del tanque pulmón. Esta limpieza se realiza periódicamente de manera que la zona filtrante no se deteriore por taponamiento. Antes de la entrada a los filtros, las bombas dosificadoras inyectan al fluido un desemulsionante y un bactericida. El primero tiene la función de facilitar la separación del petróleo todavía emulsionado; el segundo evita la proliferación de bacterias en el interior del filtro y a lo largo de las líneas de inyección de agua. En la siguiente planilla se hace una selección de catalogo, bajo requerimientos del sistema.
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41
25
1,63
EP090
3
20
3,5
Qw a tratar (m3/h)
Capacidad de carga hidraulica (m3/(m2*h))
Superficie filtrante necesaria (m2)
Modelo Seleccionado
Cantidad de Filtros
Caudal tratado por cada filtro
Presión de trabajo (Kg/cm2)
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Tanques de agua tratada
Estos tanques trabajan con una presión entre 0,1 -0,2 psi, con un colchón de gas para evitar que el agua entre en contacto con el oxigeno.
Tratamiento químico
BACTERICIDAS:
Se utilizan Hipoclorito de Sodio o Policlorofenoles. Se coloca un tanque con su
correspondiente bomba dosificadora, antes de los filtros de cascara de nuez, con el
objetivo de evitar que se incrusten en la formación.
TENSIOACTIVOS:
Disminuyen la tensión interfacial evitando emulsiones
SECUESTRANTES DE OXIGENO:
Se adicionan entre los filtros y la entrada de los tanques pulmón. Se usa Bisulfito de
amonio o Sulfito de Sodio.
INHIBIDORES DE INCRUSTACIONES:
Adicionamos estos químicos en la entrada de los tanques pulmón. Se usan Polifosfatos
inorgánicos o esteres fosfatados orgánicos.
BOMBAS DOSIFICADORAS: A émbolo con motor eléctrico.
Caudal de Ingreso (m3/h) 141
Tiempo de almacenaje (h) 12
Capacidad de Tanque (m3) 1689,1
Capacidad del Tanque Seleccionado (m3) 1800
Diámetro (m) 16
Altura(m) 9
Cantidad de TKs necesarios 2
TANQUES PULMÓN:
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Análisis económico
El análisis financiero de éste proyecto se extendió hasta los diez años, en donde se
realiza un monitoreo de los flujos de caja mensuales en función de las inversiones, los
gastos y los ingresos.
En las Inversiones se tiene en cuenta el pozo terminado, con su correspondiente
sistema de extracción. Las instalaciones de superficie donde tenemos el tendido de
líneas con su correspondiente aislación, traceaco eléctrico y puesta en campo, manifold,
los separadores, los tanques, la planta de tratamiento de efluentes, la red contra
incendio, las obras civiles, industriales y eléctricas, etc.
Ingresos, estos surgen de las ventas de petróleo mensuales, considerando una
declinación mensual del 1% siendo este un valor estándar para este tipo de evaluación,
Se toma como limite económico hasta un 97% del corte de agua.
Gastos, son los gastos en potencia de bombeo, tratamiento del agua de inyección,
mantenimiento de las líneas, de los pozos y de los sistemas de extracción. También se
consideran los gastos administrativos, sueldos y los impuestos (ingresos brutos, regalías
e impuestos a las ganancias).
Del análisis obtenemos indicadores económicos como el VAN (valor actual neto), que
indica el valor del cash flow (flujo de caja) en determinado tiempo traído a la moneda
actual, en nuestro caso el tiempo del indicador es el tiempo que dura nuestro proyecto,
diez años.
Curva de declinación de la producción
Estas curvas de producción muestran como varia la producción, tanto de agua como de
petróleo, además se considera que el caudal bruto producido se mantiene constante en
el tiempo.
Se observa como declina la curva para un valor de declinación mensual del 1%.
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Indicadores financieros
INVERSION INICIAL $ -8503397
MAX. EXPOSICION $ -24.115.990,16
VAN AL 15% $ 16.634.429,12
TIEMPO DE REPAGO 22 meses
GANANCIA AL FINAL DEL PROYECTO $109.851.223
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Otro indicador económico en la TIR, taza interna de retorno, que la obtengo para un
VAN=0.
La curva se traza con cada VAN, que es la sumatoria de los flujos de fondo actualizados
en lo que dura el proyecto, estos valores se grafican en función de los distintos i o taza
de descuento para luego comparar con el interés real. La “tasa de descuento” a aplicar
debería ser la suma de la tasa inflacionaria promedio más un “premio al riesgo”.
Tir 124%
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Efectos de la variación de la declinación en los indicadores
También se realizó una variación en el porcentaje de la declinación, y generar un marco
de referencia y poder comparar las variaciones de los distintos indicadores. Las
diferentes curvas de declinación se pueden ver para declinaciones de 2% y 3%.
Cabe mencionar que estas declinaciones se toman para todo el conjunto de pozos.
Tir 95% Tir 66%
-8503397
-$ 24.533.106,17
-$ 3.176.778,69
30 meses
53.869.141
INVERSION INICIAL
MAX. EXPOSICION
VAN AL 15%
TIEMPO DE REPAGO
GANANCIA AL FINAL DEL PROYECTO
-8503397
-$ 24.932.073,08
-$ 10.577.613,25
37 meses
19.433.953
INVERSION INICIAL
MAX. EXPOSICION
VAN AL 15%
TIEMPO DE REPAGO
GANANCIA AL FINAL DEL PROYECTO
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Como conclusión podemos decir que la declinación afecta directamente la taza de
reintegro del cobro, de esta variación de la declinación, valores de VAN negativos por lo
que se decide no optar por estos valores de declinación.
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Seguridad
IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS
Peligros asociados a Batería y Playa de Tanques
Caídas de personal desde distintas alturas Golpes con objetos inmóviles Contacto con equipos a alta temperatura Contacto o exposición con sustancias tóxicas Explosión Incendio Derrame de líquidos contaminantes (químicos, crudo, agua de producción) Problemas en tuberías a presión Pérdidas en válvulas
Peligros asociados a los oleoductos
Golpes con objetos inmóviles Explosión Incendio Contacto con equipos a alta temperatura Derrame de líquidos contaminantes (químicos, crudo, agua de producción) Pérdidas en válvulas Contacto con líneas electrificadas
Peligros asociados a los pozos de producción
Caída de objetos o herramientas Golpes con objetos inmóviles Golpes con objetos móviles Manejo de equipo eléctrico Exposición a ruidos Sobreesfuerzo en el manejo de herramientas
Medidas para anular o mitigar riesgos
Uso de los elementos de protección personal (casco, guantes, protección auditiva, máscara para vías respiratorias, botines de seguridad, mameluco, arnés para trabajos en altura, etc.).
Manipular objetos y herramientas con cuidado y atención. No saltar muros ni cañerías, utilizar siempre escaleras y caminos adecuados. No realizar sobreesfuerzos, en caso de ser necesario, solicitar ayuda. Mantener caminos despejados y en buen estado. Mantener escaleras y barandas en buen estado. Capacitar al personal e incentivar el trabajo seguro. Implementar un sistema de control automático. REALIZAR UN ANÁLISIS DE RIESGOS ANTES DE LLEVAR A CABO CADA TRABAJO.
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ANÁLISIS DE RIESGOS PARA PREVENIR ACCIDENTES
VALORIZACIÓN DEL RIESGO
VALORIZACIÓN DEL RIESGO
ACCIÓN A TOMAR
1 No se requiere acción ni es necesario conservar registros
2
No se requiere controles adicionales. Se debe dar consideración o soluciones más efectivas en costo o soluciones que no aumenten más los costos. Requiere seguimiento para ver si se mantienen los controles
3
Se debe realizar esfuerzos para reducir el riesgo, pero los costos de prevención deben ser medidos y limitados. Las medidas de prevención deben ser implementadas en periodos definidos de tiempo. Cuando el riesgo moderado es asociado a daños extremos, se debe realizar una evaluación.
4
El trabajo no debe ser reanudado hasta que el riesgo haya sido reducido. Se deberá emplear recursos considerables para reducir el riesgo. Si el riesgo implica trabajos en marcha se debe tomar acciones urgentemente.
5
El trabajo no debe ser comenzado o continuado hasta que el riesgo haya sido reducido. Si no es posible reducir el riesgo aún con recursos limitados, el trabajo debe ser prohibido.