Instrumentación y control para un banco de pruebas para material de tuberías sometidas a altas presiones y diferentes mezclas gas natural/hidrógeno

El presente proyecto se enfocó principalmente en el diseño de detalle de la estrategia de control aplicada en el banco. Este control es necesario para mantener las condiciones de la prueba en unos valores preestablecidos y para garantizar la seguridad del proceso. Dicha estrategia utiliza mayormente lazos feedback para controlar variables como temperatura y presión. El banco se divide en 4 zonas: la zona de pruebas, los tanques de alta y baja presión y el compresor. La presión en el banco se controla mediante válvulas de control, mientras que la temperatura se controla con una resistencia eléctrica en forma de cinta. En cuanto a los lazos de seguridad, si se detectan fugas o sobrepresiones, las válvulas del proceso se cierran automáticamente y las válvulas de venteo se abren, lo cual acciona el apagado del compresor mediante una señal. El resultado es la expulsión del gas a la atmósfera. Adicionalmente, se instaló un sistema de inertización con nitrógeno, para evitar igniciones de los residuos pirofóricos producidos por la mezcla de hidrocarburos. Por otra parte, se seleccionaron los instrumentos con base en criterios y normativas ingenieriles. Además, se realizó un análisis de incertidumbre para las variables a controlar; del cual se obtuvo que la incertidumbre tipo B fue de 0.55 °C para la temperatura y 4.5 psi para la presión. Los valores anteriormente mencionados son aceptables en el marco de este proyecto. De igual forma, se determinó el costo total de la instrumentación y control del banco, que resultó ser 35420 USD. A este costo se aplica un factor de 1.5 debido a los costos de programación del banco, conexiones eléctricas e impuestos, por lo tanto, el precio estimado de implementar el sistema de control ronda los 54000 USD. Finalmente, se recomienda monitorear este banco de pruebas de manera constante, ya que los resultados que de este se desprenderán son claves para la ruta de descarbonización de la empresa y del país.

• Autores: González Hugueth, Leonardo David; Sánchez Cabarcas, Mateo Elías; Fragozo Zuleta, Daniel David; Álvarez Muñoz, Carlos Eduardo
• Fecha de publicación: 2023
• Institución: Universidad del Norte
• Repositorio: Repositorio Uninorte
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/11859
• Acceso en línea: http://hdl.handle.net/10584/11859
• Palabra clave: Banco de pruebas Hidrógeno Gas Natural Instrumentación para hidrógeno Pruebas aceleradas Controlador PLC Riesgos metrológicos Incertidumbre Tuberías Probetas Transición energética; Test bench Hydrogen Natural Gas Hydrogen Instrumentation Accelerated Testing PLC Controller Metrological risks Uncertainty Pipelines Test tubes Energy transition
• License: Universidad del Norte