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SEMINARIO
LAS CAPAS DE PROTECCIÓN EN LOS PROCESOS DE GAS Y PETRÓLEO
Ing. Luis Rodriguez Rodriguez Noviembre 2014
Auspiciado por:
1
Basado en la normativa aplicable en Perú correspondiente a las operaciones de Gas y Petróleo, es necesario definir los niveles de protección que requieren los procesos, algunos de estos pueden ser entre otros sistemas producción de pozos petroleros, equipos de separación y tratamiento, sistemas de almacenamiento y despacho, sistemas de recolección de gas, compresión y uso.
La definición de los niveles de protección es bajo la aplicación del concepto de capas de protección en sus diferentes niveles, lo cual permitirá que los procesos estén cubiertos en 03 aspectos operacionales fundamentales: la seguridad, integridad y disponibilidad.
Sumario
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Los participantes al finalizar el curso contarán con criterios básicos de aplicación de los conceptos generales seguridad e integridad para los diseños y evaluación de procesos aplicables en la industria del petróleo y gas.
Conocer la importancia de los aspectos de seguridad e integridad.
Objetivos del Seminario
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Será requerido contar con conocimientos básicos en:
Instrumentación y Control Industrial.
Balance de Masa y Energía.
Termodinámica.
Transferencia de Calor.
Flujo de Fluidos.
Conocimientos Base
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Aspectos de Seguridad en la Industria del Petróleo y Gas.
Conceptos Generales de un Proceso.
Descripción de las Operaciones de Gas y Petróleo.
Pozos de Producción Petrolera.
Separador Trifásico Crudo, Agua y Gas.
Tratamiento de Gas (Eliminación de Condensados).
Compresión de Gas.
Transferencia de Crudo.
Tanques Colectores de Drenajes.
Temas a Tratar
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Marco General
•Aspectos de Seguridad en La industria del Petroleo y Gas
•Reglamentación Peruana
•Estandares Internacionales.
Conceptos de Proceso
•¿Que es un Proceso?
•Caracterización de Procesos.
•Descripción de las Operaciones de Gas y Petroleo.
Conceptos de Seguridad e Integridad
•Seguridad
•Integridad
•Capas de Protección
Talleres de Aplicación
•Análisis de las Operaciones de Pozos de Producción Petrolera.
•Análisis de un Separador Trifásico de Crudo, Agua y Gas.
•Análisis de un Sistema de Tratamiento de Gas.
•Análisis de un Sistema de Compresión de Gas.
•Análisis de un Sistema de Transferencia de Crudo.
•Análisis de un Sistema Colector de Drenajes.
Temas a Tratar
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Las operaciones industriales en general involucran diversas actividades, todas son riesgosas en cierto nivel.
En lo que corresponde a la industria del Petróleo y Gas los riesgos generalmente son altos tanto en su ocurrencia como en su consecuencia, para tal fin es muy importante abordar los asuntos asociados a la seguridad tanto desde el enfoque preventivo como desde el enfoque mitigante. Lo que implica finalmente establecer e implementar mecanismos de control (operacionales y administrativos) para tal fin.
MARCO GENERAL Aspectos de Seguridad en la Industria del Petróleo y Gas.
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MARCO GENERAL Reglamentación Peruana
Establece Detalles específicos, para
cada actividad
Establece las consideraciones para
Operar
Marco Legal Base para las Actividades
del Sector
Ley General de Hidrocarburos
Reglamento de las Operaciones de Hidrocarburos
Ingeniería Conceptual, Básica y Detallada,
Constructiva
Reportes Fiscales de Producción, Regalías
(PERUPETRO)
Reglamento de Seguridad en las Actividades de Hidrocarburos
DS-043-2007-EM
Instrumentos de Gestión de Seguridad
OS/CD 240-2010
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Existen Diversos Estándares y Guías Asociadas a Seguridad e Integridad en Gas y Petróleo.
MARCO GENERAL Estándares y Guías Internacionales
SOCIEDAD INTERNACIONAL DE AUTOMATIZACIÓN
(Instrumentación y Control de Procesos, Alarmas, SCADA, Sistemas Instrumentados de Seguridad, ETC.)
INSTITUTO AMERICANO DE PETROLEO (Guías de Diseño de Procesos, Practicas Recomendadas para Puesta en Marcha,
Operación, Parada y Mantenimiento, Seguridad e Integridad, etc.)
ASOCIACIÓN NACIONAL DE PROTECCIÓN DE INCENDIOS
(Aborda todos los aspectos de protección y contingencias asociado riesgos que puedan generar incendios y explosiones, tambien
genera guías de prevención en estos tema)
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Marco General
•Aspectos de Seguridad en La industria del Petroleo y Gas
•Reglamentación Peruana
•Estandares Internacionales.
Conceptos de Proceso
•¿Que es un Proceso?
•Caracterización de Procesos.
•Descripción de las Operaciones de Gas y Petroleo.
Conceptos de Seguridad e Integridad
•Seguridad
•Integridad
•Capas de Protección
Talleres de Aplicación
•Análisis de las Operaciones de Pozos de Producción Petrolera.
•Análisis de un Separador Trifásico de Crudo, Agua y Gas.
•Análisis de un Sistema de Tratamiento de Gas.
•Análisis de un Sistema de Compresión de Gas.
•Análisis de un Sistema de Transferencia de Crudo.
•Análisis de un Sistema Colector de Drenajes.
MARCO GENERAL Revisión
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CONCEPTOS DE PROCESO ¿Qué es un Proceso?
Un proceso es una parte de una planta de manufactura, en la cuál, el material o la energía es convertida a otras formas de material o energía. Ejemplos: – Cambio en presión, temperatura, velocidad, potencial eléctrico, etc.
¿Que Ocurre?
PROCESO Entrada de Aceite Frio
Salida de Aceite Caliente
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Proceso
Condiciones de Operación
Configuración y Modos de Operación
Materias que Intervienen
Elementos que lo
Conforman
CONCEPTOS DE PROCESO Caracterización de un Proceso
Un Proceso se puede caracterizar definiendo estos
04 componentes.
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Tanque
Bomba
Int. Calor
CONCEPTOS DE PROCESO Caracterización de un Proceso
Proceso
Condiciones de Operación
Configuración y Modos de Operación
Materias que Intervienen
Elementos que lo
Conforman
Aplica tanto para equipos como para instrumentos de proceso asociados a estos. Así como cualquier facilidad para que estos funcionen. El Proceso se encuentra acotado por la capacidad de sus elementos.
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Tanque
Bomba
Int. Calor
Aceite
Aceite
Vapor de Agua
Proceso
Condiciones de Operación
Configuración y Modos de Operación
Materias que Intervienen
Elementos que lo
Conforman
CONCEPTOS DE PROCESO Caracterización de un Proceso
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Tanque
Bomba
Int. Calor
Aceite
Aceite
Vapor de Agua
Proceso
Condiciones de Operación
Configuración y Modos de Operación
Materias que Intervienen
Elementos que lo
Conforman
CONCEPTOS DE PROCESO Caracterización de un Proceso
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Tanque
Bomba
Int. Calor
Aceite
Aceite
Vapor de Agua
Presión = 5 psig Temp. = 25 °C Nivel = 3 pies
P. Descarga = 40 psig Temp. = 25 °C Flujo = 300 gpm
T. Salida = 80 °C P. Salida = 38 psig
Proceso
Condiciones de Operación
Configuración y Modos de Operación
Materias que Intervienen
Elementos que lo
Conforman
CONCEPTOS DE PROCESO Caracterización de un Proceso
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Materiales que conforman los
elementos
Tanque
Bomba
Int. Calor
Resistencia Química
Resistencia Mecánica
Proceso
Condiciones de Operación
Configuración y Modos de Operación
Materias que Intervienen
Elementos que lo
Conforman
CONCEPTOS DE PROCESO Caracterización de un Proceso
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CONCEPTOS DE PROCESO Descripciones de las Operaciones de Gas y Petróleo
ESQUEMA GENERAL
Las Operaciones típicamente están conformadas por: •Pozos Productores. •Colectores de Producción y Prueba. •Tratamiento de Crudo. •Tratamiento de gas. •Almacenamiento y Despacho de Crudo. •Sistemas de Tratamiento de Agua y Reinyección.
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CONCEPTOS DE PROCESO Descripciones de las Operaciones de Gas y Petróleo
BATERIAS DE PRODUCCIÓN PETROLERA
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Pozos de Producción
Tienen como parte visible sus
cabezales, y a través de estos se
canaliza la producción petrolera.
Los fluidos típicamente se conforman de
Petroleo, Agua y Gas.
Los pozos pueden requerir de sistemas
de bombeo sumergibles para la
impulsión y extracción del fluido.
Toda la producción de pozos es
finalmente recolectada a traves de
tuberías (flowlines) y finalmente llegan a
los manifolds de producción.
CONCEPTOS DE PROCESO Descripciones de las Operaciones de Gas y Petróleo
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Manifold de Producción
Permiten cambiar las configuraciones de un
proceso según su necesidad, a traves de la
manipulación de válvulas y alineamiento de
líneas de proceso.
Por ejemplo los flujos de producción de pozos
llegan finalmente a los manifolds de
producción donde se derivan hacia los
sistemas separación o prueba.
CONCEPTOS DE PROCESO Descripciones de las Operaciones de Gas y Petróleo
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Sistemas de Separación.
Debido a que los fluidos de producción son
una mezcla de crudo, agua y gas, es
necesario contar con sistemas de separación.
Los separadores trifásicos son adecuados
cuando los fluidos son fácilmente separables
(cuando no hay emulsiones), las capacidades
de estos equipos se encuentran acotadas a
sus dimensiones y caudales.
El Crudo es finalmente almacenado para se
transferido posteriormente.
El Gas es enviado al sistema de tratamiento
para eliminar condensados y luego según sea
requerido se comprime para ser usado como
gas combustible.
El Agua finalmente es tratada y reinyectada
en el reservorio.
CONCEPTOS DE PROCESO Descripciones de las Operaciones de Gas y Petróleo
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CONCEPTOS DE PROCESO Descripciones de las Operaciones de Gas y Petróleo
Sistemas de Transferencia de Crudo
El crudo resultante del sistema de
separación puede requerir algún tratamiento
secundario para eliminar agua y contenido
de sales.
Luego de esto el crudo es finalmente
almacenado en tanques para posteriormente
ser transferido a estaciones de acopio y
transferencia de custodia (Gathering
Stations).
Los sistemas de transferencia de crudo
involucran operaciones coordinadas entre la
instalación origen y destino.
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CONCEPTOS DE PROCESO Descripciones de las Operaciones de Gas y Petróleo
Sistemas de Tratamiento de Gas
El gas obtenido de la separación
primaria/secundaria finalmente es colectado
en sistemas de despojamiento de
condensado en gas (Gas Scrubbers) en
estos se retinen por expansión los productos
condensables existentes en el gas.
Según sea requerido los sistemas de
tratamiento pueden requerir eliminación de
H2S y otros, en tal sentido es necesario
implementar sistemas de endulzamiento ý
posterior tratamiento del H2S retenido.
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CONCEPTOS DE PROCESO Descripciones de las Operaciones de Gas y Petróleo
Sistemas de Compresión de Gas
Luego de tratar el gas este según sea
necesario puede ser comprimido con el fin
de ser usado como producto combustible
(suministro) para generación de energía
eléctrica y sistemas de calentamiento u otros
usos.
Los sistemas de compresión son típicamente
riesgosos por trabajar presurizados y
además que los gases son altamente
inflamables.
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Marco General
•Aspectos de Seguridad en La industria del Petroleo y Gas
•Reglamentación Peruana
•Estandares Internacionales.
Conceptos de Proceso
•¿Que es un Proceso?
•Caracterización de Procesos.
•Descripción de las Operaciones de Gas y Petroleo.
Conceptos de Seguridad e Integridad
•Seguridad
•Integridad
•Capas de Protección
Talleres de Aplicación
•Análisis de las Operaciones de Pozos de Producción Petrolera.
•Análisis de un Separador Trifásico de Crudo, Agua y Gas.
•Análisis de un Sistema de Tratamiento de Gas.
•Análisis de un Sistema de Compresión de Gas.
•Análisis de un Sistema de Transferencia de Crudo.
•Análisis de un Sistema Colector de Drenajes.
CONCEPTOS DE PROCESO Revisión
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La SEGURIDAD son todas aquellas mecanismos de control preventivos y correctivos que se establecen en un proceso con el fin de mantener la integridad de las instalaciones, del personal y del entorno.
La INTEGRIDAD son los diversos aspectos que caracterizan a cada elemento que conforma un sistema, cada elemento a su vez tiene un fin específico. Pejem: Un Tanque tiene como función contener un volumen y su integridad involucra que pueda contener la magnitud de volumen para el cual fue diseñado.
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Seguridad e Integridad
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CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Seguridad e Integridad
Esto se puede Prevenir con la Integridad en Ductos.
Esto se puede prevenir con el Análisis de Riesgos Operacionales.
Esto se puede
prevenir con la Integridad de Tanques.
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Los conceptos de seguridad e integridad han ido tomando cada vez más importancia, tanto así que la normativa peruana ha establecido Instrumentos de Gestión de Seguridad (IGS) y reglamentos asociados a Integridad de Equipos y Ductos.
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Seguridad e Integridad
IGS
PAAS
RISI
Estudio de Riesgos
Planes de Contingencia
PAAS: Programa Anual de Actividades de Seguridad. RISI: Reglamento Interno de Seguridad Integral.
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Una vez que establecemos la configuración del proceso, en la cual se indican las operaciones unitarias asociadas, la intención de diseño y las condiciones de operación mínima, máxima y normal. Nos enfocamos en el análisis de necesidades basado en las capas de protección. Un PFD, P&ID puede ser buen punto de partida.
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Capas de Protección
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Plan de Respuesta a Emergencias (PDC)
Protecciones Físicas (Diques de Contención)
Protecciones Físicas (Válvulas de Alivio)
Sistemas Instrumentados de Seguridad
Alarmas e Intervención Operativa
Control Básico del Proceso
Proceso
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Capas de Protección
El enfoque consiste en aplicar niveles de protección según la necesidad del proceso y los riesgos asociados a las fallas de contención.
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PROCESO Todo conjunto de operaciones unitarias con cierta configuración con un fin específico (refinación, procesamiento, tratamiento, etc.).
Plan de Respuesta a Emergencias (PDC)
Protecciones Físicas (Diques de Contención)
Protecciones Físicas (Válvulas de Alivio)
Sistemas Instrumentados de Seguridad
Alarmas e Intervención Operativa
Control Básico del Proceso
Proceso
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Capas de Protección
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CONTROL BÁSICO Establece los lazos de control manuales y/o automáticos requeridos para que el proceso se mantenga en las condiciones operativas deseadas.
Plan de Respuesta a Emergencias (PDC)
Protecciones Físicas (Diques de Contención)
Protecciones Físicas (Válvulas de Alivio)
Sistemas Instrumentados de Seguridad
Alarmas e Intervención Operativa
Control Básico del Proceso
Proceso
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Capas de Protección
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ALARMAS E INTERVENCIÓN OPERATIVA Establece las funciones de alarmas y los tipos de acciones necesarias el control básico del proceso no logra su función por existir desviaciones superiores a las esperadas.
Plan de Respuesta a Emergencias (PDC)
Protecciones Físicas (Diques de Contención)
Protecciones Físicas (Válvulas de Alivio)
Sistemas Instrumentados de Seguridad
Alarmas e Intervención Operativa
Control Básico del Proceso
Proceso
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Capas de Protección
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SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD (SIS) Se activan cuando las alarmas y las intervenciones operativas no son suficiente para controlar las desviaciones existentes, colocan en modo seguro parcial o totalmente el proceso.
Plan de Respuesta a Emergencias (PDC)
Protecciones Físicas (Diques de Contención)
Protecciones Físicas (Válvulas de Alivio)
Sistemas Instrumentados de Seguridad
Alarmas e Intervención Operativa
Control Básico del Proceso
Proceso
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Capas de Protección
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VÁLVULAS DE ALIVIO Permiten despresurizar parcial o totalmente un sistema, son sistemas mecánicos independientes de las otras capas de protección.
Plan de Respuesta a Emergencias (PDC)
Protecciones Físicas (Diques de Contención)
Protecciones Físicas (Válvulas de Alivio)
Sistemas Instrumentados de Seguridad
Alarmas e Intervención Operativa
Control Básico del Proceso
Proceso
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Capas de Protección
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DIQUES DE CONTENCIÓN Permiten contener derrames de líquidos de recipientes o tanques bajo la normativa nacional se dimensionan con 10% adicional del volumen del tanque mayor de un patio de tanques.
Plan de Respuesta a Emergencias (PDC)
Protecciones Físicas (Diques de Contención)
Protecciones Físicas (Válvulas de Alivio)
Sistemas Instrumentados de Seguridad
Alarmas e Intervención Operativa
Control Básico del Proceso
Proceso
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Capas de Protección
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PLAN DE RESPUESTA A EMERGENCIAS Forma parte de los instrumentos de gestión de seguridad exigidos por la normativa peruana, establece las acciones preventivas y de contingencia para mitigar el impacto de los riesgos.
Plan de Respuesta a Emergencias (PDC)
Protecciones Físicas (Diques de Contención)
Protecciones Físicas (Válvulas de Alivio)
Sistemas Instrumentados de Seguridad
Alarmas e Intervención Operativa
Control Básico del Proceso
Proceso
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Capas de Protección
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Revisar o Realizar un diseño con el enfoque de las capas de protección nos permite cubrir los aspectos de seguridad e integridad que resultan útiles, facilitando además la realización de análisis de riesgos operacionales (HAZOP) reduciendo con esto los cambios en los diseño o ingeniería que pueden resultar al aplicar las recomendaciones.
CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Capas de Protección
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Marco General
•Aspectos de Seguridad en La industria del Petroleo y Gas
•Reglamentación Peruana
•Estandares Internacionales.
Conceptos de Proceso
•¿Que es un Proceso?
•Caracterización de Procesos.
•Descripción de las Operaciones de Gas y Petroleo.
Conceptos de Seguridad e Integridad
•Seguridad
•Integridad
•Capas de Protección
Talleres de Aplicación
•Análisis de las Operaciones de Pozos de Producción Petrolera.
•Análisis de un Separador Trifásico de Crudo, Agua y Gas.
•Análisis de un Sistema de Tratamiento de Gas.
•Análisis de un Sistema de Compresión de Gas.
•Análisis de un Sistema de Transferencia de Crudo.
•Análisis de un Sistema Colector de Drenajes.
CONCEPTOS DE SEGURIDAD E INTEGRIDAD Revisión
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CASO I: Análisis de las Operaciones de Pozos de Producción Petrolera.
CASO II: Análisis de un Separador Trifásico de Crudo, Agua y Gas.
CASO III: Análisis de un Sistema de Tratamiento de Gas.
CASO IV: Análisis de un Sistema de Compresión de Gas.
CASO V: Análisis de un Sistema de Transferencia de Crudo.
CASO VI: Análisis de un Sistema Colector de Drenajes.
TALLERES DE APLICACIÓN CASOS
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TALLERES DE APLICACIÓN CASO I: Análisis de las Operaciones de Pozos de Producción
Petrolera.
Esquema General:
Flujo de Crudo, Agua y Gas
Cabezal de Pozo Opera con BES
BES: Bomba Electrosumergible.
45
Identificación de las capas de Protección
TALLERES DE APLICACIÓN CASO I: Análisis de las Operaciones de Pozos de Producción
Petrolera.
Elemento Nivel de Protección Existe/Requerido Comentarios
46
TALLERES DE APLICACIÓN CASO II: Análisis de un Separador Trifásico de Crudo,
Agua y Gas.
Esquema General:
Salida de Crudo
Ingreso de Crudo, Agua, Gas
Salida de Agua
Salida de Gas
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Identificación de las capas de Protección
TALLERES DE APLICACIÓN CASO II: Análisis de un Separador Trifásico de Crudo,
Agua y Gas.
Elemento Nivel de Protección Existe/Requerido Comentarios
48
TALLERES DE APLICACIÓN CASO III: Análisis de un Sistema de Tratamiento de Gas.
Esquema General:
Ingreso de Gas Húmedo
Salida de Gas Seco
Salida de Condensados a
Tanque Sumidero
Reciclo de Gas del Sistema de
Compresión
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Identificación de las capas de Protección
TALLERES DE APLICACIÓN CASO III: Análisis de un Sistema de Tratamiento de Gas.
Elemento Nivel de Protección Existe/Requerido Comentarios
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TALLERES DE APLICACIÓN CASO IV: Análisis de un Sistema de Compresión de Gas.
Esquema General:
Ingreso de Gas Húmedo
Salida de Gas Presurizado
Salida de Condensados a
Tanque Sumidero
Reciclo de Gas del Sistema de
Compresión
Ingreso de Gas al Sistema de
Compresión
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Identificación de las capas de Protección
TALLERES DE APLICACIÓN CASO IV: Análisis de un Sistema de Compresión de Gas.
Elemento Nivel de Protección Existe/Requerido Comentarios
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TALLERES DE APLICACIÓN CASO V: Análisis de un Sistema de Transferencia de
Crudo.
Esquema General:
Salida de Crudo a Destino
Caudal del sistema de
Bombeo
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Identificación de las capas de Protección
TALLERES DE APLICACIÓN CASO V: Análisis de un Sistema de Transferencia de
Crudo.
Elemento Nivel de Protección Existe/Requerido Comentarios
54
TALLERES DE APLICACIÓN CASO VI: Análisis de un Sistema Colector de Drenajes.
Esquema General:
Ingreso de Drenajes de
Planta
Salida de Producto para
Reproceso
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Identificación de las capas de Protección
TALLERES DE APLICACIÓN CASO VI: Análisis de un Sistema Colector de Drenajes.
Elemento Nivel de Protección Existe/Requerido Comentarios
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