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Estudio del comportamiento de la planta de gas combustible del campo de operación Dación Estación Principal Oeste (página 2)

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Por esta razón en Venezuela existen diversas empresas productoras de crudo y gas, por lo cual posee diferentes plantas de acondicionamiento para gas natural, esto con la finalidad de extraerle los componentes ácidos como dióxido de carbono, sulfuro de hidrogeno, así como también vapor de agua, ya que cuando sale de los pozos o separado del petróleo, arrastra estos compuestos los cuales si no son extraídos, pueden llegar a formar corrosión y taponamiento por formación de hidratos en líneas de transmisión, así como también puede ocasionar problemas en los motocompresores tales como detonaciones que pueden ocasionar la parada del equipo.

Entre las plantas de gas del campo operacional dación del distrito San Tomé la planta compresora DEPO (Dación Estación Principal Oeste). Esta estación cuenta con planta de acondicionamiento de gas combustible en la cual se lleva a cabo la separación de los componentes pesados de los livianos presentes en el gas. Este gas una vez tratado pasa a ser el gas combustible suministrado a los motocompresores de las plantas, DAC1 (Dacion1), DAC3 (DAC3), y DEPO (Dación Estación Principal Oeste).

Por esta razón se realizó un estudio del comportamiento de la planta de acondicionamiento de gas combustible de la Estación Principal DEPO, con la finalidad de detectar desviaciones en el proceso de acondicionamiento, las cuales son los que pueden afectar las especificaciones finales del gas combustible requeridas por los compresores que conforman la estación y se emitirán recomendaciones para solventar la situación actual.

  • FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

Ante esta situación mencionada anteriormente surgen las siguientes interrogantes:

  • ¿Cuál es el proceso de la planta de acondicionamiento de gas combustible?

  • ¿Cuáles son las revisión y seguimientos de la variables de la planta de acondicionamiento de gas combustible ?

  • ¿Cuáles son las causas y consecuencias que pueden afectar el proceso de acondicionamiento de gas?

  • OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION

OBJETIVOS GENERAL

Estudio del Comportamiento de la Planta de Gas Combustible del Campo Operacional Dación Estación Principal Oeste (DEPO) para determinar las fallas y mejorar la productividad y confiabilidad de la misma y disminuir daños ambientales.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

  • Describir el Proceso de la Planta de Acondicionamiento de Gas Combustible del Campo Operacional Dación.

  • Determinar las Causas y Consecuencias que Pueden Afectar el Proceso de Acondicionamiento de Gas combustible del Campo Operacional Dación.

  • Analizar Seguimiento de las Variables de Operación de la Planta de Acondicionamiento de Gas Combustible del Campo Dación.

  • JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

El gas natural es procesado para separar los diferentes hidrocarburos que lo componen. La composición real de un determinado gas se obtiene y se aprecia por medio de analisis cualitativo y cuantitativos. Este análisis enumeran los componentes presentes y el porcentaje de cada componente en la composición real total, además de los hidrocarburos presente y el porcentaje de cada compuesto por análisis se detecta la presencia de otras sustancias que merecen atención debido a que pueden ocasionar trastorno en las operaciones de manejo, tratamiento y procesamientos industrial del gas

La planta compresora se encarga de comprimir el gas mediante la acción de unidades de compresoras, para luego ser utilizadas en los diferentes procesos que realizan de la industria petrolera, siendo uno de estos la inyección de gas que se realizan en los yacimientos petroleros que han perdido su energía natural donde el gas al expandirse produce empuja líquido hacia la superficie, ayudando al levantamiento y a la recuperación de grande volúmenes de crudo.

La importancia radica en constribuir de alguna manera a disminuir la contaminación al ambiente.

De igual forma se expone la importancia de esta investigación ya que por esta razón se realizó un estudio del comportamiento de la planta de acondicionamiento de gas combustible de la estación Principal DEPO, con la finalidad de detectar desviaciones en el proceso de acondicionamiento , las cuales son las que pueden afectar las especificaciones finales del gas combustible requeridas por los compresores que conforman la estación

En consecuencia los aportes de esta investigación serán los siguientes:

  • Para la empresa: Será de gran importancia que ayudaría a disminuir el daño ambiental y aumentar la confiabilidad y productividad de la misma.

  • Para los trabajadores: ya que se les permiten trabajar en un ambiente seguro.

  • Para los investigadores nos ayudaría a adquirir una mayor experiencia y pondrá en practica los conocimientos adquiridos en la institución a nivel profesional.

  • Para los estudiantes del IUTA ya que les sirve de referencia o antecedentes en las investigaciones que se relacionen con el tema.

  • DELIMITACION DEL PROBLEMA

Esta investigación lleva por título Estudios del comportamiento de la planta de gas combustible del campo operacional dación Estación principal oeste (Depo) ubicada en el distrito Freítes, Estado Anzoátegui.

El presente trabajo se desarrollo en un periodo de cuatro (4) meses desde noviembre de 2009 a febrero del 2010.

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN

2.1 CONTEXTO DONDE SE DESARROLLA LA INVESTIGACIÓN

La gerencia de Planta Agua y gas se encuentra ubicado en el Estado Anzoátegui, del distrito San Tomé, específicamente en el área de exploración y producción de crudo y gas.

La gerencia de planta sirve de apoyo para UP. Unidades de Producción: liviano, mediano, pesado y extrapesado, estas se denominan así por el tipo de crudo que se produce, en el área de liviano y mediano se inyecta gas y en el área de pesado y extrapesado se inyecta vapor. Para el logro de un trabajo eficiente y con valor agregado para las operaciones, la gerencia de planta cuenta con varias unidades de operación: Área I, Área II, Inyección de Vapor, Mantenimiento operacional y para el seguimiento administrativo cuenta con el departamento de control y gestión.

Esta ubicado geográficamente en el Municipio Freítes, en la región Centro Sur del Estado Anzoátegui, comprendiendo parte de la región Centro Oeste del Estado Monagas y parte de la región sur del estado guarico, posee un área total de 17.085 Kilómetros cuadrados, 135 kilómetros en dirección Norte-Sur y 180 Kilómetros en dirección Este Oeste.

OBJETIVO DE LA EMPRESA:

Explotar, tratar, transportar, almacenar, refinar y comercializar los diferentes productos de hidrocarburos que se extraen, en los campos petroleros rentables de Todo el territorio nacional.

MISIÓN DE LA EMPRESA:

Petróleos de Venezuela Sociedad Anónima, (PDVSA) es una organización energética, destinada a la exploración, producción y mejoramiento de hidrocarburos, esta corporación posee la misión de satisfacer las necesidades de energía de la sociedad, promoviendo el crecimiento socioeconómico.

VISIÓN DE LA EMPRESA:

La visión de PDVSA Exploración y Producción es la de ser reconocida internacionalmente como la Corporación energética de referencia mundial por excelencia, a través del aprovechamiento óptimo de sus recursos, la eficiencia operacional y la introducción oportuna de nueva tecnología; con gente de primera, preparada y motivada, preservando su integridad y la de los activos, en total armonía con el medio ambiente y el entorno. Además la de ser la organización líder en la generación de los lineamientos técnicos para el establecimiento de las estrategias de exploración y producción a mediano y largo plazo.

UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE PDVSA:

La empresa PDVSA, se encuentra en todo el territorio nacional mediante una red de oficinas de mercado, refinarais, estaciones de producción, Plantas de distribución de combustibles, estaciones de servicios, Plantas compresoras. Los centros de operación importantes son: Distrito Puerto la Cruz, Planta Criogénica

"JOSE", Planta de Distribución de combustible "EL GUAMACHE", Distrito San Tome, Distrito Anaco, Planta de distribución "YAGUA", Refinería El Palito, Distrito Barinas y el Distrito Occidental de Mercadeo Nacional. (Ver Figura 1 Ubicación Geográfica Pdvsa)

Monografias.com

(Figura 1 Ubicación Geográfica PDVSA)

Fuente: (Departamento de Mantenimiento)

UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL DISTRITO SAN TOMÉ DE PDVSA

Esta ubicado geográficamente en el Municipio Freítes, en la Región Centro Sur del Estado Anzoátegui, comprendiendo parte de la Región Centro Oeste del Estado Monagas y parte de la Región Sur del Estado Guarico, posee un área total de 17.085 Kilómetros cuadrados, 135 kilómetros en dirección Norte-Sur y 180 Kilómetros en dirección Este Oeste. (Ver Figura 2 Ubicación Geográfica Pdvsa San Tomé)

Monografias.comFigura 2 Ubicación Geográfica de San Tome)

Fuente: http//www.venezuelatuya.com

2.2 ANTECEDENTE DE LA INVESTIGACION

Los antecedentes de la investigación se refiere a los estudios previos y tesis de grado relacionadas con el problema planteado; es decir, investigaciones realizadas anteriormente y que guardan vinculación con el problema en estudio, es por ello que el presente trabajo especial de grado esta apoyado bajo los siguientes trabajos de investigación

En primer lugar tenemos a Hernández (2003). En su trabajo especial de grado titulado "Análisis del Comportamiento y Producción de Gas Natural" (I.U.T.C).

El estudio tubo como objeto principal la evolución de los registro de procesamiento y producción en las instalaciones que presentaron problemas ocasionados por la carencia de una guía que le permite evaluar el nivel de producción.

El estudio es de tipo descriptivo, sustentado bajo un diseño de campo utilizando como instrumento para la recolección de información un cuestionario bajo la modalidad de una encuesta aplicada a varias personas

El investigador concluyo que según los análisis de los equipos, se determino que no estaba en capacidad de lograr niveles óptimos debido a una deficiente utilización del gas como combustible, aparte que no se lleva los registros al día.

Igualmente Rimmaudo (2004) en su trabajo titulado "Evolución del Contenido de Sulfuro de Hidrogeno de Alimentación de en el Sistema de Transporte y Distribución Anaco – Puerto la Cruz" (IUTA) el objetivo fundamental de la investigación fue demostrar que el gas se distribuye a través del sistema cumple con las especificaciones de la norma de calidad de gas covenin 3568, y posee un alto contenido de otros compuesto azufrados que pudieran ser causantes de las fallas del suministro de gas a los clientes

La investigación fue realizada bajo la modalidad de estudio diagnostico, de tipo descriptiva con diseño experimental de campo, en la misma el autor aplicó varias técnicas de recolección de datos, tales como: la revisión de documento, la observación directa utilizando. A demás de una entrevista de preguntas abiertas a un experto en el área y análisis de muestras de gas realizado en intevep, utilizando las técnicas de cromatografía, quimioluminiscencia y análisis sensidyne

Por otra parte, el autor termino recomendando analizar el contenido de sulfuro de hidrogeno desde la salida de la estación de compresión , para así cumplir con las normas vigentes y de esta manera evitar tanto la corrosión como la contaminación que este compuesto altamente toxico produce

2.3 BASES LEGALES

Algunos trabajos de investigación ameritan apoyarse de instrumento legales, tales como, normas, leyes, reglamentos cuya finalidad es la de controlar a la exploración, explotación de yacimientos, manufacturas, transporte almacenamientos y estudios como entre otros, para su cabal desarrollo.

Esta investigación se apoya en los siguientes:

Ley Orgánica del Ambiente (2001)

Capítulo V: De la prohibición o corrección de actividades susceptibles de degradar el ambiente

Artículo 19

Las actividades susceptibles de degradar el ambiente quedan sometidas a control del ejecutivo nacional por órgano de las autoridades competentes

Artículo 20

Se consideran actividades susceptibles de degradar el ambiente:

  • 1. Lo que directamente contaminan o deterioran el aire, el agua. Los fondos marinos, el suelo, o el subsuelo o inciden desafortunadamente sobre la forma o la flora

  • 2. Las alteraciones nocivas de la topografía

  • 3. Las alteraciones nocivas del flujo natural de las aguas

  • 4. La sedimentación en las curvas y deposito de agua

  • 5. Los cambios nocivos del lecho de las aguas

  • 6. La instrucción y utilización de productos o sustancias no biodegradables

  • 7. Las que producen ruidos molestos o nocivos

  • 8. Las que deterioran el paisaje

  • 9. Las que modifican el clima

  • 10. Las que produzcan radiaciones ionizantes

  • 11. Las que produce acumulación de residuos, basura desechos y desperdicios

  • 12. Las que propenden la contaminación de lagos y lagunas

Los artículos que se han mencionado anteriormente guardan relación con el uso de gas como fuente energética para el abastecimientos de calderas y plantas; ya que además de controlar y regular toda las operaciones asociadas a la industria del gas, entre ellas la de transporte y distribución, ampara legalmente el gas como una fuente energética para el abastecimiento de este tipo de equipo

  • Ley Orgánica de Prevención y Condición y del Medio Ambiente de Trabajo

Artículo 1

El objeto de la presente ley es garantizar a los trabajadores, permanentes y ocasionales, condiciones de seguridad, salud y bienestar, en un medio ambiente de trabajo de acuerdo y propicio para el ejercicio de sus condiciones físicas y mentales

Artículo 2

El cumplimiento de los objetivos señalados en el artículo1 será responsabilidad de los empleados, contratistas, subsidiarios o agentes

Artículo 146

Todos los motores, maquinarias, y equipos mecánicos, calderas de vapor demás recipientes a presión, depósitos para la conducción de agua, vapor, gas o aire a presión deberá estar:

  • 1. Libre de defectos de construcción y de instalación que puedan ofrecer riesgos

  • 2. Mantenidos en buenas condiciones de seguridad y funcionamientos

  • 3. Manejados y atendidos por el personal capacitado

Los motores, maquinarias deberán ser mantenidos en buen estado de operabilidad y manejado por el personal además estos deberán poseer avisos para distinguir tipos de fluido, temperatura, etc.

2.4 BASES TEÓRICAS

Definiciones del Gas Natural

Según Pérez, R y Martínez M (1994)

El gas natural es una combinación de elementos donde predominan los componentes más livianos de la serie parafinita de hidrocarburos, principalmente metano cantidades menores de etano, propano y butano. Además pueden contener porcentaje muy pequeño de compuesto mas pesados.

Es posible conseguir en el gas natural cantidades variables de otros gases no hidrocarburos como dióxido de carbono, sulfuro de hidrogeno, helio, vapor de agua etc. El metano principal componente del gas natural tiene una gravedad especifica mucho menor con relación al aire, razón por lo cual el gas natural presenta esta característica básicas de menor peso que el aire, por lo que la atmósfera se dispersa rápidamente (p25)

GAS COMBUSTIBLE

Según Pérez, R y Martínez M (1994)

La empresa utiliza el gas combustible para satisfacer los requerimientos del mismo en la producción (plantas compresoras, estaciones de bombeo, entre otras) o cualquier otro uso de consumo interno (p36).

CLASIFICACIÓN GENERAL DEL GAS NATURAL

Según Pérez, R y Martínez M (1994)

De manera general el gas natural puede clasificarse en:

  • Gas dulce

Es aquel que contiene cantidades de sulfuro de hidrogeno (H2S), menores a 4ppm.

  • Gas agrio o ácido

Es aquel que contiene cantidades apreciables de sulfuro de hidrogeno, dióxido de carbono y otros componentes ácidos ( COS, CS2, mercatanos etc.) razón por la cual se vuelve corrosivo en presencia de agua libre.

  • Gas rico

Es aquel del cual se puede obtener cantidades apreciables de hidrocarburos líquidos (C3), aproximadamente a 3 GPM (galones por 1000 pies cúbicos en condiciones normales). No tiene ninguna relación con el contenido de vapor de agua que puede contener el gas.

  • Gas pobre

Es un gas que prácticamente esta formado por metano (CH4) y etano (C2H6).

El gas natural también puede contener cantidades variables de vapor de agua, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y nitrógeno, entre otros. (p 56, 59)

COMPOSICIÓN

Según Pérez, R y Martínez M (1994)

El gas natural es procesado para separar los diferentes hidrocarburos que lo componen, en la tabla 1 se indica la composición típica del gas natural y algunas propiedades de sus componentes. La composición real de un determinado gas se obtiene y se aprecia por medio de análisis cualitativos y cuantitativos. Estos análisis enumeran los componentes presentes y el porcentaje de cada componente en la composición real total. Además de los hidrocarburos presente y el porcentaje de cada compuesto, por análisis se detecta la presencia de otras sustancias que merecen atención debido a que pueden ocasionar trastorno en las operaciones de manejo, tratamiento y procesamiento industrial de gas (p 60)

CONDICIONES QUE AFECTAN LA FORMACIÓN DE HIDRATOS

- CONDICIONES PRIMARIAS

  • •  Gas con agua libre o cerca del punto de rocío.

  • •  Baja temperatura

  • •  Alta presión

  • •  Composición

- CONDICIONES SECUNDARIAS

  • •  Alta velocidad

  • •  Agitación

  • •  Pulsaciones de presión

  • •  Lugar físico para la formación y aglomeración de cristales. (codo en tubería,

  • •  Una placa orificio, un termo pozo o escamas en la tubería.

  • •  Salinidad

En general, la formación de hidratos puede ocurrir con un aumento de presión y/o una reducción de la temperatura.

INYECCION DE INHIBIDORES PARA PREVENIR LA FORMACION DE HIDRATOS

  • • Estos inhibidores proveen cierta deshidratación, pero su principal función es actuar como "agente anticongelante", suprimiendo la formación de hidratos, por lo que puede usarse como un método efectivo para prevenir los mismos.

  • • Consiste en inyectar metanol o un glicol aguas arriba del punto donde ocurrirá la formación de hidratos. Luego el glicol o metanol puede ser recuperado o no de la fase acuosa, regenerado y reinyectado.

  • • Para la inyección continua en procesos con temperaturas mayores a -40 ºf los glicoles (etilén, dietilén y trietilenglicol) ofrecen ventajas económicas sobre el metanol, ya que pueden recuperarse por destilación y son menos tóxicos y corrosivos.

PLANTA COMPRESORA

Se encargan de comprimir el gas mediante la acción de unidades de compresoras, para luego ser utilizadas en diferentes procesos que realizan en la industria petrolera, siendo uno de estos la inyección de gas que se realizan en los yacimientos petroleros que han perdido su energía natural donde el gas al expandirse produce empuja él liquido hacia la superficie, ayudando al levantamiento y a la recuperación de grande volúmenes de crudo

MOTOCOMPRESORES

Los motocompresores son máquinas integradas por dos partes perfectamente diferenciadas (motora y compresora), pero que trabajan de manera dependiente, de acuerdo al modelo y al fabricante se pueden encontrar diferentes arreglos y características de estos. Existen motocompresores integrales donde los cilindros de potencia y los de compresión están acoplados al mismo cigüeñal, y equipos separables donde la parte motora acciona a la compresora a través de un acople.

MOTOR

Maquina o dispositivo destinado a la transformación de energía, cualquiera que sea su forma, en trabajo mecánico. Consta de los siguientes componentes:

  • Placa de asiento: esta es de hierro fundido, tiene nervios gruesos de refuerzos que le dan resistencia necesaria para sostener el resto del motor

  • Bloque o bancadas, cilindro s y cárter: el bloque es la estructura soporte del motor y contiene a los cilindros, se fabrican en fundición gris debido a su buena resistencia y bajo costo. Los esfuerzos de tensión generados por la presión de la combustión se transmiten directamente a los cojinetes de bancadas y de estos al bloque.

Los cilindros sirven de soporte de los pistones en su movimiento alternativo formando parte de la cámara de volumen variable termofluodinámicos que conducen a la transformación de la energía química del combustible en energía mecánica transmitida al pistón.

El cárter es la tapa inferior del bloque y cumple con las siguientes funciones: deposito de lubricante, sirve de puerta de acceso a la parte baja del motor para inspección y reparación de cigüeñal, cojinete, bomba de lubricación etc.

  • Conjunto de pistón y anillos: el pistón representa la pared móvil del cilindro, tiene múltiples funciones, dependiendo de las características del motor dentro de las que tenemos comprimir el aire o mezcla combustible, servir de cámara combustión, recibir potencia liberada de la combustión etc.

Los anillos tienen como función evitar el paso de gases de la cámara de compresión combustión al cárter

  • Cigüeñal, biela y cojinete: forman el conjunto biela manivela encargado de transformar el movimiento del pistón en movimiento rotativo de salida del motor

  • Crucetas: son los encargados de transmitir el movimiento alternativo del extremo de la biela a un pistón a través de una barra esta montada entre la biela y el vástago.

  • Culata y cámara de combustión: la culata es la pieza que forma la cara fija superior del cilindro, esta posee conductos para la succión y escape de los gases durante el funcionamiento del motor.

La cámara de combustión es el volumen mínimo donde se produce la combustión

  • Sistema de accionamiento o tren de válvulas: este sistema tiene como función abrir y cerrar las válvulas en los momentos oportunos y esta formado por los siguientes componentes: árbol de levas, varillas segadoras de leva, balancines y ejes de balancines, válvulas, taquetes y sistema acople cigüeñal árbol de levas.

NÚMERO DE OCTANO - PODER ANTIDETONANTE DE LOS CARBURANTES:

Para obtener una combustión normal en un motor de encendido a chispa, el combustible debe tener aptitudes para soportar sin detonación elevadas compresiones, cuando ello ocurre, se dice que está dotado de un elevado poder antidetonante. La calidad de un carburante depende esencialmente del valor de su poder antidetonante, cuya medida está dada por el llamado Número de Octano (N.O.).

Carburador para Gas:

El carburador es un dispositivo que prepara la mezcla aire y gas combustible antes de su ingreso al motor y para cualquier régimen de funcionamiento.

Es un elemento muy importante ya que de su buen funcionamiento y regulación, dependen las condiciones de cómo se va a realizar la combustión y por lo tanto del funcionamiento y comportamiento del motor en sus distintos regímenes de marcha.

La función del carburador es la de mezclar el combustible gaseoso con el aire en proporciones adecuadas, para su combustión en el motor. Consta de varios componentes tales como: una membrana, un resorte, una válvula para el pasaje de aire, otra válvula de mariposa, comúnmente llamada mariposa del carburador, una válvula de medición de gas, una válvula de mezcla en ralentí y una válvula de caudal o potencia.

Cuando en el múltiple de admisión del motor se genera una depresión, esta actúa sobre la cara superior de la membrana del carburador que por la acción de la presión atmosférica que actúa sobre la cara inferior, levanta la membrana, ésta a su vez es equilibrada por un resorte. La membrana al levantarse deja abierto el pasaje de aire y también abre la válvula de medición de gas, el gas también ingresa al carburador, donde se produce la mezcla con el aire en adecuadas proporciones. La válvula de mezcla en ralentí regula el pasaje de aire cuando la mariposa del carburador está cerrada y la válvula de caudal o potencia reduce el pasaje de gas al mínimo, para obtener la regulación de la calidad de la mezcla.

Para saber si está funcionando bien, nuevamente será necesario un análisis de los gases de combustión ya que una buena combustión depende principalmente de las proporciones de aire y combustible que ingresan al motor, dichas proporciones son funciones exclusivas del carburador.

Para que funcione el carburador fundamentalmente hay que asegurarle el suministro de aire y gas combustible en las condiciones especificadas por el fabricante (presión, temperatura, humedad, componentes, etc.).

DETONACIÓN

Es el fenómeno que ocurre después del punto muerto superior y causa violentos incrementos de presión caracterizados por el ruido que emiten. Cuando es fuerte y prolongada puede dañar los espárragos y empacaduras de los cabezotes y la superficie s del cilindro y pistón.

PLANTA ACONDICIONAMIENTO DE GAS:

Consiste en separar de la corriente principal de gas combustible los hidrocarburos de mayor peso molecular (en su mayoría C4+) para mejorar el número de metano del gas por encima de 62. La separación de los componentes pesados es obtenida mediante la expansión y enfriamiento del gas debido al efecto Joule Thompson.

La válvula de expansión se controla a través de un lazo de control que regula la temperatura del separador frío a 5°F.

La temperatura de 5°F, garantiza que las fracciones pesadas (C4+) sean separadas del gas y se eleve el número de metano por encima de 62. Para llegar a esta temperatura en el separador frío, se debe preenfriar la corriente de entrada a través de los intercambiadores.

Los condensados que se forman por la expansión son retirados del gas en un separador vertical los cuales son calentados para ser enviados al sistema de gas de baja presión.

Enfriamiento por Presión Isentalpica (Joule Thompson) se utiliza cuando se requiere incrementar la recuperación de agua presente en el gas proveniente de pozos a muy elevada presión. En este proceso, el flujo de gas es conducido a través de una válvula expansora donde la temperatura del mismo disminuye acentuadamente. De esta forma, se logra una fracción de los componentes intermedios y pesados presentes en el gas de proceso se condensen, así como el agua. Posteriormente estos componentes son retirados del gas por medio de un separador de baja presión. El gas de proceso, frío y seco, se utiliza, entonces para PRE-enfriar la corriente de gas húmedo que alimenta al sistema.

La efectividad de un proceso como este depende fundamentalmente de las condiciones de operación, es decir, mayor sea el diferencial de presión de operación, se obtendrá una menor temperatura y por consiguiente una mayor remoción de líquidos.

Separador Vertical: en el proceso de separación en este equipo, la fase pesada decanta en dirección opuesta al flujo vertical de la fase liviana, entonces si la velocidad de flujo de la dicha fase liviana sobre pasa levemente la velocidad de decantación de la fase pesada, no se producirá la separación de fases, a menos que esta fase coalezca en una gota más grande. Estos separadores son seleccionados usualmente cuando la proporción gas-líquido es alta o cuando el volumen de gas total es bajo, y cuando se esperan grandes variaciones en el flujo de vapor/gas.

- Intercambiadores de Calor

Los intercambiadores de calor son equipos diseñados para transferir el calor entre dos fluidos a diferentes temperaturas. Son unidades comúnmente utilizadas en los procesos industriales. Su importancia radica en que son "ahorradores de energía", ya que gracias a la transferencia de calor que lleva a cabo, se pueden calentar o enfriar fluidos utilizando sus gradientes térmicos, evitando o disminuyendo la utilización de sistemas de refrigeración o calentamiento.

El diseño de los intercambiadores de calor se basa en los dos principales modos de transferencia de calor: conducción y convección. La radiación usualmente es despreciada en estos equipos ya que se toma considerable. Cuando las superficies se encuentran a grandes temperaturas, como es el caso de los hornos.

- Tanque de Almacenamiento

Este tanque sirve para almacenar el metanol que será posteriormente inyectado al sistema. En este caso, se debe mantener un nivel de metanol para cubrir los tubos del intercambiador de calor.

Los patines de acondicionamiento del gas combustible están diseñados para producir una compresión de cantidad de gas combustible de la unidad de 6 MMPCD(E) para la Unidad 36-U-20004.

Las Características del Diseño del Gas Combustible son:

  • Tasa de flujo de diseño del Gas Combustible acondicionado 6 MMPCD/Día (UNIDAD 36-U-20004)

  • Rango de Temperatura del Gas de suministro mín. 95 / máx. 125° F

  • Presión de Suministro de Gas 1300 psig

  • Contenido de vapor del agua del gas de 7 lb. / MMPCD

entrada (Gas Seco)

  • Contenido de vapor del agua del gas de 83 lb. / MMPCD

entrada (gas húmedo) considerando una

alimentación de gas en periodo de 5 Días

  • Presión Gas Combustible Acondicionado 75 psig

  • Temperatura Gas Combustible Acondicionado 26-67° F

  • Presión del Condensado 90 psig

  • Baja de Gas 10 ( 100%

  • Temperatura Mínima de Flujo del Condensado 40° F

  • Cantidad mínima garantizada de metano 70 (75 esperada)

  • Remanente de líquido en el flujo de gas 0.1 USgal/MMPCD máx.

Para la Unidad la composición del diseño de la alimentación de gas es:

Componente

Composición Molar %

H2O

0.0153

Nitrógeno

0.3099

CO2

4.0100

H2S

0.0049

Metano

85.0000

Etano

4.9900

Propano

2.7900

i-Butano

0.8347

n-Butano

0.9742

i-Pentano

0.3398

n-Pentano

0.2477

n-Hexano

0.2188

n-Heptano

0.1419

n-Octano

0.0772

n-Nonano

0.0180

Benceno

0.0057

Tolueno

0.0141

E-Benceno

0.0020

m-Xileno

0.0019

p-Xileno

0.0018

o-Xileno

0.0020

TEGlicol

0.0004

Metanol

0.0000

Propiedades de Fluidos y Consumo

Entrada de Gas seco

La alimentación de gas en la entrada del patín tiene una presión de 1300 psig y una temperatura máxima de 125º F durante el verano y, 95º F durante el invierno.

El número de metano es 62.

El flujo nominal máximo de diseño para el patín Dación occidental es de: 9172 lb/h.

El flujo nominal máximo de diseño para el patín Dación oriental es de: 13758 lb/h

Metanol

El consumo, cuando el contenido de humedad del gas seco es normal, será de: 44 USgal/día para la Unidad 36-U-20004.

Con gas húmedo el consumo de metanol será respectivamente de 72 y 108 USgal/día.

Aire de instrumento

Presión Operación: 100 psig

Diseño: 130 psig

Temperatura Operación: 120 ° F

Consumo: 300 SCFH

Condensado de Hidrocarburo

El condensado de hidrocarburos desde el Separador en Frío es un producto secundario del tratamiento de gas.

En este caudal se recupera la fracción más pesada (C4+) del gas natural y una cierta cantidad de componentes livianos (C1-C3) disueltos en la fase líquida, las principales características son

Peso medio molecular: 46. Composición típica (% fracción volumétrica):

C1 C2 C3 C4 C5 C6 CO2 H2O C6+

29 9 15 20 10 9 3.5 0.3 bal.

Ese caudal estará disponible en los límites de batería de los módulos a 90 psig y 50º F, apropiado para el uso directo del cabezal de gas combustible de baja presión LP (fuel gas header).

El flujo esperado de hidro-carbono del condensado será de 0.159 MMPCD(e) en la Unidad 06-U-004 y de 0.238 MMPCD(e) en la Unidad 36-U-004 .

  • DEFINICIÓN DE TERMINOS BÁSICOS

Calderas: es el equipo en el cual se transfiere el calor producido por la acumulación a un fluido de trabajo para calentarlo y /o evaporarlo.

El Gas Natural, 2005 (p112)

Combustible: es la sustancia capaz de reaccionar con el oxigeno en presencia de una fuente de ignición dado como resultado liberación de calor, luz y gases.

Moretti, B, 1998 (p56)

Compresor de Gas: es una máquina motora, que trabaja entregándole energía a un fluido compresible. Ésta energía es adquirida por el fluido en forma de energía cinética y presión (energía de flujo). Microsoft® Encarta® 2007. © 1993-2006

Flujo: Acción y efecto de fluir. Microsoft® Encarta® 2007. © 1993-2006 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

Fluido: Se dice de las sustancias en estado líquido o gaseoso

Microsoft® Encarta® 2007. © 1993-2006

Presión: Magnitud física que expresa la fuerza ejercida por un cuerpo sobre la unidad de superficie. Su unidad en el Sistema Internacional es el pascal. Microsoft® Encarta® 2007. © 1993-2006 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

Temperatura: Magnitud física que expresa el grado o nivel de calor de los cuerpos o del ambiente. Su unidad en el Sistema Internacional es el kelvin (K). Microsoft® Encarta® 2007. © 1993-2006 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

CAPITULO III

METODOLOGÍA

3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

La escogencia de una metodología constituye la existencia de un basamento teórico lo suficiente flexible y claro, en donde la necesidad de establecer una serie de aspectos que son considerados en parte como pilar fundamental en todo trabajo investigativo similar a este.

Según Arias F. (2006) dice que: "La metodología es el estudio analítico de los trabajos de investigación, así como las técnicas e instrumentos de recolección de información" (P.9)

3.1 TIPOS DE INVESTIGACIÓN

Para la realización de esta investigación se selecciono un tipo de investigación denominada investigación descriptiva, lo cual es definida por:

Jacqueline Hurtado de Barrera (2000)

"Los estudios descriptivos: Son aquellos que buscan especificar las propiedades importantes de personas, grupos, comunidades, objetos, o cualquier otro evento sometido a investigación, en otra palabras miden diversos aspectos o dimensiones del evento investigativo." (P.64)

3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

El diseño de la investigación es de campo ya que el trabajo requiere de un proceso de búsqueda e interpretación de datos de la realidad.

Según Fidias (2006) señala que: "Consiste en la recolección de datos directamente de la realidad donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable alguna" (P.68)

3.3 DESCRIPCIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

  • Describir el proceso de la planta de acondicionamiento de gas combustible

Para el desarrollo de este objetivo se recurrió a la investigación documental ya que fue de gran ayuda los datos obtenidos de los aportes diarios, los cuales nos permitieron detallar los aspectos más importes para la selección de la planta de gas combustible.

  • Revisión y seguimiento de las variables de operación de la planta de acondicionamiento de gas combustible.

Este objetivo se utilizó la entrevista no estructurada; ya que fue necesario obtener algunos datos mediante conversaciones con los ingenieros además también se empleo la revisión documental debido a que fue necesario consultar algunos diarios para obtener datos de las plantas de gas combustible

  • Determinación de causas y consecuencias que pueden afectar el proceso de acondicionamiento de gas.

Para el desarrollo de este objetivo fue necesario la observación directa; la revisión documental ya que en estas técnicas fundamentaron el desarrollo de esta investigación.

3.4 TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS:

3.3.1 TECNICAS:

Según Fidias (op.cit) dice que: "Las técnicas son los procedimientos o formas particular de obtener datos e información" (P. 65).

Las principales técnicas utilizadas en esta investigación fueron:

  • Observación Directa:

Estas técnicas se utilizaron ya que los investigadores se dirigieron al lugar del problema estudiado y realizaron observación de los hechos lo cual permitió recolectar datos relevantes para el desarrollo de la investigación. Según Arias (op.cit) La observación directa "Es la que se ejecuta en función de un objetivo específico, sin una guía prediseñada que especifiquen cuando uno de los aspectos que deben ser observadas"

  • Entrevista no Estructurada:

Está técnica se llevó a cabo mediante conversaciones con ingenieros y personal conocedor del tema con el fin de recolectar información para la realización del trabajo.

Según Hurtado, J (1998) dice que: "La entrevista no estructurada consiste en formular preguntas de manera libre, con base en las respuestas que van dando el investigador" (p.442)

  • Revisión Documental:

Esta se aplico con la finalidad de obtener información mediante la revisión de manuales, folletos, entre otros.

Según Hurtado (op.cit) Señalo que: "La revisión documental es un técnica en la cual se recure a investigación escrita, ya sea bajo la forma de datos que puedan haber sido producto de mediciones hechas por otros como textos que constituyen los eventos de estudio" (P.425)

3.3.2 INSTRUMENTOS:

Para la recopilación de la información se hizo necesario utilizar una serie de instrumentos analizados e interpretados que llevan a la realización de este trabajo.

Según Arias (Op.cit) Señalo que: "El instrumento es un dispositivo o formato que se utiliza para obtener como registrar o almacenar información" (P.67)

Los instrumentos utilizados fueron:

  • Cuaderno de notas

  • Diseño de campo

  • Computadoras

  • Pe drive

  • Textos, manuales, diarios.

CAPITULO IV

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

4.1 PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS O RESULTADOS

4.1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LA PLANTA DE ACONDICIONAMENTO DE GAS COMBUSTIBLE DEL CAMPO OPERACIONAL DACIÓN:

El propósito del Paquete de Acondicionamiento del Gas Combustible es tratar una corriente de gas seco, tomado desde la corriente debajo de un Sistema de Deshidratación de Gas TEG, a 1300 pisg y 95º F a 125º F, que pasa a través del patín de acondicionamiento de gas combustible, diseñado para cumplir las especificaciones del gas combustible de un número de metano de 70, ó más elevado, con el propósito de asegurar una operación mecánica óptima, evitando problemas de golpe de motor. El número de metano es un índice de resistencia a la detonación, similar al número de octano para combustible líquido.

La separación de componentes más elevados de hidrocarbonos se obtiene por dilatar y enfriar el gas por el efecto de Thompson. De esta manera es posible de alcanzar una temperatura de gas suficiente baja con el propósito de separar como fase líquida los hidrocarbonos más pesados.

Monografias.com

Figura N° 5. Diagrama de Proceso de Planta Acondicionadora de Gas

INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS

Al límite de batería de la salida del gas se requiere una presión de 75 psig y una temperatura mínima de 26º F.

Los hidrocarbonos líquidos separados se recalientan con el propósito de vaporizar todo el líquido y despachado al cabezal de Lp Gas (Lp gas header) a una temperatura más cercana de lo posible a la del ambiente.

Desde que la temperatura en el separador en frío es de alrededor 5º F a una presión de 670 psig, estas condiciones son favorables a las formaciones de hielo y hidratos. Los hidratos son una composición compleja de agua y hidrocarbonos. Ellos son insolubles en la fase hc y muy pegajosa, su presencia es muy peligrosa para los procesos y equipos causando obstrucciones y atascos en las líneas, válvulas y ajustes. Algunos químicos, como el metanol y los glicoles, si son agregados al gas antes de la dilatación de la válvula, trabajan como inhibidores de hidrato, y están en capacidad de prevenir sus formaciones.

La concentración inhibidora a agregar en la corriente de gas depende de la temperatura y presión final, de la cantidad de hidrocarbonos y composición, y, finalmente al contenido de agua de la corriente de gas.

Se requiere que el sistema de gas combustible opere normalmente con el gas seco (7lb de agua/MMPCD, pero es necesario que opere continuamente (por un período de hasta 5 días) con gas húmedo (hasta 83 lb de agua / MMPCD) en el caso de que la columna de deshidratación no este disponible.

El requerimiento de metano para prevención de hidratos en condiciones húmedas es más alta que en condiciones secas, por lo tanto, la tasa de dosificación de metanol en condición normal es 1.8gph (para gas seco) 4.5 gph (para gas húmedo) el requerimiento de metanol sube a 3.0 y 4.5 gph.

La bomba de inyección tiene la capacidad de 9 gph.

La corriente de gas de alimentación de alta presión (1300 psig) entra en el pre-calentador de gas combustible (E-20006) donde está ligeramente refrigerada. El flujo de salida está dirigido primordialmente al Intercambiador de Gas Combustible (E-20004) y luego se reduce la presión a través de la válvula de expansión principal (PV-602) a 670 psig. El condensado producido es separado de la fase de gas en el Separador en Frío (V-20004).

El Separador en Frío es cilíndrico de 97" de altura y de un diámetro exterior de 24" para la Unidad V-20004 un recipiente bridado en el tope.

El gas de alimentación entra al lado del recipiente a 40" desde la parte superior del recipiente y sube a lo largo del recipiente hacia la parte superior. Debido al ancho diámetro, se reduce la velocidad media, permitiendo caer las gótitas de líquido en una dimensión adecuada. En la parte superior del recipiente esta instalado un demister, donde las gotitas más pequeñas se unen para una colisión mecánica, creciendo hasta alcanzar el tamaño crítico para caer en el fondo del recipiente.

El gas frío sale de la cima del recipiente con un arrastre de gotitas líquidas (liquid droplet entrainment) menos de 0.1 USgal/MMPCD.

La parte inferior del recipiente esta destinado a recuperar el condensado descargado por un sistema de control (LIC-608)

El gas frío resultante (5° F a 670 psig) fluye en el lado de la carcaza del Intercambiador de Gas combustible (E-20004) bajo control de temperatura (TV-605) donde se enfría con el gas de entrada que pasa por el lado del tubo. Después de una expansión a 75 psig en la válvula PV-607, el gas condicionado es enviado a la estación de compresión.

El condensado separado, al fluir en el pre-calentador de Gas, parcialmente se evapora, enfriando ligeramente el gas de alimentación de alta presión al pasar por el lado del tubo, y luego, fluye a través de la válvula LV-606, se expande a 90 psig y luego se evaporiza. Finalmente, el condensado pasa al Vaporizador de Ambiente (E-20005), donde es calentado por medio de convección natural con aire ambiental.

El Metanol debe ser inyectado antes de las válvulas PV-602 y LV-606 para evitar formación de hidratos y hielo que puede llevar al tapado de líneas.

4.1.2 DETERMINAR LAS CAUSAS Y CONSECUENCIAS QUE PUEDEN AFECTAR EL PROCESO DE ACONDICIONAMIENTO DE GAS COMBUSTIBLE DEL CAMPO OPERACIONAL DACIÓN

  • En el mes de Julio y Septiembre la presión de gas de entrada (1300psig) proveniente de la deshidratadora de gas se mantuvo. A diferencia del mes de agosto se observo una desviación en la presión (1.175,90 psig, baja presión de entrada), debido a los trabajos de mantenimiento realizados a la deshidatadora por lo cual se saco de servicio la planta acondicionadora de gas. Esto justifica la baja presión de entrada de dicho mes.

  • Se observo inestabilidad en los parámetros, de presión y temperatura en la planta acondicionadora de gas debido a la deficiencia funcionamiento de la válvula de expansión del separador frío, y de la bomba de inyección de metanol, la cual se presume que no inyecta la cantidad necesaria de metanol y como consecuencia se formen hidratos en el sistema interno de la planta.

  • Debido a los frecuentes paros en la deshidatadora, y arrastre de TEG en el gas de entrada a la planta acondicionadora de gas se posibilitan la formación de espuma, taponamiento, entrada de sólido y formación de hidratos en el sistema. Esto puede ocasionar desviaciones en la operación normal.

  • En los dos últimos meses la deshidratadora se ha parado frecuentemente y en consecuencia el rendimiento de metanol en condiciones húmedas (deshidratadora fuera de servicio) es mas alta que en condiciones secas ( deshidratadora en servicio gas a la salida máximo 7lb de agua MMPCD). La taza de dosificación de metanol normal (desihdratadora en servicio) debe ser de 44 Usgal/día, y para cuando la deshidratadora este fuera de servicio la taza de dosificación de metanol se requiere incrementar 78 y 108 Usgal/día. Por lo tanto la bomba de inyección de metanol presenta ineficiencia de trabajo y esto no se cumple. Y por consiguiente se forman hidratos en la tubería y los mismo afectan e incrementan la temperatura del separador frío.

  • Debido a que la temperatura de 5 °F es la que garantiza que las fracciones pesadas (C4+) sean separadas del gas y se eleve el numero de metano por encima de 70, y que la separación de los componentes pesados es obtenida mediante la expansión y enfriamiento del gas debido al efecto Joule Thompson. Y en los dos últimos meses se observo un incremento de temperatura en el separador frío de 26 y 28 °F, por lo que se presume que no se tiene un gas en especificación, y esto es lo que podría estar ocasionando problemas de detonación en los motocompresores.

La excesiva presencia de espuma en el sistema de drenaje del separador frío 36-V-20004, y del precalentador de gas 36-E-20006, puede causar problemas de control de nivel del separador frío y baja eficiencia en el intercambio de lado frío del precalentador, existe alta posibilidad de arrastre de alto contendido de TEG en el gas de entrada de la plata acondicionadora de gas. Ya que en el mes de septiembre se dreno la presencia de espuma en la unidad.

ANALIZAR LAS VARIABLES DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE ACONDICIONAMIENTO DE GAS COMBUSTIBLOE DEL CAMPO DACIÓN

El sistema de metanol consiste de un tanque de almacenamiento y de una bomba accionada por aire, utilizado para suministrar metanol como inhibidor de hidratos en la entrada del Separador en frío a 1300 psig de presión diferencial. Las capacidades de la bomba y el tanque de almacenamiento son 9.08 US gal/h de diseño y 400 US galones (capacidad de rendimiento) respectivamente, y son capaces de cubrir ambos casos de operaciones (gas seco y húmedo, incluyendo el rechazo (turndown). La inyección de metanol puede arrancar manualmente.

CAPÍTULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE LA INVESTIGACIÓN

5.1 PRESENTACIÓN DE LAS CONCLUSIONES

  • Se determino fluctuaciones de temperatura en el separador frío 26 y 28 °F, esto podría deberse a obstrucciones de los tubos (hidratos), lo cual se presume estar ocasionando ineficiencia en el sistema.

  • Se observo inestabilidad en los parámetros de volumen, presión y temperatura debido a la ineficiencia de la válvula de expansión del separador frío, y de la bomba de inyección de metanol.

  • En el mes de septiembre se dreno la planta acondicionadora de gas, en la cual se observo espuma en la salida de la unidad, y se presume arrastre de TEG del gas proveniente de la deshidratadora de gas.

  • Debido al alto incremento de temperatura en el separador frío, se presume que no se tiene un gas en especificación el cual podría estar ocasionando problemas de detonación en los motocompresores.

  • Se determino que debido a los frecuentes paros en la deshidratadora de gas, condicionan la formación de hidratos (Hidrocarburos + CO2), en el lado frío del intercambiador E-20004, generando congelamiento en el interior de los tubos.

  • Se observo que el separador frío esta presentando problemas en el control de nivel por la presencia de espuma.

  • Se determino que la bomba de inyección de metanol esta presentando problemas por fugas debido a posibles dañas internos de sus componentes.

5.2 RECOMENDACIONES

  • Realizar mantenimiento a la planta a la planta acondicionadora de gas para evitar posibles fluctuaciones por formación de hidratos.

  • Reemplazar la bomba de inyección de metanol, para evitar la formación de hidratos y inyectar dosis adecuada de metanol requerida por la planta.

  • Mantener un buen funcionamiento de la válvula de expansión, así como de los intercambiadores, para obtener un gas combustible en especificación.

  • Evaluar la posible conexión de una bomba de inyección de metanol en la corriente de gas de entrada, y otra en la en la válvula de expansión. Una bomba en cada punto ya que se encuentran dos bombas en sitio y de esta manera hacer mas eficiente la inyección de metanol.

  • Evaluar condiciones de operación de la deshidratadora, frecuencia de paros y arrastre de TEG y del gas de entrada a la planta acondicionadora de gas, que pueden ocasionar la formación de espuma, taponamiento, entrada de sólidos y formación de hidratos.

  • Mantener la inyección continua del metanol, en la corriente de gas de entrada en la planta acondicionadora de gas. Para que no se formen hidratos en el lado frío del intercambiador.

BIBLIOGRAFÍA

  • 1. HERNANDEZ, Roberto. Metodología de la Investigación 3ra Edición. McGraw-Hill. 2003.

  • 2. SABINO, Carlos. El proceso de Investigación 2da Edición. Editorial Panapo. Caracas Venezuela. 1992.

  • 3. Sampieri, R. (2003). Metodología de la investigación. 3era edición.

  • 4. Normas Covenin 3049-93.

ANEXOS

Monografias.com

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Anexo N° 1. Hidratos presesntes en la Planta Acondicionadora de Gas Combustible.

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Anexo N° 2. Planta Acondicionadora de Gas

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Anexo N° 3. Intercambiador de Calor

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Anexo N° 4. Separador Frío

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Anexo N° 5. Tanque de Almacenamiento de Metanol

Monografias.com

Anexo N° 6. Bomba de Inyección de Metanol

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Anexo N° 7. Enfriador gas combustible

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Anexo N° 8. Válvula de Expansión

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Anexo N° 9. Motocompresor

 

 

 

Autor:

Rodríguez B. Axel R.

Rodríguez H. Wilmer J.

Instituto Universitario de Tecnología de Administración Industrial

IUTA. Sede Nacional Anaco

Monografias.com

Tutor: Ing. Carlos Díaz

Anaco, mayo de 2010

Trabajo Especial de Grado presentado como requisito parcial para aprobar el Título de Técnico Superior Universitario en la especialidad de Petróleo.

Partes: 1, 2


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