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EFECTOS Y GESTIÓN DE LA ACTIVIDAD DE RAYOS EN LA PRODUCCIÓN PETROLERA EN

COLOMBIA

Daniel Aranguren, Jamer González, Soley Cruz, Juan Inampués, Andrés Osorio, Juan F. Cadavid, Vladimir Murillo, Roberto Robles, Mauricio Cogua, Fredy Ruiz, William Bonilla, Rafael Largo, John

Oviedo

KERAUNOS - ECOPETROL

Jornadas Técnicas de Transmisión 2018

CONTENIDO

• INTRODUCCIÓN

• RIESGO POR RAYOS EN EL SECTOR PETROLERO

• GESTIÓN DEL RIESGO POR RAYOS

• PREGUNTAS


INTRODUCCIÓN:

Actividad de rayos

•Albrecht et al. (NASA, 2016):

• 3 de los 11 lugares de mayor concentración de rayos en el mundo están ubicados en

Colombia.

• 7 de los 10 lugares de mayor concentración de rayos en Sur América están ubicados en

Colombia.


INTRODUCCIÓN:

Actividad de rayos

“Las magnitudes de los parámetros de la descarga eléctrica atmosférica utilizados en aplicaciones en

ingeniería (Nivel Ceráuneo, Densidad de Rayos a Tierra, Polaridad, Corriente de Retorno de Rayo y Rata

de Ascenso de la Corriente de Rayo) varían espacial y temporalmente. ”

Horacio Torres, “El Rayo. Mitos, leyendas, ciencia y tecnología”, Ed. UNIBIBLOS, Bogotá, 2002


INTRODUCCIÓN:

Monitoreo en tiempo real

Monitoreo en tiempo real de la actividad eléctrica atmosférica por medio de la Red Colombiana de Detección Total

de Rayos (CTLDS) y molinos de campo eléctrico. Más de 14 millones de registro por año.


Episodios de tormenta severa en Colombia

Actividad de rayos multianual

225 días tuvieron características de “severo” (Tasa de rayos mayor a 60 rayos/min)

INTRODUCCIÓN:

Tormentas severas


¿Que es un evento “severo”?

Podemos relacionarlo con “Fuerza mayor”

- Irresistible

- Impredecible

Evento más severo registrado:

Fecha: 20-09-2016

Tasa de rayos máxima: 549 rayos/minuto

Hora tasa de rayos máxima: 11:37 p.m.

Área de incidencia: 373.000 km2

aproximadamente.

Duración: 17 horas.

Tormenta severa del 20/09/2016.

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All < 500 msnm 500 - 1000 msnm1000 - 2000 msnm 2000 - 3000 msnm > 3000 msnm

INTRODUCCIÓN:

Tormentas severas


Episodios de tormenta severa en Colombia

Actividad de rayos horaria y mensual

Fenómeno permanente!!!

INTRODUCCIÓN:

Tormentas severas


INTRODUCCIÓN:

Gestión de riesgos

Objetivo:

La optimización de inversiones para la adaptación de los sistemas

eléctricos a las amenazas asociadas a fenómenos naturales.

LEY 1523 DE 2012

(Abril 24)

Por la cual se adopta la política nacional de gestión del riesgo de desastres y se

establece el Sistema Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres y se dictan

otras disposiciones

“Principio de igualdad”

“Principio de solidaridad social”

“Principio de precaución”

“Principio de oportuna información”

“Principio de concurrencia”

“Adaptación”

“Cambio climático”

“Amenaza”

“Análisis y evaluación del riesgo”

“Gestión del riesgo”


INTRODUCCIÓN:

Big Data

XMInterrupciones por

transformador o

alimentador

IDEAM, SIATA,

IDIGER,

AEROCIVIL, etc. Amenazas

Sistemas de Alertas

Tempranas

CREGBase de datos SUI

Otras bases de datos

Indicadores de

calidad

KERAUN

OSAmenaza de

tiempo severo

Indisponibilidad

Redes y usuarios

Externalidades

OR

Power Quality /

Power Reliability

Sistemas

de

Información

del OR

DANE,

IGAC, SGCNivel de ruralidad,

densidad

poblacional,

amenazas


RIESGO POR RAYOS EN EL SECTOR PETROLERO:

Análisis de riesgo

Los campos de mayor producción petrolera presentan

los mayores riesgos de afectación por rayos en sus

redes eléctricas.

Ejemplo: Campo Rubiales, Castilla, Chichimene,

Casabe, Cantagallo, etc.



Número de eventos peligrosos

Número de eventos peligrosos (rayos que pueden causar fallas en las redes eléctricas) en los

campos petroleros más representativos del país.

1

1

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772

385

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rayo

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Campos

Riesgo 3 Riesgo 2 Riesgo 1



Producción diferida por rayos

Relación directa entre fallas del suministro de energía con la actividad de rayos

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m.

Mile

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las

Hora

Fallas Rayos



Producción diferida por rayos

En el periodo Septiembre 2017 a Mayo 2018, las descargas atmosféricas han ocasionado 64.547 barriles diferidos.

Lo que representa el 41% de la producción diferida asociada a fallas de las líneas de distribución interna.

48%

34%

67%

37%

29%7%

17%

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sep.-17 oct.-17 nov.-17 dic.-17 ene.-18 feb.-18 mar.-18 abr.-18 may.-18

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Mes

Fauna Flora Interrupciones por descargas atmosféricas Otras causas Diferidas


GESTIÓN DEL RIESGO POR RAYOS:

Monitoreo de la actividad de rayos

Monitoreo en tiempo real de la actividad eléctrica atmosférica en todos los

campos por medio de la Red Colombiana de Detección Total de Rayos

(CTLDS) y molinos de campo eléctrico.



Estudios especializados

Caracterización del fenómeno del rayo en todos los campos del país.

Mapa de Densidad de Descargas a

Tierra (Rayos/km2-año)Mapa de Nivel Ceráunico (Días de

tormentas eléctricas al año)




Incidencia de rayos cercanos

35203255

633

970

1645

250482

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13.2 kV 34.5 kV 115 kV

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km]

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Nivel de

aislamiento (kV)

Núm

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Nivel de Aislamiento

Mejora del Sistema

de puesta a Tierra o

implementación de

Descargadores

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Estado Mejorado +-




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Fre

cuen

cia

de

Fla

meo

Estructuras

M1 DST NC M2 DST 500m M3 RPT 20 Ω M4 CB 210 kV Caso Base

Para el análisis de impactos indirectos se simulan miles de rayos,

con tiempos de frente, corriente y posiciones aleatorias. Esto

permite obtener una estadística confiable de los nodos más

susceptibles a fallas por sobretensiones inducidas.

Esta metodología es única y de alto valor para detectar las zonas

críticas a lo largo de todo el circuito en cuanto a impactos

indirectos.




La simulación arroja la frecuencia con que se presentarían

flameos (fallas) en cada uno de los miles de nodos de la red,

en una proyección entre 5 y 30 años a futuro.

Cada curva pertenece a un nodo real de la red e ilustra la probabilidad

acumulada de ocurrencia de flameos en el periodo proyectado

(décadas).



Seguimiento y control de confiabilidad eléctrica



Plataforma de información de confiabilidad

CTLDSColombian Total Lightning Detection System

EFMSensores de Campo Electrostático

LINET server

Localización de rayos

PRETHOR server

Formación de

tormenta

Local

server

KERAUNOS CENTRAL

SERVER

services

Gerencia BGerencia A

KERAUNOS DATA

CENTER

DATA SERVER

Sistemas eléctricos

Ecopetrol

otros

Plataforma

PredicTHOR

Plataforma

LINETview

Plataforma

PreThorvie

w

Otros sistemas de

información

meteorológica

Starnet, Radar, LMA

• Información de

redes eléctricas

• Fallas

• Afectación (diferidas)

• Confiabilidad

• Riesgo

• Monitoreo y alertas

• Desempeño de soluciones

• Degradación de equipos

• Boletines periódicos

• Informes gerenciales

Últimos eventos

2018-05-17 15: 00 Actividad de rayos sobre el circuito Y

2018-05-17 15: 00 Actividad de rayos sobre el circuito X

2018-05-17 15:12 Pronostico de tormentas eléctricas y de tormentas severas.2018-05-17 15: 00 Falla del circuito X

PredicThorEnergy Usuario: Ecopetrol

Inicio RiesgoHistóricos de

afectaciónConfiabilidad

Sistemas Eléctricos

Alertas

12:01:25 am2018-05-25

Cargar información:

Descargar información:

Fallas

DPS

Circuitos

e-mail

Reportes

Información:

• Linet

• Prethor

• Radar meteorológico

Sistemas

• VRC:

• Línea ISA 230 kV

• Línea 1_115 kV

• Línea 2_115 kV

• GMA:

• GRI:

• GCT:

• La Cira

• Líneas TB

• Líneas SS

• Líneas L12

• Líneas L11

• Líneas L10

• Líneas L9

• Líneas L7

• Líneas L6

• Cto Llana

• Cto Cira A

• Cto Cira B

• Cto Norte

• Cto Sur

• Cto Oriental

• Cto West

• Cto Horca

• Infantas

• Teca

• GCU:

• VRS

• VRO

• VRE

Detección Configuración Salir

Tipo de reporte:

Boletín

Diario:

Semanal:

Mensual:

Anual:

Gerencial:

Análisis:

Riesgo

Históricos de afectación

Confiabilidad

Sistemas eléctricos

Alertas

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