¿QUE ES SIMULADOR?

Simuladores: Son objetos de aprendizaje que mediante un programa de software, intentan modelar parte de una réplica de los fenómenos de la realidad y su propósito es que el usuario construya conocimiento a partir del trabajo exploratorio, la inferencia y el aprendizaje por descubrimiento. Los simuladores se desarrollan en un entorno interactivo, que permite al usuario modificar parámetros y ver cómo reacciona el sistema ante el cambio producido.

Un simulador es un aparato que permite la simulación de un sistema, reproduciendo su comportamiento. Los simuladores reproducen sensaciones que en realidad no están sucediendo.

La simulación de sistemas implica la construcción de modelos. El objetivo es averiguar qué pasaría en el sistema si acontecieran determinadas hipótesis. Desde muy antiguo la humanidad ha intentado adivinar el futuro. Ha querido conocer qué va a pasar cuando suceda un determinado hecho histórico.

¿FUNCION QUE CUMPLE LOS SIMULADORES?

La simulación ofrece, sobre bases ciertas, esa predicción del futuro, condicionada a supuestos previos.

Para ello se construyen los modelos, normalmente una simplificación de la realidad. Surgen de un análisis de todas las variables intervinientes en el sistema y de las relaciones que se descubren existen entre ellas.

Es una abstracción de la realidad.

Es una representación de la realidad que ayuda a entender cómo funciona.

Es una construcción intelectual y descriptiva de una entidad en la cual un observador tiene interés.

Se construyen para ser transmitidos.

Supuestos simples son usados para capturar el comportamiento importante.

¿PORQUE ES NECESARIO LOS USOS DE LOS SIMULADORES?

Un modelo de simulación es un sistema desarrollado para entender la realidad y en consecuencia para modificarla. No es posible modificar la realidad, en cierta dirección, si es que no se dispone de un modelo que la interprete.

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¿EN QUE ACTIVIDADES, PROCESOS DE PRODUCCION SE UTILIZAN?

La gama de simuladores convencionales DrillSIM desarrollados y fabricados por Drilling Systems son una solución para entrenamiento avanzada que cumple con los requerimientos de los Operadores, Contratistas de Perforación, Compañías de Servicio, Escuelas de Entrenamiento y Universidades de Ingeniería Petrolera para ambos ambientes operacionales mar y tierra.

Es aplicable para entrenamiento de Ingenieros de niveles básicos o avanzados, DrillSIM se puede utilizar para capacitación individual o cuadrillas completas, además se cuenta con la certificación de control de pozo reconocida mundialmente. El simulador DrillSIM-5000 completo, es ideal para el entrenamiento de personal en la operación del equipo, perforación avanzada y técnicas de ingeniería de control de pozo, mientras las versiones portátiles son una alternativa económica, donde presupuestos o instalaciones son limitados. Ambos portátiles DrillSIM-50 y DrillSIM-20 son apropiados para operación en línea con un instructor ambulante. El Simulador DrillSIM-6000 es para el manejo de tubería automatizado, perforación y control del pozo conforme a los diseños de equipos modernos.

Los simuladores se utilizan cada vez más para la predicción, la toma de decisiones, la formación y entrenamiento de profesionales en diversos campos. La visualización dinámica forma parte nuclear de la mayoría de ellas.

La complejidad creciente de la tecnología y del mercado, junto con la necesidad de tomar decisiones informadas de forma ágil sabiendo los resultados probables de nuestros actos, ha dado lugar a la aparición de numerosos simuladores. Otros fenómenos de gran complejidad como la meteorología o la física nuclear hacen necesario el uso de simuladores para poder predecir su comportamiento, especialmente en situaciones inusuales o peligrosas.

Hay muchos ejemplos, que van desde los simuladores de vuelo, utilizados para el entrenamiento profesional de pilotos comerciales y militares  o como juegos ( X -plane  , MS Flight Simulator ), pasando por los financieros y de mercadotecnia, los simuladores de procesos productivos o urbanísticos, hasta los simuladores científicos que se ocupan de predecir aspectos tan prácticos como la meteorología o tan exóticos como la colisión entre dos galaxias.

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NOTICIA DE CUBA. PARA QUE OCUPAN UN SIMULADOR DE PERFORACION:

Expertos cubanos y extranjeros instalan en la occidental provincia de Matanzas un nuevo simulador para la capacitación en perforación petrolera.la incorporación del simulador forma parte de las políticas y estrategias diseñadas en Cuba para potenciar la perforación de crudo.

El país invirtió cuantiosos recursos financieros y materiales requeridos para su instalación y puesta en marcha, con el objetivo de asegurar el entrenamiento de quienes tienen la responsabilidad de la exploración y producción del petróleo. Según el instructor, no se trata de un simple simulador portátil de perforación, como el que existía anteriormente, pues este nuevo equipamiento es fijo, de mayor amplitud y permite ofrecer una preparación más completa de los estudiantes.

¿SI TU TIENES UN SIMULADOR PROPIO CUALES SON LOS PASOS A SEGUIR?

Una plataforma grafica de simulación o simulador permite reproducir el comportamiento de un sistema mediante las ecuaciones matemáticas que lo describen, y brindar un ambiente gráfico de interpretación de datos dependientes de los estímulos internos y externos, para que el usuario final entienda dicho comportamiento. Por esta razón los simuladores son herramientas utilizadas en el diseño y creación de prototipos.

La evolución de los simuladores se ha dado en función a los avances en las computadoras y en los lenguajes de programación; los simuladores actualmente son una herramienta poderosa, exacta y amigable en la interacción con el usuario. Es importante recalcar que un simulador es una herramienta que requiere del modelo dinámico del sistema y de una estructura de control que nos permita realizar correctamente la tarea asignada. A continuación se enumeran los pasos necesarios para desarrollar un simulador dedicado a un prototipo:

1. Análisis geométrico del sistema (cinemática directa e inversa).

2. Obtención del modelo dinámico aplicando el análisis geométrico.

3. Propuesta y análisis de una estructura de control.

4. Bosquejo del sistema utilizando software de diseño asistido por computadora (AutoCAD).

5. Programación del modelo dinámico y el control en una plataforma de programación (Visual C++).

6. Evaluación del simulador mediante el desarrollo de pruebas controladas.

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EJEMPLOS DE SIMULADORES EN LA INDUSTRIA PETROLERA:

MAQUINAS PARA LA SIMULACION DE UNA PERFORACION DE POZO.

1.-CONSOLA TALADRADORA.

2.- CONSOLA SUPERIOR PARA LA IMPULSION.

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INTERFASES DEL PROGRAMA.

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Este es un experimento para la simulación de una perforación.

Simulador de reventón de un pozo de petróleo

Esta experiencia ilustra uno de los mayores riesgos en la perforación de un pozo de petróleo, un reventón, que ocurre cuando la presión del gas dentro del pozo repentinamente expulsa el petróleo hacia afuera con gran fuerza. Esta demostración, y la animación correspondiente, ilustra cómo ocurre un reventón y cómo se puede prevenir.

El experimento también destaca factores que deben considerarse al perforar un pozo petrolífero: lodo de perforación, prevención de reventones, presión hidrostática, equilibrio de presión, compresibilidad del gas y densidad.

Herramientas y materiales

Tubo de vinilo transparente con un diámetro interno de 6 mm (0,2 pulgadas)

Tubo de vinilo transparente con un diámetro externo de 6 mm (0,2 pulgadas)

Globos Tabla de madera de 1 m (3,3 pies) × 20 cm

(8 pulg.) Grapas de cables Cinta métrica de carpintería Tubo de rollo de película o un recipiente

pequeño de plástico Relleno de espuma Conexión en cruz de bronce de 6 mm

(0,2 pulgadas) Válvula de aguja Inflador de bicicleta Cinta para ductos Agua Sal Balanza de cocina Embudo pequeño

Procedimiento

El modelo se construye con materiales comúnmente disponibles, que se pueden encontrar en ferreterías o tiendas similares. El diagrama muestra cómo armarlo. El tubo de vinilo transparente de 6 mm de diámetro interno simula ser un pozo petrolífero.

El globo es el yacimiento petrolífero. Usé los tubos transparentes más grandes (de 6 mm de diámetro

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externo) de la bomba de aire de un acuario para el manómetro, o indicador de presión, aunque origina un pequeño error capilar.

Pueden utilizarse tubos más grandes, pero no demasiado, ya que la preparación no será práctica.Fijé los tubos al panel con grapas redondas. Las cintas métricas de carpintería sirvieron como escalas graduadas para medir el nivel del agua en el pozo y en el indicador de presión.

El pozo y el indicador de presión deben estar cuidadosamente alineados al mismo punto de referencia horizontal. Usé un tubo de rollo de película o pequeño recipiente de plástico como tanque de agua para el manómetro. Puse una capa de relleno grueso de espuma en la tapa e introduje los tubos del pozo y del indicador de presión a través de la tapa y el relleno grueso de espuma para evitar la entrada de aire. Luego, uní el tubo del pozo y el globo del yacimiento a la conexión en cruz de 6 mm y la válvula de aguja.

Se necesitará un poco de creatividad para que las conexiones sean herméticas con algunos ajustes improvisados. La cinta para ductos o las bandas elásticas puede utilizarse para estas uniones. Si se hará este proyecto en un aula, se recomienda ensayarlo antes para familiarizarse con los posibles errores de una preparación tan simple.

Experimento N. º 1

1. Cierra la válvula de aguja. Llena el tubo simulando el pozo con agua dulce hasta el borde superior. También llena el tanque del indicador de presión con agua dulce.

2. Usa el inflador para que el nivel de agua en el indicador de presión llegue justo por debajo del nivel de agua en el tubo del pozo. Si el globo se infla demasiado, coloca dos globos, uno dentro del otro.

3. Detén el bombeo y asegúrate de que no haya fugas. Abre la válvula de aguja suavemente. El nivel del agua en el pozo descenderá levemente hasta la misma altura del nivel del indicador de presión. En este momento estamos en equilibrio. La presión hidrostática de la columna de agua en el pozo coincide exactamente con la presión del yacimiento y mantiene los fluidos (en este caso, el aire) en su lugar.Marca el nivel exacto en la cinta del indicadorde presión para futura referencia. Si el nivel desciende muy por debajo del borde del tubo del pozo, cierra la válvula de aguja, rellena el pozo y aplica una presión levemente más alta antes de volver a abrir la válvula de aguja.

4. Ahora simulemos un desequilibrio. Presiona suavemente el globo (aumentando así levemente la presión del yacimiento) y observa la primera burbuja de aire que ingresa al tubo. Observa cómo aumenta su tamaño a medida que sube por el tubo, mientras que disminuye la presión hidrostática.

5. El aumento de volumen de la burbuja de aire desplaza el agua, la cual se derrama fuera del tubo del pozo. Debido a que la cantidad de agua en el pozo disminuye, también baja la presión hidrostática y entra más aire en el tubo. De esta forma, más agua es desplazada y muy rápidamente, ¡toda el agua se habrá derramado salpicando a todos los que estén alrededor.Esta situación bien podría suceder mientras se está perforando un pozo de petróleo, y provocar un reventón con consecuencias catastróficas. En realidad, las perforaciones primitivas consistían en martillar una estaca en la tierra hasta dar con el yacimiento y hacer brotar el fluido. Además de ser peligrosa, poco económica y contaminante, esta técnica, o mejor dicho esta falta de técnica, sólo podía usarse en pozos de escasa profundidad. En la técnica de perforación rotatoria moderna, se usa un lodo especialmente formulado para mantener los fluidos del yacimiento en su lugar. El lodo también tiene otras funciones. El lodo de perforación se hace circular constantemente dentro el pozo a través de la tubería de perforación y fuera del pozo a través del espacio anular entre la tubería de perforación y el pozo. El fluido de perforación que vuelve se controla continuamente para poder detectar la presencia de gas.

Si se detecta gas, el perforador inmediatamente baja la tubería de perforación tan profundo como sea posible y la sujeta con el preventor de reventones, y detiene así la pérdida del fluido del pozo. Luego, se inyecta lodo de más alta densidad a través de la tubería de perforación y se obstruye el fluido anular

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para sacar el gas y el lodo más liviano a la vez que se mantiene la presión. El lodo más pesado baja por la tubería de perforación y sube a través del espacio anular. A medida que la columna de lodo se vuelve más pesada, se detectan menos cantidades de gas en la superficie. Una vez que el lodo más pesado está en su sitio y los fluidos del yacimiento están contenidos, se abren los obturadores y se reanuda la perforación. También podemos mostrar esto en nuestro simulador.

Experimento N. º 2

1. Coloca un recipiente de suficiente capacidad para el líquido requerido para llenar el tubo del pozo en la balanza de la cocina y colócala en cero. Llénalo con agua y pésalo.

2. Agrégale sal hasta que su peso aumente en un 5 % ó 10 %. Revuelve para disolver completamente la sal.

3. Cierra la válvula de aguja y llena el tubo del pozo con el agua salada.4. Haz funcionar la bomba hasta que el nivel del tubo del indicador de presión sea un 5 % ó 10 %

más alto que en el Experimento 1, de acuerdo con la cantidad de sal agregada en el paso 2.5. Abre la válvula de aguja lentamente y observa cómo una columna más corta de un fluido más

pesado o más denso en el pozo equilibra una columna más alta de un fluido más liviano en el tubo indicador de presión.

6. Si las burbujas de aire entran en el pozo, esto significa que la presión es muy alta; has bombeado demasiado y el nivel del indicador de presión está demasiado elevado. Por el contrario, si el fluido del tubo del pozo se pierde, esto significa que el yacimiento está sobrecompensado; la presión en el pozo es demasiado alta. (Ten en cuenta que es inevitable que se dé una pequeña pérdida debido a la precisión relativamente baja de nuestras mediciones).

7. Estamos nuevamente en equilibrio y una pequeña presión sobre el globo producirá el mismo resultado que en el Experimento 1.

Información adicional Simulador de reventón de un pozo de petróleo

Es fácil inferir que, para perforar sin riesgos, la presión hidrostática ejercida por la columna del lodo de perforación debe sobrecompensar levemente la presión del yacimiento. Pero esta presión sólo puede predecirse con certeza antes de perforar; por lo tanto, necesitamos desarrollar un margen de seguridad. También hemos visto que la sobrecompensación en la columna del pozo provoca la pérdida de fluido en el yacimiento. Esto también es peligroso porque producirá un equilibrio, que es el paso previo al reventón. Para evitar esta situación, se formulan lodos de perforación para tapar los poros del yacimiento. Partes de los elementos más fluidos, conocidos como filtrados, se filtran en los poros del yacimiento. Las partículas sólidas en suspensión más grandes bloquean los poros y forman lo que se conoce como costra de lodo, que evita el ingreso de más fluidos al yacimiento. La pérdida de fluidos de perforación también es un parámetro que se controla atentamente durante la perforación del pozo de petróleo.

BIBLIOGRAFIA. http://www.planetseed.com/es/node/19971

http://www.mecamex.net/anterior/cong06/articulos/60705final.pdf

http://www.aves.edu.co/ovaunicor/recursos/1/index_Simulacion_por_computador.pdf

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