CD-7252

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I 
 
 
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL 
FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA Y 
PETRÓLEOS 
 
OPTIMIZACIÓN DEL TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS EN EL 
OCP MEDIANTE EL ANÁLISIS TERMODINÁMICO DE LOS 
MOTORES DE BOMBEO. 
 
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIEROS EN 
PETRÓLEOS 
 
LIZETH FERNANDA FUERES FUERES 
lizethfueres@yahoo.com 
ANDRÉS IVÁN MORENO ZALME 
andres_imz@hotmail.com 
 
 
DIRECTOR: ING. ÁLVARO GALLEGOS 
alvaro.gallegos@epn.edu.ec 
 
 
Quito, Julio 2016 
II 
 
 
DECLARACIÓN 
 
Nosotros, Lizeth Fernanda Fueres Fueres, Andrés Iván Moreno Zalme, 
declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que 
no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, 
que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este 
documento. 
 
A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad 
intelectual correspondiente a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, 
según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por 
la normativa institucional vigente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LIZETH FERNANDA 
FUERES FUERES 
ANDRÉS IVÁN 
MORENO ZALME 
III 
 
 
 
CERTIFICACIÓN 
 
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Lizeth Fernanda Fueres 
Fueres y Andrés Iván Moreno Zalme, bajo mi supervisión. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ING. ÁLVARO VINICIO GALLEGOS ERAS 
DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN 
 
 
IV 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
A Dios, por haberme guiado y protegido a lo largo de mi carrera, por ser mi 
fortaleza en los momentos más difíciles de mi vida y por enseñarme el camino 
correcto que debo seguir. 
A mi madre Zoilita y hermana Paola, por el amor que me dan cada día, son el 
motor que me impulsa a seguir adelante cuando más lo necesito. 
A Marcita por el ánimo de sus palabras y por brindarme consejos a lo largo de mi 
vida. 
A mi novio Andrés por tanta bondad y tanta calidad de vida, pero sobre todo por 
tanto amor. 
A los padres de mi novio Marcelo y Yolanda, por el apoyo brindado y por todos los 
momentos especiales que he vivido a su lado. 
A la empresa OCP (Oleoducto de Crudos Pesados) por darme la oportunidad de 
comenzar mi vida profesional desarrollando este proyecto, y a todos sus 
empleados, quienes en estos últimos meses fueron guía, apoyo y aliento para 
culminar con éxito este paso tan importante en mi vida. Un reconocimiento 
especial a los señores: Ing. Vicente Miranda, Ing. Edison Benavides, Ing. Ramiro 
Ramírez, por su tiempo e interés en mi trabajo. 
Al Ingeniero Ángel Hurtado por habernos ayudado con sus conocimientos y 
experiencia y sobre todo a ver confiado en nosotros. 
A nuestro director Ing. Álvaro Gallegos, por habernos ayudado con sus 
conocimientos. 
A la Escuela Politécnica Nacional, por brindarme sus conocimientos para mi 
formación profesional. 
Lizeth Fernanda 
V 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
A Dios y la Dolorosa, por guiar y cuidar mí camino y acompañarme en cada etapa 
de mi vida. 
A mis padres Marcelo y Yolanda, por siempre apoyarme, estar conmigo para 
ayudarme cuando los necesite y brindarme su amor incondicional. 
A mi hermano Diego, por su apoyo moral y cariño. 
A mi novia Liz, por sus palabras para superarnos día a día, todos los momentos y 
experiencias que compartimos a lo largo de este tiempo y por el amor entregado. 
A mi abuelito y mis abuelitas, por su aliento constante y su fe en mí. 
A toda mi familia, por los momentos que hemos pasado y estar siempre 
presentes. 
A la familia de mi novia Zoilita y Pao, por su apoyo y los momentos que hemos 
pasado. 
Al Ingeniero Ángel Hurtado, por la confianza entregada hacia nosotros para 
realizar el proyecto y brindarnos su conocimiento. 
A la empresa Oleoducto de Crudos Pesados, por la colaboración y entregarnos 
todas las facilidades para poder desarrollar el proyecto. 
A la estación Puerto Quito y todo el personal que lo conforma, por el aprecio, las 
enseñanzas que nos compartieron a lo largo de nuestra estadía; un 
agradecimiento a los Ingenieros Ramiro, Vicente, Edison y Lorenzo que nos 
ayudaron. 
A nuestro director Álvaro Gallegos, por su conocimiento y ayuda. 
A todos mis amigos y compañeros que con su amistad pudimos hacer la etapa 
universitaria más interesante. 
Andrés Iván 
VI 
 
 
DEDICATORIA 
 
A mi Madre quien ha sido mi guía. 
A mi hermana Paola por ser mi gran apoyo. 
Les dedico este trabajo como un justo reconocimiento a su sacrificio. 
 
 
 
 
Lizeth Fernanda 
VII 
 
 
DEDICATORIA 
 
A mis Padres Marcelo y Yolanda. 
A mi hermano Diego. 
A mi novia Liz. 
A mis abuelitas María Luisa y Lucy. 
A mi abuelito Iván. 
 
 
Andrés Iván 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VIII 
 
 
CONTENIDO 
 
 
CONTENIDO ....................................................................................................... VIII 
ÍNDICE DE FIGURAS ......................................................................................... XIII 
ÍNDICE DE GRÁFICOS ...................................................................................... XIV 
ÍNDICE DE TABLAS .......................................................................................... XVII 
INDICE DE ANEXOS………………………...………………………………………XVIII 
RESUMEN .......................................................................................................... XIX 
PRESENTACIÓN ................................................................................................ XXI 
CAPÍTULO 1 .......................................................................................................... 1 
INTRODUCCIÓN Y SOPORTE TÉCNICO CIENTÍFICO. ...................................... 1 
1.1 DESCRIPCIÓN DEL OLEODUCTO .............................................................. 1 
1.1.1 ESTACIONES DE BOMBEO .............................................................. 1 
1.1.1.1 Estación Amazonas (PS1) ............................................................... 1 
1.1.1.2 Estación Cayagama (PS2) .............................................................. 3 
1.1.1.3 Estación Sardinas (PS3) ................................................................. 3 
1.1.1.4 Estación Paramo (PS4) ................................................................... 4 
1.1.1.5 Sistemas Principales de una Estación de Bombeo ......................... 5 
1.1.1.5.1 Filtrado ....................................................................................... 5 
1.1.1.5.2 Calentamiento del Crudo ............................................................ 5 
1.1.1.5.3 Bomba Centrifuga ...................................................................... 5 
1.1.2 ESTACIONES REDUCTORAS ............................................................... 6 
1.1.2.1 Estación Chiquilpe (PRS1) ............................................................... 6 
1.1.2.2 Estación Puerto Quito (PRS2) .......................................................... 6 
1.1.2.3 Sistemas principales de una Estación Reductora ............................. 7 
1.1.2.3.1 Válvulas controladoras de presión .............................................. 7 
1.1.2.3.2 Tanque de alivio ......................................................................... 8 
1.1.2.3.3 Bombas de reinyección .............................................................. 8 
1.1.2.3.4 Sistemas de Generación eléctrica .............................................. 9 
1.1.3 TERMINAL MARÍTIMO ..................................................................... 10 
1.1.3.1 Almacenamiento y Carga ............................................................... 10 
1.2 ANTECEDENTES ................................................................................... 11 
IX 
 
1.2.1CONDICIONES OPERACIONALES ..................................................... 12 
1.2.1.1 Características de la Línea ............................................................. 12 
1.2.1.2 Propiedades del Crudo .................................................................. 13 
1.2.1.3 Condiciones de Operación de Presión y Temperatura .................. 13 
1.3 DESCRIPCIÓN DEL MOTOR ................................................................. 15 
1.3.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE 
COMBUSTIÓN INTERNA .............................................................................. 16 
1.3.1.1 Ciclo Mecánico .............................................................................. 18 
1.3.1.2 Motores de Cuatro Tiempos ........................................................... 18 
1.3.1.3 Motor Diesel – Ciclo Diesel ............................................................. 19 
1.3.2 DATOS DEL MOTOR ....................................................................... 22 
1.3.2.1 Diámetro del Pistón .................................................................... 22 
1.3.2.2 Carrera del Pistón ...................................................................... 22 
1.3.2.3 Relación de Compresión ............................................................... 22 
1.3.3.4 Longitud de Biela ........................................................................... 23 
1.3.3.5 Número de Revoluciones por Minuto ............................................ 23 
1.3.3.6 Constante Universal R:.................................................................. 24 
1.3.3.7 Temperatura .................................................................................. 24 
1.3.3.8 Flujo de Masa ................................................................................ 25 
1.3.3.9 Calor específico a volumen constante ........................................... 26 
1.4 PARÁMETROS TERMODINÁMICOS ..................................................... 26 
1.4.1 GAS IDEAL ....................................................................................... 26 
1.4.2 PRESIÓN .......................................................................................... 27 
1.4.3 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN .......................................... 27 
1.4.4 VOLUMEN ........................................................................................ 27 
1.4.5 CALOR ............................................................................................. 28 
1.4.6 TEMPERATURA ............................................................................... 29 
1.5 ACTIVIDADES PREVIAS A LA TOMA DE DATOS ................................ 29 
1.5.1 GESTIÓN DE SEGURIDAD ............................................................. 29 
1.5.1.1 Tipos de Permisos de Trabajo Y Certificados de Apoyo................. 29 
1.5.1.1.1 Permisos de trabajo en frío ...................................................... 29 
1.5.1.1.2 Permisos de trabajo en caliente ............................................... 30 
1.5.1.2 Análisis de Seguridad en el Trabajo (AST) ..................................... 30 
1.5.2 OVERHAUL DEL MOTOR DE BANCO ........................................... 31 
1.5.2.1 Válvula Kene .................................................................................. 31 
X 
 
1.5.2.2 Armado del motor ........................................................................... 32 
1.5.2.3 Medidas que tomar al encender el motor ....................................... 32 
1.5.3 USO DEL EQUIPO KISTLER ............................................................. 33 
1.5.3.1 Configuración ................................................................................. 33 
1.5.3.2 Medición ......................................................................................... 34 
CAPÍTULO 2 ........................................................................................................ 36 
INVESTIGACIÓN Y TOMA DE PARÁMETROS EN EL CAMPO ........................ 36 
2.1 PARÁMETROS EN CONDICIONES IDEALES ........................................... 36 
2.2 PARÁMETROS CON FALLAS INDUCIDAS ............................................... 37 
2.2.1 FALLA POR COMPRESIÓN BAJA ....................................................... 38 
2.2.2 FALLA POR FILTRO DE COMBUSTIBLE OBSTRUIDO ...................... 39 
2.2.3 FALLA POR CAÑERIA DEL INYECTOR OBSTRUIDA ........................ 40 
2.2.4 FALLA INYECTOR GOTEA DESPUES DE SU TRABAJO .................. 40 
2.2.5 FALLA POR INGRESO DE AIRE AL COMBUSTIBLE ......................... 41 
2.2.6 FALLA FILTRO AIRE OBSTRUIDO ...................................................... 42 
2.2.7 FALLA POR BATERIA DESCARGADA ................................................ 42 
2.2.8 FALLA POR CAÑERIA FLOJA O ROTA .............................................. 43 
2.2.9 FALLA SISTEMA DE INYECCION SIN PURGAR ................................ 44 
2.2.10 FALLA POR HOLGURA EXCESIVA EN LA VÁLVULA ...................... 44 
2.2.11 FALLA POR VÁLVULA TOTALMENTE CERRADA ............................ 45 
2.2.12 FALLA POR COMBUSTIBLE CONTAMINADO .................................. 46 
2.2.13 FALLA POR ESCAPE DE GASES ..................................................... 46 
CAPÍTULO 3 ........................................................................................................ 49 
DETERMINACIÓN DE CURVAS Y PARÁMETROS TERMODINÁMICOS ......... 49 
3.1 MODELO MATEMÁTICO ............................................................................ 49 
3.2 PARÁMETROS EN CONDICIONES IDEALES ........................................... 53 
3.3 FALLA POR COMPRESIÓN BAJA ............................................................. 57 
3.3.1 ANÁLISIS .............................................................................................. 59 
3.4 FALLA POR FILTRO DE COMBUSTIBLE OBSTRUIDO ............................ 60 
3.4.1 ANÁLISIS .............................................................................................. 62 
3.5 FALLA POR CAÑERIA DEL INYECTOR OBSTRUIDA .............................. 63 
3.5.1 ANÁLISIS .............................................................................................. 65 
3.6 FALLA POR INYECTOR QUE GOTEA DESPUES DE SU TRABAJO ....... 66 
3.6.1 ANÁLISIS .............................................................................................. 68 
XI 
 
3.7 FALLA POR INGRESO DE AIRE AL COMBUSTIBLE ................................ 69 
3.7.1 ANÁLISIS .............................................................................................. 71 
3.8 FALLA FILTRO AIRE OBSTRUIDO ............................................................ 72 
3.8.1 ANÁLISIS .............................................................................................. 74 
3.9 FALLA POR BATERIA DESCARGADA ...................................................... 75 
3.9.1 ANÁLISIS .............................................................................................. 77 
3.10 FALLA POR CAÑERIA FLOJA O ROTA ................................................... 78 
3.10.1 ANÁLISIS ............................................................................................ 80 
3.11 FALLA SISTEMA DE INYECCION SIN PURGAR .................................... 81 
3.11.1 ANÁLISIS ............................................................................................ 83 
3.12 FALLA POR HOLGURA EXCESIVA EN LA VÁLVULA ............................ 84 
3.12.1 ANÁLISIS ............................................................................................ 86 
3.13 FALLA POR VÁLVULA TOTALMENTE CERRADA .................................. 87 
3.13.1 ANÁLISIS ............................................................................................ 89 
3.14 FALLA POR COMBUSTIBLE CONTAMINADO ........................................90 
3.14.1 ANÁLISIS ............................................................................................ 92 
3.15 FALLAS POR ESCAPE DE GASES ......................................................... 93 
3.15.1 ANÁLISIS ............................................................................................ 95 
CAPÍTULO 4 ........................................................................................................ 97 
SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS PARA EL FUNCIONAMIENTO ................... 97 
4.1 MANTENIMIENTO FUNCIONAR HASTA FALLAR .................................... 97 
4.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO .............................................................. 97 
4.3 MANTENIMIENTO CORRECTIVO ............................................................. 99 
4.4 MANTENIMIENTO PREDICTIVO ............................................................... 99 
4.4.1 ANÁLISIS DE VIBRACIONES ............................................................ 101 
4.4.2 ANÁLISIS DE ACEITE ........................................................................ 102 
4.4.2.1 Color ............................................................................................. 103 
4.4.2.2 Emulsiones ................................................................................... 103 
4.4.2.3 Sedimentos ................................................................................... 103 
4.4.2.4 Grumos y Ojos de Pescado .......................................................... 104 
4.4.3 ULTRASONIDO .................................................................................. 104 
CAPÍTULO 5 ...................................................................................................... 106 
ANÁLISIS TÉCNICO ECONÓMICO DE LOS MOTORES OPERATIVOS ........ 106 
5.1 COSTOS DE MANTENIMIENTO SEGÚN EL TIPO DE 
MANTENIMIENTO…. ..................................................................................... 106 
XII 
 
5.2 INICIO DE LA APLICACIÓN DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO ....... 107 
5.3 SERVICIOS DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO CON ANÁLISIS 
TERMODINÁMICO ......................................................................................... 108 
5.4 ORGANIGRAMA DEL PERSONAL VINCULADO EN EL ANÁLISIS 
TERMODINÁMICO ......................................................................................... 108 
5.5 COSTOS EN EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO CON ANÁLISIS 
TERMODINÁMICO ......................................................................................... 109 
CAPÍTULO 6 ...................................................................................................... 111 
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................... 111 
6.1 CONCLUSIONES ..................................................................................... 111 
6.2 RECOMENDACIONES ............................................................................. 112 
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 114 
ANEXOS ............................................................................................................ 116 
 
 
XIII 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
 
FIGURA 1.1 PERFIL ALTIMÉTRICO DE LAS ESTACIONES DEL OCP. .............. 1 
FIGURA 1.2 ESTACIÓN AMAZONAS ................................................................... 2 
FIGURA 1.3 ESTACIÓN CAYAGAMA ................................................................... 3 
FIGURA 1.4 ESTACIÓN SARDINAS ..................................................................... 4 
FIGURA 1.5 ESTACIÓN PÁRAMO ........................................................................ 5 
FIGURA 1.6 ESTACIÓN CHIQUILPE .................................................................... 6 
FIGURA 1.7 ESTACIÓN PUERTO QUITO ............................................................ 7 
FIGURA 1.8 VÁLVULA CONTROL DE PRESIÓN ................................................. 7 
FIGURA 1.9 TANQUE DE ALIVIO ......................................................................... 8 
FIGURA 1.10 BOMBA DE REINYECCIÓN ............................................................ 9 
FIGURA 1.11 GENERACIÓN ELÉCTRICA ............................................................ 9 
FIGURA 1.12 TERMINAL MARÍTIMO .................................................................. 11 
FIGURA 1.13 DIAGRAMA DE MOTOR VISTA DESDE EL VENTILADOR .......... 16 
FIGURA 1.14 DIAGRAMA DE MOTOR VISTA DESDE EL VOLANTE ................ 16 
FIGURA 1.15 ESQUEMA BÁSICO DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA 17 
FIGURA 1.16 CICLO DEL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS ............................... 18 
FIGURA 1.17 DIAGRAMA P-V CICLO DIESEL. .................................................. 20 
FIGURA 1.18 DIAGRAMA T-S CICLO DIESEL. .................................................. 21 
FIGURA 1.19 RELACIÓN DE COMPRESIÓN DE MOTOR DIESEL ................... 21 
FIGURA 1.20 RECORRIDO DEL PISTÓN ........................................................... 22 
FIGURA 1.21 TOMA DE RPM .............................................................................. 24 
FIGURA 1.22 TOMA DE TEMPERATURA........................................................... 25 
FIGURA 1.23 AST ................................................................................................ 31 
FIGURA 1.24 VÁLVULA KENE EN EL CABEZOTE ............................................ 32 
FIGURA 1.25 EQUIPO KISTLER ......................................................................... 33 
FIGURA 1.26 MEDICIÓN KISTLER ..................................................................... 34 
FIGURA 1.27 TOMA DE DATOS EQUIPO KISTLER .......................................... 35 
FIGURA 4.1 CURVA DE LA TINA ........................................................................ 98 
FIGURA 4.2 ANÁLISIS DE VIBRACIONES ....................................................... 102 
FIGURA 4.3 ANÁLISIS DE ACEITES ................................................................ 102 
FIGURA 4.4 INSTRUMENTO PARA EL USO DE ULTRASONIDO ................... 105 
FIGURA 5.1 ORGANIGRAMA DEL PERSONAL ............................................... 108 
 
XIV 
 
 
ÍNDICE DE GRÁFICOS 
 
GRÁFICO 2.1 PARÁMETROS IDEALES ............................................................. 37 
GRÁFICO 2.2 COMPRESIÓN BAJA .................................................................... 39 
GRÁFICO 2.3 FILTRO COMBUSTIBLE OBSTRUIDO ........................................ 39 
GRÁFICO 2.4 CAÑERÍA AL INYECTOR OBSTRUIDA ....................................... 40 
GRÁFICO 2.5 INYECTOR QUE GOTEA ............................................................. 41 
GRÁFICO 2.6 INGRESO DE AIRE AL COMBUSTIBLE ...................................... 41 
GRÁFICO 2.7 FILTRO AIRE SUCIO .................................................................... 42 
GRÁFICO 2.8 BATERÍA DESCARGADA ............................................................. 43 
GRÁFICO 2.9 CAÑERÍA FLOJA .......................................................................... 43 
GRÁFICO 2.10 SISTEMA DE INYECCIÓN SIN PURGAR .................................. 44 
GRÁFICO 2.11 HOLGURA EXCESIVA EN LA VÁLVULA ................................... 45 
GRÁFICO 2.12 VÁLVULA CERRADA ................................................................. 45 
GRÁFICO 2.13 COMBUSTIBLE CONTAMINADO ............................................... 46 
GRÁFICO 2.14 ESCAPE DE GASES .................................................................. 47 
GRÁFICO 2.15 SUPERPOSICIÓN DE CURVAS DE FALLAS INDUCIDAS…….48 
GRÁFICO 3.1 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO EN 
CONDICIONES IDEALES .................................................................................... 54 
GRÁFICO 3.2 PRESIÓN VS VOLUMEN EN CONDICIONES IDEALES ............. 54 
GRÁFICO 3.3 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO EN CONDICIONES IDEALES. 55 
GRÁFICO 3.4 CALOR VS ÁNGULO EN CONDICIONES IDEALES ....................55 
GRÁFICO 3.5 TEMPERATURA VS ÁNGULO EN CONDICIONES IDEALES ..... 56 
GRÁFICO 3.6 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
COMPRESIÓN BAJA ........................................................................................... 57 
GRÁFICO 3.7 PRESIÓN VS VOLUMEN POR COMPRESIÓN BAJA ................ 57 
GRÁFICO 3.8 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR COMPRESIÓN BAJA .... 58 
GRÁFICO 3.9 CALOR VS ÁNGULO POR COMPRESIÓN BAJA ........................ 58 
GRÁFICO 3.10 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR COMPRESIÓN BAJA ....... 59 
GRÁFICO 3.11 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
FILTRO COMBUSTIBLE ...................................................................................... 60 
GRÁFICO 3.12 PRESIÓN VS VOLUMEN POR FILTRO COMBUSTIBLE .......... 60 
GRÁFICO 3.13 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR FILTRO COMBUSTIBLE
 ............................................................................................................................. 61 
GRÁFICO 3.14 CALOR VS ÁNGULO POR FILTRO COMBUSTIBLE ................. 61 
GRÁFICO 3.15 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR FILTRO COMBUSTIBLE .. 62 
GRÁFICO 3.16 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
CAÑERÍA OBSTRUIDA ....................................................................................... 63 
GRÁFICO 3.17 PRESIÓN VS VOLUMEN POR CAÑERÍA OBSTRUIDA ............ 63 
GRÁFICO 3.18 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR CAÑERÍA OBSTRUIDA 64 
GRÁFICO 3.19 CALOR VS ÁNGULO POR CAÑERÍA OBSTRUIDA .................. 64 
GRÁFICO 3.20 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR CAÑERÍA OBSTRUIDA .... 65 
XV 
 
GRÁFICO 3.21 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
INYECTOR GOTEANDO ..................................................................................... 66 
GRÁFICO 3.22 PRESIÓN VS VOLUMEN POR INYECTOR GOTEANDO .......... 66 
GRÁFICO 3.23 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR INYECTOR GOTEANDO
 ............................................................................................................................. 66 
GRÁFICO 3.24 CALOR VS ÁNGULO POR INYECTOR GOTEANDO ................ 67 
GRÁFICO 3.25 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR INYECTOR GOTEANDO .. 68 
GRÁFICO 3.26 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
INGRESO DE AIRE ............................................................................................. 69 
GRÁFICO 3.27 PRESIÓN VS VOLUMEN POR INGRESO DE AIRE .................. 69 
GRÁFICO 3.28 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR INGRESO DE AIRE ..... 70 
GRÁFICO 3.29 CALOR VS ÁNGULO POR INGRESO DE AIRE ........................ 70 
GRÁFICO 3.30 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR INGRESO DE AIRE .......... 71 
GRÁFICO 3.31 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
FILTRO DE AIRE ................................................................................................. 72 
GRÁFICO 3.32 PRESIÓN VS VOLUMEN POR FILTRO DE AIRE ...................... 72 
GRÁFICO 3.33 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR FILTRO DE AIRE ......... 73 
GRÁFICO 3.34 CALOR VS ÁNGULO POR FILTRO DE AIRE ............................ 73 
GRÁFICO 3.35 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR FILTRO DE AIRE ............. 74 
GRÁFICO 3.36 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
BATERÍA DESCARGADA .................................................................................... 75 
GRÁFICO 3.37 PRESIÓN VS VOLUMEN POR BATERÍA DESCARGADA......... 75 
GRÁFICO 3.38 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR BATERÍA DESCARGADA
 ............................................................................................................................. 76 
GRÁFICO 3.39 CALOR VS ÁNGULO POR BATERÍA DESCARGADA ............... 76 
GRÁFICO 3.40 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR BATERÍA DESCARGADA 77 
GRÁFICO 3.41 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
CAÑERÍA ROTA .................................................................................................. 78 
GRÁFICO 3.42 PRESIÓN VS VOLUMEN POR CAÑERÍA ROTA ....................... 78 
GRÁFICO 3.43 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR CAÑERÍA ROTA .......... 79 
GRÁFICO 3.44 CALOR VS ÁNGULO POR CAÑERÍA ROTA ............................. 79 
GRÁFICO 3.45 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR CAÑERÍA ROTA ............... 80 
GRÁFICO 3.46 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
SISTEMA DE INYECCIÓN SIN PURGAR............................................................ 81 
GRÁFICO 3.47 PRESIÓN VS VOLUMEN POR SISTEMA DE INYECCIÓN SIN 
PURGAR .............................................................................................................. 81 
GRÁFICO 3.48 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR SISTEMA DE INYECCIÓN 
SIN PURGAR ....................................................................................................... 82 
GRÁFICO 3.49 CALOR VS ÁNGULO POR SISTEMA DE INYECCIÓN SIN 
PURGAR .............................................................................................................. 82 
GRÁFICO 3.50 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR SISTEMA DE INYECCIÓN 
SIN PURGAR ....................................................................................................... 83 
GRÁFICO 3.51 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
HOLGURA EXCESIVA ......................................................................................... 84 
GRÁFICO 3.52 PRESIÓN VS VOLUMEN POR HOLGURA EXCESIVA ............. 84 
GRÁFICO 3.53 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR HOLGURA EXCESIVA 85 
XVI 
 
GRÁFICO 3.54 CALOR VS ÁNGULO POR HOLGURA EXCESIVA .................... 85 
GRÁFICO 3.55 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR HOLGURA EXCESIVA ..... 86 
GRÁFICO 3.56 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
VÁLVULA CERRADA ........................................................................................... 87 
GRÁFICO 3.57 PRESIÓN VS VOLUMEN POR VÁLVULA CERRADA ............... 87 
GRÁFICO 3.58 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR VÁLVULA CERRADA ... 87 
GRÁFICO 3.59 CALOR VS ÁNGULO POR VÁLVULA CERRADA ...................... 88 
GRÁFICO 3.60 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR VÁLVULA CERRADA ....... 89 
GRÁFICO 3.61 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
COMBUSTIBLE CONTAMINADO ........................................................................ 90 
GRÁFICO 3.62 PRESIÓN VS VOLUMEN POR COMBUSTIBLE CONTAMINADO
 ............................................................................................................................. 90 
GRÁFICO 3.63 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR COMBUSTIBLE 
CONTAMINADO .................................................................................................. 91 
GRÁFICO 3.64 CALOR VS ÁNGULO POR COMBUSTIBLE CONTAMINADO ... 91 
GRÁFICO 3.65 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR COMBUSTIBLE 
CONTAMINADO .................................................................................................. 92 
GRÁFICO 3.66 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN VS ÁNGULO POR 
ESCAPE DE GASES ........................................................................................... 93 
GRÁFICO 3.67 PRESIÓN VS VOLUMEN POR ESCAPE DE GASES ................ 93 
GRÁFICO 3.68 CALOR LIBERADO VS ÁNGULO POR ESCAPE DE GASES ... 94 
GRÁFICO 3.69 CALOR VS ÁNGULO POR ESCAPE DE GASES ...................... 94 
GRÁFICO 3.70 TEMPERATURA VS ÁNGULO POR ESCAPE DE GASES ........ 95 
GRÁFICO 5.1 COSTOS SEGÚN EL TIPO DE MANTENIMIENTO……………...107 
 
 
XVII 
 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
 
 
TABLA 1.1 CONDICIONES DE OPERACIÓN DE PRESIÓN Y TEMPERATURA
 ............................................................................................................................. 13 
TABLA 2.1 TRAMOS EN LA GRÁFICA………….....................…………………….47 
TABLA 3.1 PUNTOS MÁXIMOS CONDICIONES IDEALES ................................ 56 
TABLA 3.2 PUNTOS MÁXIMOS POR COMPRESIÓN BAJA .............................. 59 
TABLA 3.3 PUNTOS MÁXIMOS POR FILTRO DE COMBUSTIBLE ................... 62 
TABLA 3.4 PUNTOS MÁXIMOS POR CAÑERIA OBSTRUIDA ........................... 65 
TABLA 3.5 PUNTOS MÁXIMOS POR INYECTOR GOTEANDO ......................... 68 
TABLA 3.6 PUNTOS MÁXIMOS POR INGRESO DE AIRE ................................. 71 
TABLA 3.7 PUNTOS MÁXIMOS POR FILTRO DE AIRE .................................... 74 
TABLA 3.8 PUNTOS MÁXIMOS POR BATERÍA DESCARGADA....................... 77 
TABLA 3.9 PUNTOS MÁXIMOS POR CAÑERÍA ROTA ...................................... 80 
TABLA 3.10 PUNTOS MÁXIMOS POR SISTEMA DE INYECCIÓN SIN PURGAR
 ............................................................................................................................. 83 
TABLA 3.11 PUNTOS MÁXIMOS POR HOLGURA EXCESIVA .......................... 86 
TABLA 3.12 PUNTOS MÁXIMOS POR VÁLVULA CERRADA ............................ 89 
TABLA 3.13 PUNTOS MÁXIMOS POR COMBUSTIBLE CONTAMINADO ......... 92 
TABLA 3.14 PUNTOS MÁXIMOS POR ESCAPE DE GASES ............................. 95 
TABLA 5.1 COSTOS DE IMPLEMENTACIÓN DEL ANÁLISIS TERMODINÁMICO
 ........................................................................................................................... 109 
TABLA 5.2 COSTOS DE MANTENIMIENTOS ANUALES ................................. 110 
 
 
 
 
 
XVIII 
 
ÍNDICE DE ANEXOS 
 
ANEXO N°1 LISTA DE REPUESTOS……………………………………………….117 
ANEXO N°2 DATOS CONDICIONES IDEALES……………...……………………119 
ANEXO N°3 DATOS DE LAS FALLAS REALIZADAS….…………………………144 
ANEXO N°3 – A DATOS FALLA COMPRESIÓN BAJA………..…………………145 
ANEXO N°3 – B DATOS FALLA FILTRO COMBUSTIBLE OBSTRUIDO………150 
ANEXO N°3 – C DATOS FALLA CAÑERÍA AL INYECTOR OBSTRUIDA..……155 
ANEXO N°3 – D DATOS FALLA INYECTOR QUE GOTEA…………………...…160 
ANEXO N°3 – E DATOS FALLA INGRESO DE AIRE AL COMBUSTIBLE…….165 
ANEXO N°3 – F DATOS FALLA FILTRO DE AIRE SUCIO…………………....…170 
ANEXO N°3 – G DATOS FALLA BATERÍA DESCARGADA…………………..…175 
ANEXO N°3 – H DATOS FALLA CAÑERÍA FLOJA…………………………….…180 
ANEXO N°3 – I DATOS FALLA SISTEMA DE INYECCIÓN SIN PURGAR…….185 
ANEXO N°3 – J DATOS FALLA HOLGURA EXCESIVA EN LA VÁLVULA….…190 
ANEXO N°3 – K DATOS FALLA VÁLVULA TOTALMENTE CERRADA……..…195 
ANEXO N°3 – L DATOS FALLA COMBUSTIBLE CONTAMINADO………….…200 
ANEXO N°3 – M DATOS FALLA ESCAPE DE GASES…………………..………205 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
XIX 
 
RESUMEN 
 
El presente proyecto tiene como objetivo reducir mantenimientos intrusivos 
preventivos y evitar mantenimientos correctivos. Por eso OCP Ecuador S.A. se vio 
en la necesidad de implementar un modelo de gestión de mantenimiento 
predictivo, que a la fecha solo consistía en análisis de vibraciones y análisis de 
aceites, sin la consideración de un análisis termodinámico. 
Se aplicó un análisis termodinámico porque este nos brindará información más 
detallada de las condiciones internas de los motores de bombeo, garantizando el 
bombeo de crudo en el OCP. 
En el capítulo 1 se presentó una descripción de las estaciones de bombeo a lo 
largo de la ruta de OCP. Se identificó y describió el motor de sacrificio, además se 
dio una visión teórica de todos los conceptos termodinámicos, los cuales son base 
para el desarrollo del programa termodinámico. Se tomó en cuenta las actividades 
previas a la toma de datos que se relacionan con la seguridad industrial y se 
explicó el uso del equipo Kistler su configuración y medición. 
En el capítulo 2 se plasmó una base de datos de presión versus ángulo que 
fueron tomados en distintas condiciones. La primera tabla la constituye datos en 
condiciones óptimas del motor y las siguientes tablas son datos en los que se ha 
provocado fallas reversibles. Estos datos se los utilizó para ingresar y correr en el 
programa Perkins Kistler. 
En el capítulo 3 se obtuvo gráficas: Rata de Incremento de Presión versus Ángulo, 
Presión versus Volumen, Calor Liberado versus Ángulo, Calor versus Ángulo, 
Temperatura versus Ángulo, que nos ayudarán para un mejor análisis predictivo. 
Para la determinación de estas curvas se generó un programa termodinámico que 
se lo llamará Perkins Kistler el que consta de un modelo matemático. 
En el capítulo 4 se determinó que la tecnología actual para el mantenimiento de 
máquinas es el mantenimiento predictivo. Para percibir los síntomas de que la 
máquina nos está advirtiendo de fallos, tenemos varias alternativas de pruebas no 
destructivas tal como análisis de aceite, análisis de desgaste de partículas, 
XX 
 
análisis de vibraciones, ultrasonido, análisis windrock y análisis termodinámicos 
que es el que se ha tomado en cuenta para el presente proyecto. 
 
En el capítulo 5 se realizó un análisis técnico económico tomando en cuenta que 
el propósito del mantenimiento es poder anticipar y planificar. La meta más 
importante de cualquier programa de mantenimiento es la eliminación de algún 
desarreglo de la maquinaria para así poder evitar un incremento de los costos de 
reparación y mantener la capacidad operacional del sistema. 
 
En el capítulo 6 se establecen las conclusiones y recomendaciones que se obtuvo 
al finalizar el presente proyecto. 
 
 
XXI 
 
PRESENTACIÓN 
 
Una de las etapas dentro de la industria del petróleo está el transporte del 
hidrocarburo. El método más común para transportar fluidos de un yacimiento de 
un punto a otro es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. 
Para el transporte de crudo pesado se requieren de la aplicación de conceptos 
básicos relacionado con el flujo de fluidos en tuberías en sistemas sencillos y en 
red de tuberías, el uso de válvulas, accesorios y las técnicas necesarias para 
diseñar y especificar equipos utilizados en operaciones de superficie. 
Uno de los objetivos en el transporte de crudo es que sea eficiente y confiable, 
para eso debemos evitar paradas inadecuadas de operación, provocados por 
mantenimientos inesperados; es por eso que el departamento de operaciones y 
mantenimiento de OCP Ecuador S.A desea implementar en sus mantenimientos 
predictivos un estudio termodinámico destinado hacia los motores de combustión 
interna principales y auxiliares. 
En el presente estudio predictivo se realizará un diagnóstico a las condiciones de 
un motor de sacrificio en el OCP mediante experimentos de fallas generadas al 
motor. La obtención de datos se las hará con un Kistler conectado al motor. Esta 
información adquirida servirá para generar curvas de presión, temperatura, 
volumen, calor vs ángulo. A su vez comparar los parámetros termodinámicos 
óptimos de un motor con los parámetros conseguidos en los experimentos de 
fallas. Este análisis servirá para los motores de combustión interna distribuidos en 
las instalaciones a lo largo del oleoducto de Crudos Pesados Ecuador OCP S.A. 
 
1 
 
 
CAPÍTULO 1 
INTRODUCCIÓN Y SOPORTE TÉCNICO CIENTÍFICO. 
1.1 DESCRIPCIÓN DEL OLEODUCTO 
El oleoducto de crudos pesados (OCP) es el segundo oleoducto del Ecuador y 
está destinado al transporte exclusivo de crudo pesado. Tiene una extensión de 
485 kilómetros desde su inicio en la ciudad de Nueva Loja (Lago Agrio) hasta las 
afueras de la ciudad de Esmeraldas. Cuenta con 4 estaciones de bombeo y 2 
estaciones reductoras de presión. (OCP, 2016). 
FIGURA 1.1 PERFIL ALTIMÉTRICO DE LAS ESTACIONES DE OCP. 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
 
1.1.1 ESTACIONES DE BOMBEO 
 
El Oleoducto de Crudos Pesados tiene 4 estaciones de bombeo distribuidas a lo 
largo del oleoducto estas son Amazonas, Cayagama, Sardinas y Páramo. (OCP, 
2016). 
1.1.1.1 Estación Amazonas (PS1) 
 
Se ubica en el cantón Lago Agrio provincia de Sucumbíos a 305 metros sobre el 
nivel del mar. Puede transportar 410000 barriles por día. (OCP, 2016). 
2 
 
 
La operación de transporte de crudo pesado del OCP se inicia con el arribo del 
hidrocarburo de los usuarios, por medio de oleoductos secundarios, a la estación 
Amazonas, a 5 kilómetros de la ciudad de Nueva Loja. Al llegar a la estación pasa 
por un sistema de ingreso y medición del crudo, así se cuantifica el ingreso del 
producto que entrega cada empresa. Luego de este proceso el crudo es enviado 
a uno de los cuatro tanques de almacenamiento, la capacidad total neta de la 
estación es de 1.200.000 barriles. (OCP, 2016). 
Para iniciar su transporte y de ser necesario, el crudo es calentado indirectamente 
por un sistema de recirculaciónde aceite térmico e intercambio de calor. Las 
bombas principales dan el impulso necesario para que el crudo tenga la presión 
suficiente para iniciar el recorrido. (OCP, 2016). 
Los equipos manejados en la estación son: 6 skids de medición, 5 hornos, 5 
bombas principales, 5 bombas de refuerzo, 1 Sistema de Generación eléctrica, 
Sistema de medición de salida, Sistema contra incendio de agua y espuma y 
Sistema de abierto y cerrado para controlar los fluidos que salen de la estación. 
(OCP, 2016). 
FIGURA 1.2 ESTACIÓN AMAZONAS 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
3 
 
 
1.1.1.2 Estación Cayagama (PS2) 
 
Se ubica en el cantón Gonzalo Pizarro provincia de Sucumbíos a 1028 metros 
sobre el nivel del mar, al igual que la estación anterior puede transportar 410000 
barriles por día. 
El crudo enviado desde la estación Amazonas llega a Cayagama, ubicada 
también en Sucumbíos, en el cantón Gonzalo Pizarro. Aquí se recupera la caída 
de presión del crudo que se produce por el ascenso, así éste puede continuar su 
recorrido hacia la Costa. (OCP, 2016). 
Los equipos manejados en la estación son: 1 horno, 5 unidades de bombeo 
principales, Sistema contra incendio de agua y espuma, Sistema de abierto y 
cerrado para controlar los fluidos que salen de la estación y 1 Sistema de 
Generación eléctrica. (OCP, 2016). 
FIGURA 1.3 ESTACIÓN CAYAGAMA 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.1.1.3 Estación Sardinas (PS3) 
Se ubica en el Valle de Quijos provincia de Napo a 1806 metros sobre el nivel del 
mar, esta estación transporta 450000 barriles por día. (OCP, 2016). 
El crudo continúa su ascenso hasta llegar a la tercera estación Sardinas. En esta 
estación también se puede recibir crudo pesado enviado por medio de la estación 
colindante de AGIP, de esta forma la capacidad de OCP aumenta a un promedio 
4 
 
 
sostenido de 450.000 barriles diarios. El crudo también puede ser calentado e 
impulsado desde aquí. (OCP, 2016). 
Los equipos manejados en la estación son: 3 hornos, 6 grupos motor bomba, 
Sistema contra incendio de agua y espuma y Sistema de abierto y cerrado para 
controlar los fluidos que salen de la estación. (OCP, 2016). 
FIGURA 1.4 ESTACIÓN SARDINAS 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.1.1.4 Estación Paramo (PS4) 
 
Se ubica en Papallacta provincia de Napo a 2862 metros sobre el nivel del mar, al 
igual que la estación anterior puede transportar 450000 barriles por día. (OCP, 
2016). 
La estación Páramo tiene como objetivo dar el último impulso al crudo pesado 
para poder superar su punto más alto: 4.064 metros en el sector de La Virgen. 
Esta es la última infraestructura de bombeo del sistema OCP. (OCP, 2016). 
Los equipos manejados en la estación son: 1 horno, 6 grupos motor bomba, 1 
Intercambiador de calor, Sistema contra incendio de agua y espuma y Sistema de 
abierto y cerrado para controlar los fluidos que salen de la estación. (OCP, 2016). 
 
 
 
5 
 
 
FIGURA 1.5 ESTACIÓN PÁRAMO 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.1.1.5 Sistemas Principales de una Estación de Bombeo 
 
1.1.1.5.1 Filtrado 
El crudo recibido en las estaciones de bombeo, pasa inicialmente por un proceso 
de filtrado a través del cual los sólidos que vienen en el fluido no afecten los 
diferentes equipos con los que entrara en contacto en su recorrido. (OCP, 2016). 
1.1.1.5.2 Calentamiento del Crudo 
Posteriormente el crudo es calentado a través de los intercambiadores de calor, 
con objetivo de reducir su viscosidad. (OCP, 2016). 
1.1.1.5.3 Bomba Centrifuga 
El crudo ingresa a las bombas centrifugas, las mismas que le dan la energía 
necesaria para que el fluido sea desplazado hasta la siguiente estación de 
bombeo. Estas bombas funcionan a través de motores de combustión interna que 
usan como combustible petróleo. (OCP, 2016). 
Los Sistemas Auxiliares son necesarios para que exista un correcto 
funcionamiento de las bombas y motores principales estos son: 
· Compresores de aire para todos los instrumentos. 
· Combustible tratado (filtrado y calentado) 
· Agua de enfriamiento de los motores. 
6 
 
 
· Generadores de electricidad. 
· Sistemas de medición de crudo. 
· Sistemas de drenajes y tratamiento de las aguas aceitosas. 
1.1.2 ESTACIONES REDUCTORAS 
El Oleoducto de Crudos Pesados tiene 2 estaciones reductoras distribuidas a lo 
largo del oleoducto estas son Chiquilpe y Puerto Quito. 
1.1.2.1 Estación Chiquilpe (PRS1) 
 
La estación se ubica en Nono cantón Quito provincia de Pichincha, la estación 
transporta 450000 barriles por día. (OCP, 2016). 
Luego de superar Papallacta, el crudo inicia su descenso por lo que es necesario 
aplicar un proceso de reducción de presión. 
Los equipos manejados en la estación son: 5 válvulas controladoras de presión, 1 
tanque de alivio, 2 bombas de reinyección y 2 Sistemas de Generación eléctrica. 
(OCP, 2016). 
FIGURA 1.6 ESTACIÓN CHIQUILPE 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.1.2.2 Estación Puerto Quito (PRS2) 
 
La estación se ubica en Pedro Vicente Maldonado provincia de Pichincha, la 
estación transporta 450000 barriles por día. (OCP, 2016). 
7 
 
 
Luego de pasar por la estación de Chiquilpe, como un proceso en la reducción de 
presión se encuentra la estación Puerto Quito. 
FIGURA 1.7 ESTACIÓN PUERTO QUITO 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.1.2.3 Sistemas principales de una Estación Reductora 
Los equipos principales manejados en la estación son: 
1.1.2.3.1 Válvulas controladoras de presión 
Son 5 las válvulas controladoras de presión en PRS2 llamadas Alfa, Bravo, 
Charlie, Delta y Eco. Estas válvulas son de tipo pistón y controladas 
electrónicamente por el sistema SCADA. Dependiendo del caudal que se esté 
transportando puede trabajar una o las cinco válvulas y siempre trabajan con el 
mismo ángulo de apertura. 
FIGURA 1.8 VÁLVULA CONTROL DE PRESIÓN 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
8 
 
 
1.1.2.3.2 Tanque de alivio 
El tanque de alivio TK-0713 (capacidad neta de 6000 barriles; diámetro 14 m; 
altura 7.5 m) recibe la descarga de PSV-07015. La finalidad de este tanque es 
coger la presión de regreso del oleoducto cuando existe un paro local de la 
estación o un paro de toda la estación. Además con las canaletas que se 
encuentran distribuidas en la estación se recoge las aguas oleosas o aceitosas 
pasan por un separados y de ahí se almacena en el tanque. 
FIGURA 1.9 TANQUE DE ALIVIO 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.1.2.3.3 Bombas de reinyección 
Son 2 bombas de reinyección en PRS2. Estas trabajan cuando en la estación 
quieren desahogar el crudo del tanque de alivio, este trabajo se lo programa. 
 
 
 
 
 
9 
 
 
FIGURA 1.10 BOMBA DE REINYECCIÓN 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.1.2.3.4 Sistemas de Generación eléctrica 
Son dos los sistemas de generación eléctrica que son activados cuando la red 
eléctrica cae. 
FIGURA 1.11 GENERACIÓN ELÉCTRICA 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
10 
 
 
1.1.3 TERMINAL MARÍTIMO 
 
Al llegar el crudo a Esmeraldas finaliza su viaje. El Terminal Marítimo de OCP, 
ubicado en Punta Gorda, a 15 kilómetros de la ciudad de Esmeraldas, tiene la 
capacidad de recibir el crudo y almacenar 3 millones 750 mil barriles en sus 
instalaciones en 5 tanques de 750000 barriles cada uno. (OCP, 2016). 
El Terminal Marítimo de OCP tiene un área marina que se inicia con las tuberías 
que conectan a los tanquesde almacenamiento con las válvulas de cierre de 
Emergencia y control de flujo, de allí se conectan con el PLEM (Pipe Line end 
Manifold). El sistema de carga es por gravedad. (OCP, 2016). 
Desde el PLEM salen dos strings de mangueras submarinas que se conectan 
cada una con una boya: Charlie o Papa. Desde cada monoboya sale dos strings 
de mangueras flotantes de 24” y 16” que se conectan con el buque tanquero. Esta 
operación es controlada desde la Sala de Control del Terminal. (OCP, 2016). 
Los buques son amarrados con la participación de SUINBA y los capitanes de 
amarre y carga del Terminal, cumpliendo con las normas OCIMF e ISGOTT. 
(OCP, 2016). 
1.1.3.1 Almacenamiento y Carga 
 
En 5 tanques de 750000 mil barriles de capacidad, el petróleo es almacenado 
antes de ser despachado a los buques de carga para su exportación. (OCP, 
2016). 
Los Sistemas Auxiliares dan el apoyo requerido para el funcionamiento de las 
válvulas reductoras estos son: 
· Compresores de aire para todos los instrumentos. 
· Combustible tratado (filtrado y calentado) 
· Generadores de electricidad. 
· Sistemas de medición de crudo. 
· Sistemas de drenajes y tratamiento de las aguas aceitosas 
 
11 
 
 
FIGURA 1.12 TERMINAL MARÍTIMO 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.2 ANTECEDENTES 
 
OCP Ecuador inició sus operaciones en el 2003 con el fin de contribuir al país con 
una operación de transporte de crudo confiable, seguro, eficiente y comprometido 
con el ambiente. Durante estos casi 13 años de operación ha generado un 
impacto económico positivo de 30 mil millones por concepto de monetización de 
reservas de petróleo en beneficio del Estado ecuatoriano. (OCP, 2016). 
Según el informe anual 2012 de la Superintendencia de Compañías, OCP 
Ecuador es una de las empresas más grandes del país. Al cabo de 20 años de 
operación OCP Ecuador debe entregar al Estado ecuatoriano una compañía 
eficiente y con un sistema de gestión de seguridad, salud y ambiente 
autosustentable. (OCP, 2016). 
El proceso de transporte de crudo inicia en la estación Amazonas en Lago Agrio y 
recorre 485 kilómetros atravesando 4 Provincias, 11 Cantones y 25 Juntas 
12 
 
 
Parroquiales en los cuales se han impulsado más de 650 proyectos de desarrollo 
comunitario. (OCP, 2016). 
La tubería es de acero API 5LX70 y está enterrada en un 99,8% como una 
consideración de protección ambiental. El 0.2% está descubierta en aéreas de 
cruces de ríos, variantes y fallas geológicas. Toda la tubería, incluso la submarina, 
está revestida a prueba de corrosión y protegida con un sistema de protección 
catódica. (OCP, 2016). 
OCP Ecuador cuenta con toda la tecnología necesaria para mantener una 
operación segura como: válvulas seccionamiento (cierre automático y remoto) y 
de retención de fluido (válvulas automáticas). Cuenta con dos controles 
tecnológicos de alta calidad: el Sistema de Control, Supervisión y Adquisición de 
Datos (SCADA) y el Sistema de Detección de Fugas (LDS). El SCADA es el 
cerebro de toda la operación del oleoducto, centraliza el control y monitoreo de 
toda la infraestructura relacionada con el OCP. (OCP, 2016). 
1.2.1 CONDICIONES OPERACIONALES 
1.2.1.1 Características de la Línea 
 
· Código de diseño: ASME B31.4 
· Material: API 5L X70 
· Tolerancia de corrosión: 5% del espesor de pared (margen adicional de 
seguridad incluido en el contrato – no requerido por el código) 
· Diámetro externo: 
32” PS-1 a PS-2 espesor 0.375-0.625 in. 
34” PS-2 a PS-4 espesor 0.344-0.688 in. 
32” PS-4 a PRS-1 espesor 0.344-1.062 in. 
24” PRS-1 a PRS-2 espesor 0.312-0.812 in. 
36” PRS-2 a MT espesor 0.375-0.562 in. 
· Enterrada y recubierta exteriormente (aproximadamente en el 97% de la 
ruta): 0.5 mm de epoxi adherido por fusión. 
· Las secciones por encima del nivel del terreno (3% de la ruta 
aproximadamente) están aisladas térmicamente para reducir la pérdida de 
calor. 
13 
 
 
· Sistema de corriente impresa para la protección catódica externa según 
estándares de la NACE y para una vida útil de diseño de 20 años. (OCP, 
2016). 
1.2.1.2 Propiedades del Crudo 
 
El crudo a transportar deberá cumplir con las siguientes especificaciones: 
· Densidad relativa a 60°F entre 18°API y 24°API 
· Máxima viscosidad a 100°F, 475 cSt y a 150°F, 111 cSt 
· Presión de vapor Reid no mayor que 6 psia 
· Sedimento, agua y otras impurezas no deberán exceder 0.5% 
· Libre de arena, polvo, suciedad, gomas, cloruros orgánicos,azufre y otras 
sustancias objetables que puedan afectar el transporte o la calidad de la 
mezcla. 
· No deberá producirse deposición de cera a temperatura ambiente. 
· Comportamiento newtoniano. (OCP, 2016). 
1.2.1.3 Condiciones de Operación de Presión y Temperatura 
La Presión y Temperatura de entrada y salida del crudo en cada estación varían 
de acuerdo al grado API del hidrocarburo y al caudal que se esté transportando. 
En la Tabla 1.1 se muestra los diferentes escenarios. 
 
TABLA 1.1 CONDICIONES DE OPERACIÓN DE PRESIÓN Y TEMPERATURA 
 
API 
 
18 
 
19 
 
20 
 
21 
 
22 
 
23 
 
24 
 
18 
 
Caudal 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
90000 
PS- 1 
Amazonas 
Salida 
 
Presión 1526 1472 1477 1463 1420 1408 1502 1102 
Temperatura 167 167 140 140 140 131 86 167 
PS-2 
Cayagama 
Entrada 
 
Presión 
 
100 100 100 100 100 100 100 100 
Temperatura 147 147 126 126 126 119 86 113 
 
14 
 
 
 
TABLA 1.1 CONTINUACIÓN 
 
 
API 
 
18 
 
19 
 
20 
 
21 
 
22 
 
23 
 
24 
 
18 
 
Caudal 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
90000 
PS-2 
Cayagama 
Salida 
Presión 
 
1623 1579 1584 1571 1528 1522 1558 1362 
Temperatura 150 151 129 129 128 125 92 118 
PS-3 
Sardinas 
Entrada 
 
Presión 
 
150 160 170 170 170 180 180 250 
Temperatura 125 124 108 108 108 103 84 85 
PS-3 
Sardinas 
Salida 
 
Presión 
 
1726 1693 1702 1689 1704 1689 1699 1502 
Temperatura 158 158 131 131 113 108 86 167 
PS-4 
Páramo 
Entrada 
 
Presión 
 
100 100 100 100 100 100 100 100 
Temperatura 151 151 126 126 106 101 85 137 
PS-4 
Páramo 
Salida 
 
Presión 
 
1785 1754 1768 1754 1792 1726 1743 1663 
Temperatura 155 154 130 130 110 107 91 143 
PRS-1 
Chiquilpe 
Entrada 
 
Presión 
 
850 900 900 900 900 900 900 1450 
Temperatura 138 137 116 116 100 100 87 99 
PRS-1 
Chiquilpe 
Salida 
 
Presión 
 
182 119 112 101 146 138 142 36 
Temperatura 142 142 121 121 104 105 92 107 
 
15 
 
 
TABLA 1.1 CONTINUACIÓN 
 
API 
 
18 
 
19 
 
20 
 
21 
 
22 
 
23 
 
24 
 
18 
 
Caudal 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
450000 
 
90000 
PRS-2P. 
Quito 
Entrada 
 
Presión 
 
1100 1200 1200 1200 1200 1300 1300 2600 
Temperatura 145 144 125 125 110 110 98 90 
PRS-2P. 
Quito 
Salida 
 
Presión 
 
112 60 62 66 66 60 69 38 
Temperatura 151 150 131 131 117 117 105 104 
MT 
Terminal 
Marino 
 
Presión 
 
120 140 160 170 170 200 230 600 
Temperatura 131 129 116 116 105 105 97 80 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Modificado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.3 DESCRIPCIÓN DEL MOTOR 
 
Un motor de combustión interna, motor a explosión o motor a pistón, es un tipo de 
máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química de 
un combustible que arde dentro de la cámara de combustión. Su nombre se debe 
a que dicha combustión se produce dentro de la propia máquina. (Zurita. M, 
2007). 
Un motor de combustión interna basa su funcionamiento, como su nombre lo 
indica, en el quemado de una mezcla comprimida de aire y combustible dentro de 
una cámara cerrada o cilindro, con el fin de incrementar la presión y generar con 
suficiente potencia el movimiento lineal alternativo del pistón. (Zurita. M, 2007). 
 
 
16FIGURA 1.13 DIAGRAMA DE MOTOR VISTA DESDE EL VENTILADOR 
 
Fuente: Workshop Manual Perkins. 
Modificado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
FIGURA 1.14 DIAGRAMA DE MOTOR VISTA DESDE EL VOLANTE 
 
Fuente: Workshop Manual Perkins. 
Modificado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.3.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN 
INTERNA 
 
El motor de combustión interna consiste básicamente de un mecanismo cilindro–
pistón, sus elementos se muestran en la figura 1.15. 
17 
 
 
El cilindro aloja un pistón el cual se ajusta a las paredes del cilindro por medio de 
unos anillos que no permiten el paso de los gases a la parte inferior del cilindro. El 
pistón se encuentra unido a la biela, la misma que transmite la fuerza de 
explosión al codo del cigüeñal. El giro del cigüeñal traza una trayectoria circular 
mientras que el giro del pistón realiza una trayectoria rectilínea ascendente o 
descendente. Con este mecanismo el movimiento lineal alternativo del pistón se 
convierte en un movimiento de rotación mediante el eje del cigüeñal. (Zurita. M, 
2007). 
FIGURA 1.15 ESQUEMA BÁSICO DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA 
 
Fuente: Actualidad Motor. 
Modificado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
Por su parte superior el cilindro se cierra mediante la culata, dentro de la cual se 
ubican las válvulas. Las válvulas que son accionadas por un árbol de levas, 
permiten la entrada o salida de los gases en el cilindro. El árbol de levas recibe el 
movimiento del cigüeñal a través de una cadena y gira con la mitad del número de 
revoluciones que el cigüeñal. (Zurita. M, 2007). 
El encargado de alojar el mecanismo cilindro – pistón es un cuerpo robusto 
denominado bloque que por su parte inferior se sella mediante el cárter, donde se 
aloja el aceite para lubricación y refrigeración. (Zurita. M, 2007). 
 
18 
 
 
1.3.1.1 Ciclo Mecánico 
 
· Ingreso del fluido de trabajo o carga. 
· Compresión de la carga. 
· Encendido de la carga. 
· Expansión de los gases de combustión y transmisión de movimiento de 
estos al pistón y del pistón al cigüeñal. 
· Expulsión de los gases e inicio de un nuevo ciclo. (Zurita. M, 2007). 
1.3.1.2 Motores de Cuatro Tiempos 
 
Para continuar con la explicación de los motores de combustión interna, se 
presenta los motores de acuerdo al tiempo que utilizan para realizar un ciclo 
completo. Por lo tanto se tiene motores de cuatro y dos tiempos. (Zurita. M, 2007). 
Se le conoce como motor de cuatro tiempos, ya que se necesita que el pistón 
realice su desplazamiento entre los puntos extremos del cilindro PMS – PMI en 
cuatro ocasiones, para obtener una carrera. (Zurita. M, 2007). 
Estos cuatro tiempos se esquematiza a continuación en la figura 1.18: 
FIGURA 1.16 CICLO DEL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS 
 
Fuente: Mundo Motor 
Modificado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
Admisión: 
· La válvula de admisión se abre. 
· La mezcla de aire – combustible ingresa al cilindro. 
19 
 
 
· El pistón se traslada del PMS al PMI. 
· El cigüeñal gira 180 grados. 
· La presión en esta fase se asume constante. (Zurita. M, 2007). 
Comprensión: 
· La válvula de admisión y la válvula de escape permanecen cerradas. 
· El pistón se traslada del PMI al PMS. 
· El cigüeñal gira 180 grados más. 
· La presión dentro del cilindro va aumentando a medida que el pistón realiza 
su carrera ascendente, el volumen de la mezcla disminuye y se comprime. 
(Zurita. M, 2007). 
Expansión: 
· También conocida como carrera de explosión o potencia. 
· La válvula de admisión y la válvula de escape permanecen cerradas. 
· La fuerza producida por la explosión golpea al pistón, desplazándola del 
PMS al PMI. 
· El cigüeñal gira 180 grados más. 
· La presión aumenta por el calentamiento de los gases. (Zurita. M, 2007). 
Escape: 
· La válvula de escape se abre. 
· El pistón barre los gases desde el PMI al PMS. 
· El cigüeñal gira 180 grados más. 
· Los gases producidos por la combustión son expulsados. La presión es 
algo superior a la atmosférica. 
· Después de terminar esta fase el motor está listo para realizar nuevamente 
el ciclo. (Zurita. M, 2007). 
1.3.1.3 Motor Diesel – Ciclo Diesel 
 
En el motor diésel ingresa simplemente aire al cilindro el cual es comprimido por 
el pistón durante su ascenso. Al ser comprimido el aire aumenta su temperatura y 
presión. Con esta preparación de este aire, en la cámara de combustión se 
20 
 
 
introduce combustible pulverizado con la ayuda de una bomba de inyección y un 
inyector. (Zurita. M, 2007). 
La combustión se da por la fuerte compresión y elevada temperatura a la cual 
está sometido el aire, y provoca la inflamación espontanea del combustible 
cuando este ingresa al cilindro. (Zurita. M, 2007). 
Los procesos termodinámicos del ciclo diésel se presenta a continuación en la 
figura. (Zurita. M, 2007). 
1-2 Compresión adiabática y reversible (isoentrópica) 
2-3 Adición de calor a presión constante 
3-4 Expansión adiabática y reversible (isoentrópica) 
4-1 Rechazo de calor volumen constante 
FIGURA 1.17 DIAGRAMA P-V CICLO DIESEL. 
 
Fuente: Laplace Departamento de Física Aplicada III. 
Modificado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
 
 
 
 
 
21 
 
 
FIGURA 1.18 DIAGRAMA T-S CICLO DIESEL. 
 
Fuente: Laplace Departamento de Física Aplicada III. 
Modificado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
Se debe considerar, que si se quiere un análisis mucho más complejo es decir 
mucho más realista se deberá tener en cuenta el ciclo dual, el cual considera este 
proceso de combustión como la combinación de dos procesos de transferencia de 
calor uno a volumen constante y otro a presión constante. (Zurita. M, 2007). 
Debido a que en el motor diesel ingresa aire y no una mezcla, la relación de 
compresión es elevada y se encuentra entre 15 y 25:1. (Zurita. M, 2007). 
FIGURA 1.19 RELACIÓN DE COMPRESIÓN DE MOTOR DIESEL 
 
Fuente: Ely Hurtado Mecánica Automotriz 
Modificado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
22 
 
 
1.3.2 DATOS DEL MOTOR 
En esta sección se recopilaron datos necesarios para la ejecución del programa, 
datos tomados del manual del motor y otros datos que fueron medidos y serán 
explicados a continuación: 
 
1.3.2.1 Diámetro del Pistón 
Línea recta que une dos puntos de una circunferencia, de una curva cerrada o de 
la superficie de una esfera pasando por su centro. Anchura de un objeto con 
forma circular, cilíndrica o esférica. (Workshop Perkins. 2002). 
Nominal Bore = Diámetro = 100 mm o 3,937 in. 
1.3.2.2 Carrera del Pistón 
Distancia que recorre el pistón en su movimiento alternativo, medida entre su 
punto más bajo y el más alto del recorrido. (Workshop Perkins. 2002). 
FIGURA 1.20 RECORRIDO DEL PISTÓN 
 
Fuente: Mundo Motor. 
Modificado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno 
Stroke = Carrera = 127 mm o 5 in. 
1.3.2.3 Relación de Compresión 
Es la relación que existe entre la suma de volúmenes (V + v) y el volumen de la 
cámara de combustión, la relación de compresión (Rc) es un dato que nos lo da el 
fabricante. (Workshop Perkins. 2002). 
23 
 
 
La Rc para motores Otto (gasolina) viene a ser del orden de 8 - 11/1 y la Rc para 
motores Diesel viene a ser del orden de 18 - 22/1. 
Tenemos como ejemplo que la relación de compresión es de dieciocho a uno. 
Esto nos indica que el volumen total del cilindro se comprime dieciocho veces 
para reducirse al tamaño de la cámara de combustión. Esta característica nos da 
una idea de las prestaciones del motor, su eficiencia y su potencia. (Workshop 
Perkins. 2002). 
La relación de compresión = 16:0:1. 
1.3.3.4 Longitud de Biela 
La biela es la varilla, articulada por un extremo con el pistón y por el otro con la 
muñequilla del cigüeñal, que permite la transformación del movimiento alternativo 
en rotativo. (Workshop Perkins. 2002). 
Connecting Rod = Longitud de Biela = 219.05 mm o 8,624 in. 
1.3.3.5 Número de Revoluciones por Minuto 
El régimen de funcionamientode los motores está limitado por las fuerzas de 
inercia que presentan los sistemas de movimiento alternativo para cambiar de 
dirección y por el tiempo disponible para la mezcla y combustión de la mezcla y 
llenado de los cilindros. (Workshop Perkins. 2002). 
Sin embargo los motores Diesel, al disponer de poco tiempo para la carburación y 
combustión de la mezcla, no pueden alcanzar revoluciones por lo que debe 
recurrirse a aumentar la cilindrada para aumentar la potencia. 
El número de revoluciones limita el llenado correcto de los cilindros y, por tanto, el 
rendimiento volumétrico, ya que a mayor velocidad de funcionamiento la entrada 
de gases tiene que ser más rápida. (Workshop Perkins. 2002). 
Numero de revoluciones RPM = 1948 
 
 
 
24 
 
 
 
FIGURA 1.21 TOMA DE RPM 
 
Fuente: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.3.3.6 Constante Universal R: 
Existe una constante física que relaciona varias funciones de estado, entre ellas la 
energía, la temperatura y la cantidad de moles de un gas. Esta constante es 
denominada constante universal de los gases ideales. Este valor constante es 
utilizado en la ecuación de estado de los gases ideales, que combina las leyes de 
Avogadro, de Gay Lussac y la ley de Charles. (Cengel, Y. 2007). 
R = 0,0820573 atm.l/mol.°k 
1.3.3.7 Temperatura 
La Temperatura es una propiedad de la materia que está relacionada con la 
sensación de calor o frío que se siente en contacto con ella. Cuando tocamos un 
cuerpo que está a menos temperatura que el nuestro sentimos una sensación de 
frío, y al revés de calor. Sin embargo, aunque tengan una estrecha relación, no 
debemos confundir la temperatura con el calor. (Cengel, Y. 2007). 
Cuando dos cuerpos, que se encuentran a distinta temperatura, se ponen en 
contacto, se producen una transferencia de energía, en forma de calor, desde el 
cuerpo caliente al frío, esto ocurre hasta que las temperaturas de ambos cuerpos 
se igualan. En este sentido, la temperatura es un indicador de la dirección que 
toma la energía en su tránsito de unos cuerpos a otros. (Cengel, Y. 2007). 
25 
 
 
T = 152°C o 305 °F 
FIGURA 1.22 TOMA DE TEMPERATURA 
 
Fuente: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
 
1.3.3.8 Flujo de Masa 
Es la magnitud que expresa la variación de la masa en el tiempo a través de un 
área específica. En el sistema Internacional se mide en unidades de kilogramos 
por segundo. Se trata de algo frecuente en sistemas termodinámicos, pues 
muchos de ellos en tuberías, toberas, turbinas, compresores y difusores actúan 
sobre un fluido que lo atraviesa. Su unidad es el kg/s. (Mundo Motor. 2012). 
Para conocer esta información primero debíamos saber cuánto volumen el motor 
consume en un tiempo determinado, al momento de realizar la práctica pudimos 
medir el consumo que es de 6, 50 litros por hora, esto transformamos a: 
6,50 litroshora !
1"hora
3600"segundo !
1000"cm#
1"litro = 1.81
cm#
segundo" 
Para dejar en unidad de Masa sobre Tiempo debemos multiplicar por la densidad 
del diesel, 
1,81 cm#segundo ! 0.917
gr
cm# !
1"kg
1000"gr = 0.00166
kg
segundo 
Para tener el flujo de masa expresado solo en kg necesitamos a este valor 
dividirlo por las revoluciones por minuto, 
26 
 
 
0,00166 kgsegundo !
1"min
1948"rev !
60"segundos
1min ! 2"rev = 0.0001024kg 
1.3.3.9 Calor específico a volumen constante 
El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa 
para elevar la temperatura un grado Celsio. La relación entre calor y cambio de 
temperatura, se expresa normalmente en la forma que se muestra abajo, donde c 
es el calor específico. Esta fórmula no se aplica si se produce un cambio de fase, 
porque el calor añadido o sustraído durante el cambio de fase no cambia la 
temperatura. (Cengel, Y. 2007). 
Para encontrar el calor específico del combustible se toma las fracciones de los 
componentes del diesel y se los multiplica por sus calores específicos 
respectivamente, 
C: 0,8562 * 661.5 = 566,37 kJ/kg.°k 
H: 0,1191 * 10216,0 = 1216,72 kJ/kg.°k 
N: 0,054 * 741,7 = 4,00 kJ/kg.°k 
La suma de estos 3 valores da el calor específico a volumen constante del 
combustible. 
cv = 1787,1 o 1.7871 kJ/kg.°k 
1.4 PARÁMETROS TERMODINÁMICOS 
El estudio del calor y el proceso de combustión es muy importante para el técnico, 
dado que en la mayoría de los ciclos de los motores térmicos, y específicamente 
para nuestro caso, en los de combustión interna, el calor liberado en el proceso 
de combustión constituye la fuente de energía de la que dispone el motor para su 
posterior transformación en energía cinética o trabajo mecánico útil. 
1.4.1. GAS IDEAL 
Un gas ideal es un conjunto de átomos o moléculas que se mueven libremente sin 
interacciones. La presión ejercida por el gas se debe a los choques de las 
moléculas con las paredes del recipiente. El comportamiento de gas ideal se tiene 
a bajas presiones es decir en el límite de densidad cero. (Cengel, Y. 2007). 
27 
 
 
En estas condiciones la densidad del gas es muy baja, por lo que pueden hacerse 
las siguientes aproximaciones: 
· No hay interacciones entre las moléculas del gas, 
· El volumen de las moléculas es nulo. 
La ecuación de estado de un gas ideal es el resultado de combinar dos leyes 
empíricas válidas para gases muy diluidos: la ley de Boyle y la ley de Charles. 
(Cengel, Y. 2007). 
PV = nRT (1.1) 
1.4.2 PRESIÓN 
La presión puede definirse como una fuerza por unidad de área o superficie, en 
donde para la mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio 
directamente con otra fuerza. (Cengel, Y. 2007). 
El control de la presión en los procesos industriales da condiciones de operación 
seguras. Cualquier recipiente o tubería posee cierta presión máxima de operación 
y de seguridad variando este, de acuerdo con el material y la construcción. Las 
presiones excesivas no solo pueden provocar la destrucción del equipo, si no 
también puede provocar la destrucción del equipo adyacente y ponen al personal 
en situaciones peligrosas. (OCP. 2016). 
Los datos de la presión lo vamos a obtener de la medición del Kristler en el motor. 
Aquí vamos adquirir 720 datos de presión por cada ángulo que gira el cigüeñal en 
sus dos vueltas. 
1.4.3 RATA DE INCREMENTO DE PRESIÓN 
La rata de incremento de presión dentro del cilindro es el primer parámetro que 
se deberá calcular durante el ciclo. Es decir, la velocidad a la cual crece la presión 
durante el ciclo de compresión y el de combustión. 
1.4.4 VOLUMEN 
El volumen corresponde a la medida del espacio que ocupa un cuerpo. La unidad 
de medida para medir volumen es el metro cubico (m3). (Cengel, Y. 2007). 
La temperatura influye directamente sobre el volumen de los gases y los líquidos 
-Si la temperatura aumenta, los sólidos y los líquidos se dilatan. 
28 
 
 
-Si la temperatura disminuye, los sólidos y los líquidos se contraen. 
La unión de la curva de la Presión vs Angulo y del Volumen vs Angulo forma la 
curva Presión vs Volumen esta gráfica es muy importante para ver el proceso de 
trabajo del motor. 
1.4.5 CALOR 
Se define el calor como energía en estado de transferencia o transición 
(movimiento) desde un cuerpo a otro, a consecuencia de la diferencia de 
temperaturas entre los cuerpos. Es decir, el cuerpo que se encuentra a mayor 
temperatura cederá energía al cuerpo de menor temperatura; ya sea, por contacto 
directo o a través de un medio de transferencia. (Olsen, R. 2013). 
Cuando se transfiere o cede calor a un cuerpo, lo que ocurre es que las moléculas 
del cuerpo adquieren más energía y comienzan a moverse más deprisa y con 
trayectorias más largas. Si el cuerpo es un sólido, como es el caso de un cilindro 
de un motor, éste se calienta, porque sus moléculas se mueven muy rápidamente; 
y si utilizamos un termómetro para medir la temperatura en el interior del cilindro, 
se encontrará que ella se ha elevado. En otras palabras, mayor temperatura en un 
cuerpo significamayor velocidad de las moléculas. (Olsen, R. 2013). 
Todo esto es precisamente lo que ocurre cuando el combustible se quema en el 
interior de los cilindros de un motor. Al quemarse, el combustible comunica calor a 
los gases encerrados en la cámara de combustión y aumenta la presión con que 
los gases actúan sobre las superficies que forman el recinto. (Olsen, R. 2013). 
Como el calor es una forma de energía que se puede transformar en trabajo 
mecánico, en el sistema internacional de unidades el calor se mide en Julios (J). 
La relación que existe entre las unidades anteriores, es la siguiente: 
1 Kcal = 4,185 J; 
1 Kcal = 3,95 BTU; 
1 BTU = 1.060,5 J 
Vamos a tener una gráfica de Calor Liberado versus el Ángulo. A esta grafica le 
integramos para encontrar el valor real del Calor. 
29 
 
 
1.4.6 TEMPERATURA 
La temperatura indica el grado de movimiento de las partículas de un cuerpo 
(Energía Cinética de las partículas). La unidad de medida establecida por el 
Sistema Internacional (SI) es el Kelvin (K). Sin embargo, se utiliza generalmente 
los grados Celsius (°C). El instrumento que se utiliza para medir la temperatura es 
el termómetro. (Cengel, Y. 2007). 
1.5 ACTIVIDADES PREVIAS A LA TOMA DE DATOS 
Todas las actividades realizadas en instalaciones de OCP Ecuador S.A., deben 
regirse al cumplimiento del Manual de Seguridad Industrial, Plan de Manejo 
Ambiental (PMA) y Prácticas Seguras de Trabajo. 
Previo a la obtención de los datos termodinámicos se realizaron trabajos en varias 
áreas. 
1.5.1 GESTIÓN DE SEGURIDAD 
 
1.5.1.1 Tipos de Permisos de Trabajo Y Certificados de Apoyo 
 
1.5.1.1.1 Permisos de trabajo en frío 
 
Se requiere para todo trabajo donde no se generan fuentes de ignición o calor y 
no se intervengan equipos eléctricos. Igualmente se requieren para trabajos en 
alturas superiores a 1.8 metros. (OCP, 2016). 
El Permiso de Trabajo en Frío impreso se distingue por estar enmarcado en color 
azul. 
Ejemplo de actividades que requieren este tipo de Permiso de Trabajo: 
Desmontar línea de descarga de una bomba, reparación general de una bomba, 
cambio de partes mecánicas de una bomba principal, labores de aseo en las 
instalaciones industriales, deshierbe manual, almacenamiento de tubería en áreas 
de acopio, pintura de equipos, tuberías, levantamientos topográficos, 
mantenimiento de equipos de contingencia, obras civiles, recolección de maleza 
luego del desbroce, instalación de bridas, ciegos para aislamiento de tuberías, 
mantenimiento de áreas verdes y jardines, armado de estanterías en bodegas, 
armada y desmonte de andamios (trabajo en altura), pruebas hidrostáticas, 
limpieza y aseo del área de captación de agua, labores de levantamiento de 
30 
 
 
campamentos temporales para obras específicas, labores de actividades para 
certificación de equipos fijos de izamiento, limpieza exterior de tanques, monitoreo 
de emisión de gases, toma de vibraciones a equipos, control de erosión, manejo 
de aguas superficiales, reforestación, mantenimiento de accesos, , engrase de 
válvulas, trabajos de pintura manual, de equipos o de tuberías. (OCP. 2016) 
1.5.1.1.2 Permisos de trabajo en caliente 
Se requiere para todo trabajo que involucre fuentes de ignición sin importar si se 
realiza en áreas clasificadas o no y para trabajos que impliquen apertura de 
sistemas que contengan hidrocarburos por el riesgo que implica el clasificar la 
zona. (OCP. 2016) 
Cuando el trabajo se realice en áreas Clasificadas, Clase I, División I se realizará 
un monitoreo de gases antes del inicio de las actividades. Se requerirá de 
mediciones y monitoreo permanente de gases explosivos cuando el trabajo 
contemple cualquier tipo de soldadura o llama abierta. (OCP. 2016) 
Los resultados del monitoreo de gases se registrarán en el formato de Permiso de 
Trabajo. El Permiso de Trabajo en Caliente impreso se distingue por estar 
enmarcado en color ROJO. (OCP. 2016) 
Ejemplo de actividades que requieren este tipo de Permiso de Trabajo: 
Soldaduras, oxicortes, esmerilado, perforado, cincelado, martillado, limpieza 
mayor de tanque de almacenamiento, entrada de maquinaria a áreas clasificadas, 
grúas, camiones tanques a áreas clasificadas y todo equipo que presente un 
punto caliente, desmonte de maleza con moto guadaña, toma de Rx, apertura de 
trampas de raspadores, extracción de equipos del sump tank, apertura de 
tanques, excavaciones y zanjados con equipo pesado o manual. 
1.5.1.2 Análisis de Seguridad en el Trabajo (AST) 
Es un método formal de análisis, para identificar los riesgos de accidentes 
potenciales relacionados con cada etapa de un trabajo y el desarrollo de 
soluciones que eliminen o controlen estos riesgos. 
Es el soporte de Permisos de Trabajo que SIEMPRE se realizará cuando el 
trabajo lo vaya ejecutar un contratista en cualquiera de las instalaciones de OCP 
Ecuador S.A.: Estaciones, Terminales, Válvulas, DDV, Bodegas y Oficinas Quito, 
31 
 
 
donde no exista supervisión directa por parte de un representante de OCP 
Ecuador S.A. (OCP. 2016) 
El AST será diligenciado diariamente al inicio de la jornada, deberá estar acorde 
con el alcance del Permiso de Trabajo y con las actividades a desarrollar durante 
el día. 
FIGURA 1.23 AST 
 
Fuente: Oleoducto de Crudos Pesados (OCP). 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
La forma de llenar una AST primero se divide la tarea a realizar en una serie de 
pasos secuenciales y específicos, para poder identificar los peligros de cada paso 
o actividad que existan o se puedan presentar y a su vez se tomen acciones 
preventivas, de control y mitigación para cada riesgo relacionado. 
Cada riesgo identificado debe tener su propia acción de prevención, control y 
mitigación. 
1.5.2 OVERHAUL DEL MOTOR DE BANCO 
1.5.2.1 Válvula Kene 
Se instala las válvulas kene que sirven para conectar el equipo Kistler y asi tomar 
datos de Presión versus Ángulo. 
 
32 
 
 
FIGURA 1.24 VÁLVULA KENE EN EL CABEZOTE 
 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
1.5.2.2 Armado del motor 
Una vez ya instaladas las válvulas kene en el cabezote del motor se procede: 
· Limpieza de la carbonilla existente en el cabezote, cilindros, pistones, 
turbo. 
· Se hizo una lista de repuestos necesarios para armar el motor de banco. 
ANEXO 1. 
· Una vez obtenidos los repuestos se siguió con el armado del motor de 
banco tomando en cuenta sus empaques. 
1.5.2.3 Medidas que tomar al encender el motor 
Para las pruebas de operación del motor la posibilidad de un incidente o 
accidente es alta, para lo cual debemos protegernos de todos los posibles 
peligros que la operación del motor pueda involucrar. A continuación los peligros 
más relevantes y cómo podemos mitigarlos. 
PELIGRO UTILICEMOS 
Destellos de piezas del motor o 
elementos corto punzantes 
Una pantalla física entre la máquina y 
la persona operando 
Exposición con superficies calientes EPP adecuado 
33 
 
 
Vibraciones Maquina fijada o sujeta a un soporte 
Exposición a mecanismos en 
movimiento 
Guardas y Señalización 
Exposición a Gases Área de trabajo con buena ventilación 
Exposición a líquidos inflamables Extintor en el área de trabajo 
Posibilidad de fuga de combustible Equipo de contención y material 
absorbente disponible 
 
1.5.3 USO DEL EQUIPO KISTLER 
 
Según la guía de permisos de trabajo, las mediciones que se harán con el equipo 
kistler aplica como toma de vibraciones, ósea es un monitoreo de una variable, en el 
caso de nosotros es una Medición de Presiones y se aplica permiso en frio. (Manual 
Kistler. 2016). 
FIGURA 1.25 EQUIPO KISTLER 
 
Elaborado por: Lizeth Fueres y Andrés Moreno. 
1.5.3.1 Configuración 
 
· Usando las teclas arriba abajo seleccionamos la opción “Stroke” 
· Cambiamos de 2 a 4, debido al tipo de motor de la estación que son de 4 
tiempos. 
· Automáticamente la frecuencia del filtro cambiará a 1500HZ. 
· En la opción