Soluciones inalámbricas para aplicaciones aguas arriba y aguas

Soluciones inalámbricas para aplicaciones
aguas arriba y aguas abajo
Infraestructura inalámbrica de control para beneficios en
productividad y seguridad en aplicaciones de gas y petróleo
Soluciones inalámbricas integrales para
aplicaciones en gas y petróleo
Desde hace más de 30 años, Cooper Bussmann ha proporcionado soluciones totales inalámbricas para
monitoreo, control y redes en la industria de gas y petróleo. Nuestros productos y soluciones se utilizan
en todo el mundo en la exploración de gas y petróleo, en gasoductos, refinerías y petroquímica. La marca
ELPRO de productos de Cooper Bussmann ha ayudado a las petroleras más importantes, a EPCs de todo
el mundo, y a las autoridades nacionales más grandes en el manejo de su capital y sus operaciones con
nuestras soluciones inalámbricas confiables y seguras.
Con productos inalámbricos, de conmutación Ethernet y de gestión de redes colaboramos para que
usted esté en el primer nivel, controlando sus operaciones. La diversa cartera de servicios de ELPRO ofrece
infraestructura para el monitoreo y control que se utiliza a lo largo del proceso de exploración y producción de
gas y petróleo. Nuestras soluciones pueden aportar mejoras fundamentales en la automatización de procesos.
Ofrecemos soluciones integrales para aplicaciones aguas arriba, aguas intermedias y aguas abajo de gas
y petróleo. La red inalámbrica industrial tipo malla (mesh) ELPRO I/O (entrada/salida), módems Ethernet y
conmutadores industriales Ethernet satisfacen las demandas de aplicaciones robustas y de larga distancia.
Nuestro sistema de gestión de red permite administrar las complejidades de red y la interoperación de
los diversos equipos inalámbricos y LAN desde un solo lugar. Nuestro grupo de Soluciones de Sistemas
puede ayudarlo a conectar los distintos sistemas de automatización, instrumentación y controles, e integrar
sus procesos.
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Asegúrese de que sus operaciones de larga distancia permanezcan
conectadas, incluso en los entornos más exigentes
El gas y el petróleo representan algunos de los entornos más exigentes con necesidades de comunicación
únicas, por lo que constituyen un gran desafío. Las empresas de gas y petróleo confían en nuestra
tecnología de automatización y control para monitorear y administrar varias actividades operacionales,
como la detección de fugas, protección catódica, medición de caudal, control en boca de pozo y vigilancia
ambiental. Los propietarios de pozos, operadores de equipos de perforación, los productores de gas en
napas superficiales y las empresas de exploración están utilizando tecnología inalámbrica para aumentar la
productividad, reducir los costos y mejorar la seguridad.
Beneficios inalámbricos
•L
argo alcance
Las frecuencias actuales permiten entre 20 y 50 km de LOS entre
clientes
•A
lta velocidad
Hasta 50 Mbps de ancho de banda
•S
eguridad
Encriptación de seguridad de grado militar
•B
aja potencia
Utiliza instalaciones pequeñas, solares/de batería
• Robustez
Compartimiento resistente a la intemperie
•C
onfiable
Tecnología de malla (mesh) de avanzada, autoreparable, que
proporciona una alta disponibilidad
•F
ácil de reubicar
Se despliega más fácilmente y puede redistribuirse con mayor rapidez
en comparación con una instalación cableada
•R
entable
Costos menores de instalación, más duración y más velocidad en el
tiempo operativo
La incorporación de sistemas inalámbricos en la industria
del gas y el petróleo está impulsada por nuevas normas
gubernamentales y por la demanda de mayor eficiencia
operativa.
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Aplicaciones inalámbricas para la protección catódica de tuberías,
puentes, bocas de pozo y tanques
Los propietarios y operadores de campos petroleros y plataformas marinas están constantemente enfrentando
desafíos en la productividad de los activos y la eficiencia operativa. Una infraestructura de red inalámbrica es el
camino seguro para proporcionar una mayor seguridad y productividad en aplicaciones con entornos ambientales
exigentes. El monitoreo inalámbrico de flujo, presión, nivel, temperatura y control de la posición de válvulas se
utiliza para optimizar el funcionamiento de tuberías y el almacenamiento, e incrementa a su vez la seguridad y
el cumplimiento normativo. La corrosión de tuberías es un problema creciente en la infraestructura de tuberías
envejecidas. Las soluciones inalámbricas pueden controlar eficazmente esta corrosión, evitando fugas, emisiones e
incluso explosiones fatales en las instalaciones de producción y refinerías.
Utilizando la conectividad inalámbrica, la extracción segura de adquisición de datos de dispositivos de monitoreo
de boca de pozo puede ser transmitida a una sala de control central o múltiples estaciones a la vez para un análisis
fácil y rápido. Como resultado, los operadores pueden responder con acciones que ayuden a reducir o eliminar
el tiempo inactivo de un pozo. Muchos campos no están ocupados a nivel local, por lo que existe la necesidad
de mantener la seguridad local y alertar a las autoridades sobre situaciones inseguras y peligros potenciales. La
vigilancia con cámaras a través de la conectividad inalámbrica puede reenviar las imágenes a las instalaciones
administrativas. Al monitorear y grabar en tiempo real, los operadores pueden responder más rápidamente a una
falla de seguridad.
Aplicaciones para gas y petróleo en aguas arriba/producción
y aguas abajo/distribución
Aguas arriba
Aguas abajo
•S
istemas de control en bocas de pozo de gas y
petróleo
• Medición/monitoreo de nivel de tanque de gas y petróleo
• Monitoreo de presión de tuberías, flujos y válvulas
• Monitoreo de distribución de presión de tuberías, flujos y válvulas
• Monitoreo de protección catódica/detección de fugas • G
estión de cámara de planta por IP y de seguridad del
sistema anunciador
• Monitoreo de almacenamiento subterráneo de gas
• Seguimiento y notificación de emisiones de producción
• Monitoreo/ Control de estación de bombeo y compresores
• Monitoreo y verificación de transferencia de custodia de
componentes eléctricos y agua
• Monitoreo e informe de temperatura de aparatos eléctricos
• Informe de cumplimiento normativo
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Un sinfín de posibilidades sin usar cables
Monitoreo de
vibración y
rendimiento del
motor
Monitoreo de
emisiones e
informes de
cumplimiento
normativo
Interconexión en
puerta de enlace
de PLCs Legacy
Equipo móvil
de vigilancia
por video y
seguimiento de
personal
Comunicaciones
celulares de banda
cuádruple GSM/
GPRS
Monitoreo de
detección de fugas
de gas y protección
catódica remota
Notificaciones de
implementación de
lavado de ojos y
ducha de seguridad
Monitoreo de
nivel de patio
de tanques y
transferencia de
custodia
Ethernet Larga
Distancia y
transferencia de
datos en serie
Monitoreo
y control de
dispositivos de
campo remotos
(bombas, motores
y vávulas)
Sistema de gestión
de red
"Las redes inalámbricas de sensores emergieron como tecnología
clave para la acelerar la exploración de gas y petróleo y avanzar con
las últimas técnicas de extracción."
ON World, empresa mundial de investigación sobre tecnología
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Problemas resueltos
Con tecnología inalámbrica logramos mayor productividad, costos reducidos y mayor seguridad.
Monitoreo y control de tuberías
Las probables causas de fallas en las tuberías son la corrosión y las fugas. Un operador de un extenso oleoducto
pasó mucho tiempo tratando de evitar la corrosión, fugas y posibles litigios, problemas muy costosos en sí. Las
fallas no detectadas en el sistema de protección pueden provocar corrosión y fugas costosas. Por lo tanto, se
necesitaba una solución para proporcionar monitoreo y capacidades de control a través de distancias amplias.
Se implementaron transmisores inalámbricos individuales ELPRO de (I/O) para monitorear el rendimiento
del sistema de protección catódica. La protección catódica suprime activamente la corrosión de tuberías
mediante la inyección de corrientes eléctricas en la tubería.
Las unidades inalámbricas ELPRO supervisan la corriente de inyección en los sitios de inyección activos,
y también supervisan la tensión eléctrica de tubería en puntos específicos entre los sitios de inyección.
Cientos de estas mediciones se transmiten a un computador SCADA proporcionando una indicación
del rendimiento y una alarma temprana de falla en el sistema. Las unidades ELPRO se alimentan de una
pequeña pila alcalina compacta, apagándose entre mediciones para prolongar la vida útil de batería en
más de 3 años. Muchas unidades repetidoras inalámbricas extienden el rango de cobertura inalámbrico
para alcanzar la totalidad de la tubería.
La combinación de varios módulos I/O inalámbricos ELPRO de bajo consumo, módulos ELPRO de interfaz de protocolo de puerta de enlace, el sistema de protección catódica de tuberías y un sistema SCADA
fue utilizada para supervisar la buena condición del oleoducto. El sistema de protección catódica suprime
activamente la corrosión de las tuberías mediante la inyección de corrientes eléctricas en las tuberías,
mientras que el sistema SCADA proporciona la adquisición de datos de control/supervisión de información
de campo en la sala de control evitando así costos por corrosión, fugas y posibles litigios. Los dispositivos
ELPRO de baja potencia alimentados a batería entregan no sólo las comunicaciones inalámbricas, sino
tambien la inyección de tensión eléctrica a los dispositivos catódicos. Cientos de mediciones son capaces
de ser transmitidas a un ordenador a través de los repetidores inalámbricos de puerta de enlace SCADA y
también al propio sistema SCADA.
El Sistema Inalámbrico de Cooper Bussmann para gas y petroleo proporcionó el monitoreo/control de
amplio alcance necesario para el oleoducto. El nuevo sistema puede evitar fallas causadas por la costosa
corrosión de tuberías y fugas.
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Detección de interfaz de combustible
Magellan Midstream Partners es una empresa propietaria del sistema de tuberías más extenso de productos derivados del petróleo en EE.UU. Transportan una variedad de productos como gasolina, diesel,
combustible para aviones y poseen también una cantidad de terminales. Generalmente, la tubería transportará un multiplicidad de productos. Por ejemplo, después de que un lote de gasolina haya ingresado
en el sistema, lo puede seguir un lote de combustible diesel. La interfaz de dos combustibles consistirá
normalmente en un pequeño porcentaje de los productos mezclados entre sí, lo que se conoce como
“transmix”. La terminal de almacenamiento debe saber cuándo está a punto de llegar el próximo combustible distinto, de manera de no bombear, por ejemplo, diesel en los tanques de almacenamiento de
gasolina, y desviando así el transmix a un tanque separado a tal efecto.
Aproximadamente una hora antes de la llegada del producto a cada terminal, Magellan ha instalado
medidores de densidad, también llamados detectores de interfaz. Los detectores de interfaz están diseñados para alertar a los operadores de terminales de la llegada inminente de un combustible distinto al anterior.
Los detectores de la interfaz tienen una señal de salida de 4-20mA que está conectada a un transceptor de radio
inalámbrico ELPRO 905U-1 de múltiples I/O. En la terminal se encuentra otro 905U-1 recepcionando esa señal.
Antes de conocer la solución de ELPRO, la empresa Magellan utilizaba líneas telefónicas analógicas
contratadas. Algunos sitios también han utilizado licencias de frecuencias radiales de 450MHz, pero esto
traía acarreados cargos asociados, y eran por lo tanto, costosos a largo plazo. Los generadores de saltos
de frecuencia de 900MHz de ELPRO resuelven los problemas generados por frecuencias de radio fijas y
líneas contratadas. La solución proporciona una alternativa inalámbrica al costoso sistema de cableado.
Esta solución ha tenido tanto éxito que Magellan está utilizando radios ELPRO en cada oportunidad
para reemplazar líneas contratadas y otras marcas y tipos de radios a sitios IFD nuevos y existentes.
Además de la detección de interfaz, Magellan también utiliza las radios ELPRO en parques de tanques
para el control de bombas y de medición de tanques.
Alarma de nivel de tanque por radar
Una refinería de petróleo equipó con puertas de enlace inalámbricos ELPRO a sus medidores de nivel
de tanque por radar. ELPRO es elegido por la capacidad de las puertas de enlace para conectarse a una
amplia gama de indicadores de nivel diferentes, cada uno con distintos protocolos de bus de campo.
Las puertas de enlace ELPRO también fueron conectados directamente a la alarma independiente de
punto de nivel alto de los tanques. El sistema inalámbrico de tanques formó parte de una instalación
global de sistema de información inalámbrico, utilizando las eficientes comunicaciones inalámbricas
WIBnet puerto-a-puerto (peer-to-peer) de ELPRO. El sistema también formó parte del sistema de gestión
de energía de la planta, y del sistema de monitoreo de alarmas OBL.
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Probadas soluciones de monitoreo de boca de pozo
Monitoreo de boca de pozo de petróleo variable
Problema:
La empresa petrolera estatal mexicana PEMEX necesitaba una solución confiable y segura para conectar a su
sistema de control numerosos dispositivos de campo WirelessHART™, desde sitios remotos en bocas de pozo
de petróleo. El control de la temperatura y variables de la presión en diversos campos de extracción de petróleo a
través de largas distancias superó con creces las capacidades de las redes WirelessHART.
El alcance en los campos de extracción de petróleo terrestre de PEMEX es un desafío, lo que complica el
cableado, y, dado que hay más de 30,000 puntos adicionales, la tarea de extracción es aún más difícil. Las puertas
de enlace WirelessHART 1420 requieren conectividad inalámbrica Ethernet de largo alcance tanto para lugares
aislados como en instalaciones diseminadas en grandes distancias.
Solución:
Para resolver el problema ELPRO desplegó una red Ethernet de 900MHz de largo alcance. Los módems
industriales Ethernet ELPRO 945U-E de Cooper Bussmann proporcionaron a PEMEX una conectividad segura,
confiable y de alta velocidad de datos en muy largas distancias. Los dispositivos instalados son capaces de leer
la presión y la temperatura en cada uno de los "árboles de Navidad", y se integran a una red inalámbrica de largo
alcance dentro de los activos de extracción de petróleo de PEMEX.
Resultados:
Con anterioridad, PEMEX ha tenido que contratar equipos por zona dentro de los campos de petróleo para el
control de presión y temperatura de aceite. Estas variables afectan el rendimiento de extracción, lo que se refleja
en muchos millones de dólares. Con esta solución de ELPRO, ha sido posible el seguimiento de todas estas
variables desde un centro de control que permite un control más detallado de las variaciones. ELPRO proporciona
una solución eficaz que ha permitido a PEMEX tomar ventaja de los dispositivos de campo WirelessHART sin los
costos y el tiempo que hubiera requerido una solución de fibra/cable tradicional.
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Monitoreo de boca de pozo de gas metano de carbón
Problema:
Un importante proveedor de gas metano de carbón en Queensland, Australia, necesitaba una infraestructura de
control inalámbrico. El lugar tiene capacidad para una expansión a 12 millones de toneladas de GNL anuales, sin
perjuicio de la demanda, y tenía extensiones de activos QGC de varios cientos a varios miles de pozos.
Requisitos técnicos:
• Módems Ethernet con capacidad de rango de aproximadamente 10 kilómetros
• Se recomiendan rangos de frecuencia de 900 MHz o más (por ej. se descartan de 2.4GHz)
• Cualquier módulo que sea capaz de convertirse en un repetidor debido a la naturaleza del terreno
• Sistema de sondeo con un tiempo máximo de ciclo de 30 segundos
• Sistema de RF mallada para evitar problemas de fallas punto-a-punto
• Pico de requisito de velocidad de datos de 2.5Mbps (punto a punto)
• Se requiere una encriptación AES
• Se requiere configuración y diagnóstico a través del aire
• Se recomienda una actualización de Firmware factible a través del aire
• Software de gestión de redes
• Se valora contar con puertos RS232 y RS485
Solución:
Las radios ELPRO fueron seleccionadas e integradas en bocas de pozos estandarizadas RDC500. El diseño de
radio utiliza una red compuesta por puntos de acceso de repetición inalámbricos. Cada sitio recoge datos de flujo
de gas, presión, temperatura y flujo de agua, y puede desactivar válvulas o bombas.
Resultados:
La tecnología inalámbrica es capaz de proporcionar datos actualizados de producción, proporciona capacidad
de parada, reduce el requisito de estar "in situ" y mejora la seguridad del personal. Una de las redes tipo malla
inalámbricas más grandes del mundo ya está en marcha con varios cientos de sitios de boca de pozo en un campo
que se ampliará a 12 millones de toneladas de GNL al año.
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Soluciones de red de extremo a extremo
Red de conectividad y administración
Centro de Control
Monitoreo
Maritimo
NMS
Conmutador
Principal
Anillo Gigabit
Tiempo de Recupero
<20ms
Lagunas de
Residuos
Monitoreo de
Bocas de Pozo
Planta de
Separación
PLC
HMI
na refinería importante de petróleo mejora la productividad de
U
monitoreo de una estación de compresión de 5:1 a 50:1. "Dada
la escasez de personal calificado, mediante el uso inalámbrico
realmente estamos haciendo más con menos."
Director de Ingeniería de Procesos
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Cartera de productos inalámbricos
Información: Monitoreo. Optimización.
Sistema de control
Sistema de gestión de activos
Sistema de gestión de red
Controlador: Integración. Ampliación.
Puerta de enlace
Malla
Productos Ethernet
Puerta de enlace
400/869/900MHz
Malla
869/900MHz
Módem
2.4/5.8GHz
Celular
Módem
900MHz
Conmutador
gestionado
Conmutadores no
gestionables
Módem
Banda cuádruple
Máquina: Rendimiento. Tiempo de producción.
Malla
Productos Seriales
Malla
869/900MHz
Módem
2.4GHz/900MHz
Productos Ethernet
Módem
869/900MHz
Módem
150/220/400MHz
Módem
2.4/5.8GHz
Celular
Módem
900MHz
Módem
Banda cuádruple
Sensor: Inteligente. Diagnósticos.
Productos WirelessHART™
Productos de I/O
869/900MHz
Unidireccional
Malla
869/900MHz
Multi
Puerta de enlace
150/220/400/869/900MHz
Expansión
Puerta de
enlace
de 2.4GHz
Concentrador de datos
de 2.4/5.8GHz
"Los generadores de saltos de frecuencia de 900MHz de ELPRO
resolvieron los problemas con frecuencias de radio fijas y líneas
contratadas en sitios con dispositivos de interfaz (IFD) nuevos y
existentes. La solución proporcionó una alternativa inalámbrica al
costoso sistema de cableado."
Magellan Midstream Partners
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Durante más de 30 años, la linea de productos ELPRO de Cooper Bussmann ha proporcionado soluciones
inalámbricas integrales de monitorización y control para el mercado industrial. Ofreciendo una amplia gama de
productos industriales inalámbricos, soporte técnico a nivel mundial y más de 100 socios calificados técnicamente
en todo el mundo, Cooper Bussmann es hoy líder del mercado en tecnología inalámbrica industrial. Con numerosas
soluciones diseminadas en todo el mundo en aplicaciones de procesos, instrumentación y automatización, ELPRO
tiene una solución para cada una de sus necesidades de aplicación.
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