Infraestructura inalámbrica de control para benefi cios en productividad y seguridad en aplicaciones de gas y petróleo

Soluciones inalámbricas para todas las etapas de las aplicaciones

Gas y petróleo

Visite el sitio web para saber más sobre las soluciones inalámbricas y cableadas de Eaton.

La industria del gas y el petróleo es uno de los entornos más exigentes y tiene necesidades de comunicación únicas, por lo que constituyen un gran desafío. Durante más de 30 años, las empresas de gas y petróleo han confi ado en las soluciones inalámbricas de Eaton para el monitoreo, el control y el establecimiento de redes en activos de producción y actividades operativas. Los productos y soluciones de Eaton se utilizan mundialmente para la exploración, la producción, en tuberías, refi nerías, transporte y almacenamiento en el sector de hidrocarburos.

Eaton lo ayuda a estar en el primer nivel y en control de sus operaciones con soluciones integrales para aplicaciones de los sectores upstream, es decir de exploración y producción, midstream, de transporte, y downstream, o refi no, comercialización y distribución de gas y petróleo. Usted puede cubrir las demandas de aplicaciones robustas y de larga distancia con productos ELPRO que incluyen malla inalámbrica de largo alcance E/S, módems Ethernet y seriales de largo y ultra largo alcance, y módems celulares

Soluciones inalámbricas integralespara aplicaciones en gas y petróleo

La incorporación de sistemas inalambricos en la industria del gas y el petróleo esta impulsada por la necesidad de disminuir los costos en infraestructura, nuevas normas gubernamentales y por la demanda de mayor efi ciencia operativa.

y conmutadores Ethernet aptos para el uso industrial. Nuestro sistema de gestión de redes permite administrar las complejidades de red y la interoperación de los diversos equipos inalámbricos y LAN desde un solo lugar.

Las soluciones inalámbricas de Eaton dan respaldo a las petroleras más importantes del mundo, a EPC de todo el mundo y a los entes más importantes de las autoridades nacionales con soluciones inalámbricas confi ables y seguras para aplicaciones que incluyen monitoreo y control en boca de pozo, monitoreo de ductos, detección de fugas, vigilancia ambiental, protección catódica y mediciones de caudal. En la actualidad, los propietarios de pozos, operadores de equipos de perforación, los productores de gas en napas superfi ciales y las empresas de exploración están utilizando tecnología inalámbrica para aumentar la productividad, reducir los costos y mejorar la seguridad. Para facilitar el diseño, la implementación y el mantenimiento, el grupo de Soluciones del Sistema Eaton está preparado para trabajar junto a usted para conectar diversos sistemas de automatización, la instrumentación y el control e integración de procesos.

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Asegúrese de que sus operaciones de larga distancia sigan conectadas, incluso en los entornos más exigentes

Benefi cios inalámbricos• Largo alcance: Las frecuencias actuales

permiten entre 20 y 50 km de línea de visión entre clientes

• Alta velocidad: Hasta 50 Mbps de ancho de banda

• Seguridad: Cifrado de seguridad de nivel militar

• Carcasa robusta: Resistente a la intemperie

• Confi able: Tecnología avanzada de malla autorreparable, que proporciona una alta disponibilidad

• Fácil implementación: Se despliega fácilmente y puede redistribuirse con mayor rapidez en comparación con una instalación cableada

• Rentable: Menores costos de instalación, más duración y más velocidad en el tiempo operativo

Las empresas de gas y petróleo confían en la tecnología de automatización y control de Eaton para monitorear y administrar diversas 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 somero y las empresas de exploración están utilizando tecnología inalámbrica para aumentar la productividad, reducir los costos y mejorar la seguridad.

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Redes inalámbricas: infraestructura, monitoreo y soluciones

Los propietarios y operadores de campos petroleros y plataformas marinas están constantemente enfrentando desafíos en la mejora de la productividad de los activos y la eficacia operativa. Una infraestructura de red inalámbrica es el camino más seguro para proporcionar una mayor seguridad y productividad en aplicaciones con entornos ambientales exigentes. El monitoreo inalámbrico de flujo, presión, nivel, temperatura y posición de válvulas se utiliza para optimizar el funcionamiento de tuberías y almacenamiento, además de incrementar la seguridad y el cumplimiento normativo. Las soluciones inalámbricas pueden controlar eficazmente la corrosión de tuberías, un problema creciente en la infraestructura de tuberías envejecidas, lo que puede dar lugar a fugas, emisiones e incluso explosiones letales en las instalaciones de producción y refinerías.

Los sistemas inalámbricos son esenciales para el manejo de activos y operaciones relacionadas con gas y petróleo

Con 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 a múltiples estaciones a la vez para un análisis fácil y rápido. Así, los operadores pueden responder con acciones que ayuden a reducir o eliminar el tiempo inactivo de un pozo.

Usando la conectividad inalámbrica, la vigilancia con cámaras puede reenviar alertas e imágenes de video a las instalaciones de administración de sectores de la operación que no cuentan con personal; de esta forma, los operadores pueden responder rápidamente ante una falla de seguridad. Estas aplicaciones, entre otras, destacan cómo las soluciones inalámbricas pueden mejorar la productividad, fortalecer la seguridad y reducir el costo de activos y de operaciones.

Upstream

• Sistemas de control en boca de pozo de gas y petróleo

• Monitoreo de presión, caudal y válvulas en tuberías

• Monitoreo de protección catódica y detección de fugas

• Monitoreo de almacenamiento subterráneo de gas

• Monitoreo y control de estación de bombeo y com-presores

Downstream

• Medición/monitoreo de nivel de tanque de gas y petróleo

• Monitoreo de presión, caudal y válvulas en tuberías

• Gestión de seguridad mediante cámara de planta por IP y sistema anunciador

• Seguimiento y notificación de las emisiones de producción

• Verificación y monitoreo de transferencia de custodia de servicios de agua y de electricidad

• Monitoreo y reseña de temperatura de aparatos eléctricos

• Informe de cumplimiento normativo

Upstream /producción y downstream/distribución

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Monitoreo de vibración y rendimiento del motor

Interconexión en puerta de enlace legados de PLC

Comunicaciones celulares de banda cuádruple GSM/GPRS

Notifi caciones de implementación de lavado de ojos y ducha de seguridad

Monitoreo de detección de fugas de gas y protección catódica remota

Monitoreo y control a distancia de dispositivos en campo (bombas, motores y válvulas)

Sistema de gestión de red

Monitoreo de nivel de patio de tanques y transferencia de custodia

Transferencia de datos via Ethernet larga distancia y en serie

Equipo móvil de vigilancia por video y seguimiento de personal

Monitoreo de emisiones e informes de cumplimiento normativo

Un sinfín de posibilidades sin cableado

"Las tecnologias de redes como la inalambrica y Ethernet han pasado al frente de las soluciones de redes para la industria del gas y el petróleo pues minimizan el costo de vida útil y a la vez se mantienen fl exibles para permitir cambios posteriores de diseño, puestas en servicio remotas y gestión remota de la red durante la operación".

Harry Forbes, ARC Advisory Group

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Con tecnología inalámbrica logramos mayor productividad, costos reducidos y mayor seguridad.

Solucionesprovistas

Detección de interfaz de combustible

Magellan Midstream Partners es la propietaria del sistema de tuberías más extenso para productos refinados derivados del petróleo en EE.UU. Transporta una variedad de productos como gasolina, diesel, combustible para aviones hacia las terminales, algunas de las cuales son de su propiedad. Generalmente, la tubería transportará una multiplici-dad de productos. Por ejemplo, después de que haya ingresado gasolina en el sistema, puede que el próximo ingreso sea combustible diesel. La interfaz entre estos dos com-bustibles producirá un pequeño porcentaje de los productos mezclados entre sí, lo que se conoce como transmix. La terminal de almacenamiento debe saber por anticipado qué tipo de combustible ingresará, de manera de desviar el transmix a un tanque separado, y prevenir errores como el bombeo de diesel en tanques de almacenamiento de gasolina.

Aproximadamente una hora antes de la llegada del producto a cada terminal, los densímetros (también llamados detectores de interfaz) alertan a los operadores de la terminal sobre la inminente llegada de un tipo distinto de combustible. Una señal de salida de 4-20mA de los medidores de densidad está conectada a un transceptor de radio inalámbrico ELPRO 905U-1 múltiples E/S. En la terminal se encuentra otro 905U-1 transmitiendo esa señal.

Antes de adoptar la solución de ELPRO, la empresa Magellan utilizaba líneas telefónicas analógicas contratadas. Algunos sitios también utilizaban licencias de frecuencias radiales de 450 MHz, pero esto acarreaba cargos asociados, y eran por lo tanto, costosos a largo plazo. Los generadores de saltos de frecuencia de 900 MHz de ELPRO resolvieron los problemas generados por frecuencias de radio fijas y líneas contratadas. La solución proporciona una alternativa inalámbrica accesible al costoso sistema de cableado.

Esta solución ha tenido tanto éxito que en cada oportunidad Magellan está utilizando radios ELPRO para reemplazar líneas contratadas y otras marcas y tipos de radios a sitios con IFD nuevos y existentes. Además de la detección de la interfaz, Magellan también utiliza los radios ELPRO en patios de tanques para el control de bombas de tanques y de medición de tanques.

Alarma de nivel de tanque por radar

Una refinería de petróleo equipó con puertos de enlace inalámbricos ELPRO los medidores de nivel de tanque por radar. Eligió ELPRO por la capacidad de los puertos de enlace para conectarse a una amplia gama de indicadores de nivel diferentes, cada uno con diferentes protocolos de bus de campo. Los puertos de enlace ELPRO también fueron conectados directamente a la alarma independiente de punto de alto nivel de tanques. El sistema inalámbrico de tanques formó parte de una instalación global, utilizando las eficientes comunicaciones inalámbricas WIBnet de pares de ELPRO. También formó parte del sistema de gestión de energía de la planta, y el sistema de monitoreo de alarmas OBL.

Magellan está utilizando radios ELPRO en cada oportunidad para reemplazar líneas contratadas y otras marcas de productos inalámbricos en sitios con IFD nuevos y existentes.

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Monitoreo y control de tuberías

Las probables causas de fallas en las tuberías son la corrosión y las fugas. El operador de una extensa tubería de petróleo trataba de prevenir fallas en la tubería y posibles litigios. Las fallas no detectadas en el sistema de protección pueden provocar corrosión y fugas costosas. Necesitaba una solución para dar monitoreo y capacidades de control en distancias extensas.

Los transmisores inalámbricos individuales ELPRO de E/S se implementaron para monitorear el rendimiento de su sistema de protección catódica. Esa protección suprime activamente la corrosión de tuberías con la inyección de corrientes eléctricas.

Los dispositivos ELPRO de baja potencia alimentados a bateria entregan no sólo las comunicaciones inalambricas, sino que también inyectan tensión eléctrica en los dispositivos catódicos.Las unidades inalámbricas ELPRO supervisan la corriente de inyección en los sitios de inyección activo; y también supervisan la tensión 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 del sistema 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 de las baterías a más de 3 años. Muchas unidades repetidoras inalámbricas extienden el rango de cobertura inalámbrico a la totalidad de la tubería.

Se utilizó la combinación de módulos E/S 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 para supervisar la buena condición del oleoducto. El sistema de protección catódica suprimió activamente la corrosión de las tuberías inyectándoles corrientes eléctricas, mientras que el sistema SCADA proporcionó 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 que también inyectan tensión eléctrica en 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 al propio sistema.

El sistema inalámbrico de Cooper Bussmann proporcionó el monitoreo/control de amplio alcance necesario, y puede evitar fallas causadas por la costosa corrosión de tuberías y fugas.

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Problema

La empresa petrolera estatal mexicana PEMEX necesitaba una solución confi able 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 terreno de los campos de extracción de petróleo 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 remotos como en instalaciones diseminadas en grandes distancias.

Monitoreo de boca de pozo de petróleo variable

Soluciones probadas de monitoreo de boca de pozo

Solución

Para resolver el problema ELPRO desplegó una red Ethernet de malla de 900MHz de largo alcance. Los módems industriales Ethernet ELPRO 945U-E de Cooper Bussmann proporcionaron a PEMEX una conectividad segura, confi able 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 PEMEX.

Resultados

Con anterioridad, PEMEX había tenido que contratar equipos por zona dentro de los campos de petró leo para el control de presió n y temperatura. Estas variables afectan el rendimiento de extracció n, lo que se refl eja en muchos millones de dó lares. Con esta solución de Eaton, fue posible el seguimiento de todas estas variables desde un centro de control que permite un control má s detallado de las variaciones. PEMEX pudo tomar ventaja de los dispositivos de campo de WirelessHART, sin los costos y el tiempo que hubiera requerido una solución de fi bra/cable tradicional.

Solución probadaLos benefi cios en costos de sistemas inalambricos y la confi abilidad de las redes cableadas

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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, sujeto a la demanda y tenía extensiones de activos de QGC de varios cientos a varios miles de pozos.

Una importante empresa petrolera en la cuenca permiana está utilizando el módem Ethernet inalámbrico 450U-E para monitorear fl ujos y niveles, además de transmitir puntos de ajuste a los activos de producción. Cada sitio tiene un PLC que utiliza Modbus TCP para comunicarse. El sitio base tiene una interfaz de usuario, lo que permite que un operador vea con rapidez el funcionamiento de toda la red. Debido a las distancias entre los sitios y la falta de línea de sitio en algunos lugares, se utilizó una radio de 450 MHz con licencia a 5 W de potencia de transmisión para superar estas barreras. Como es usual con radios de banda estrecha, el tráfi co es limitado, lo que signifi ca que se requiere una selección cuidadosa del protocolo de comunicaciones. Se eligió Modbus TCP por la brevedad de los mensajes y porque es un protocolo común compatible con equipos de distintos fabricantes.

Monitoreo de boca de pozo de gas metano de carbón

Monitoreode pozos

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 fl ujo de gas, presión, temperatura y fl ujo de agua, y puede desactivar válvulas o bombas.

Requisitos técnicos:

• Módems Ethernet con rango de unos 10 kilómetros

• Se recomiendan rangos de frecuencia de 900 MHz en lugar de 2.4 GHz

• Capacidad de los módulos para actuar como repetidores debido a la naturaleza del terreno

• Sistema de interrogación con un tiempo máximo de ciclo de 30 segundos

• Sistema de radiofrecuencia en malla para evitar problemas de fallas punto-a-punto

• Pico de velocidad de datos de 2.5 Mbps (punto a punto)

• Se requiere un cifrado AES

• Se requiere confi guración y diagnóstico en el curso de la comunicación

• Gran preferencia por un fi rmware que se pueda actualizar en el curso de la comunicación

• Software de gestión de redes

• Se valora contar con puertos RS-232 y RS-485

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

"Dada la escasez de personal califi cado, con el sistema inalámbrico realmente estamos haciendo más con menos."

Director de Ingeniería de Procesos

Red de conectividad y gestión

Centro de control

de anillo Gigabit

Tiempo de recuperación

<20 ms

NMS

Planta de separación

Monitoreo en boca de pozo

HMIPLC

Estanques

de relaves

Monitoreo offshore

Conmutadorempresarial

separación

Una refi neria importante de petróleo mejora la productividad de monitoreo de una estación de compresión de 5:1 a 50:1.

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Cartera de productos inalámbricos

Malla 869/900 MHz

Malla 869/900 MHz

Módem 2.4GHz/900 MHz

Sistema de adquisición de datos

Puerta de enlace

Malla

Productos de E/S Productos WirelessHART™

Controlador: Integración y ampliación

Máquina: Más rendimiento y tiempo de actividad

Sensor: Diagnósticos más inteligentes.

Malla

Productos seriales

Ethernet

Ethernet

Celular

Celular

Módem2.4/5.8 GHz

Módem869/900 MHz

Sistema de gestión de red (NMS)

Módem360-512/869/900 MHz

Módem150/220/400 MHz

Conmutadores gestionados

Módem2.4/5.8 GHz

Conmutador sin gestión

MódemBanda cuádruple

MódemBanda cuádruple

Entrada 400/869/900 MHz

Sistema de control

Malla 869/900 MHz

Multi150/220/400/869/900 MHz

Puerta de enlace900 MHz

Expansión Puerta de enlace 2.4 GHz

Concentrador de datos de 2.4/5.8GHz

Unidireccional869/900 MHz

Información: Monitoreo y optimización

Módem360-512/869/900 MHz

"Los generadores de saltos de frecuencia de 900 MHz de ELPRO resolvieron los problemas causados por frecuencias de radio fi jas y líneas contratadas en sitios con dispositivos de interfaz (IFD) nuevos y existentes. La solución proporciona una alternativa inalámbrica al costoso sistema de cableado."

Magellan Midstream Partners

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