Consideraciones sobre flujo informático y conectividad para aplicaciones de petróleo y gas

Las aplicaciones de petróleo y gas tienen cada vez más equipos de diversos proveedores en sus instalaciones, lo que hace la necesidad de contar con datos estrechamente integrados y una conectividad fiable en tiempo real. Los distintos protocolos utilizados por diferentes componentes añaden un problema de comunicación: los productores de petróleo y gas tienen que
conectar estos equipos de forma fiable, sin perder de vista la escalabilidad que requerirán los planes futuros.

Tradicionalmente, las operaciones de petróleo y gas (O&G) utilizaban múltiples ordenadores de flujo y RTU independientes, que se comunicaban con el PLC responsable de realizar la automatización en el sitio. La integración del sistema de medición y el PLC requerían de una configuración adicional de las comunicaciones. Esto podría derivar en una configuración compleja y una gestión de procesos para garantizar que la información se transfiere correctamente. En ocasiones, la recogida de datos podía requerir visitas a las instalaciones, lo que podría aumentar los costes de viaje y reducir la productividad, en función de la distancia.

Sin embargo, han surgido formas más eficaces de realizar estas tareas. Con soluciones como los ordenadores en bastidor y las pasarelas de protocolo, los productores de petróleo y gas pueden llevar los datos directamente a los sistemas de control y reducir su gasto total de capital.
Pueden añadirse radios inalámbricas y soluciones celulares para permitir las comunicaciones y las transferencias de datos en tiempo real. Un tema común para muchos productores es la necesidad de una solución duradera y escalable. 

Informática de flujos integrados

Los sistemas de flujo integrados en el chasis pueden ser una alternativa ideal a las configuraciones de medición tradicionales. Estos ordenadores de flujo pueden llevar los datos de su aplicación de medición de O&G (LACT, monitorización de tuberías, plataforma de pozos múltiples, instalaciones centrales) directamente a su sistema de control Rockwell Automation®, eliminando la necesidad de ordenadores de flujo independientes o RTU de medición dedicadas. También pueden reducir el tiempo de configuración y ayudar a su aplicación a prepararse mejor para el crecimiento futuro con numerosas posibilidades de expansión.

Ahorro de espacio y tiempo

Optar por los ordenadores de flujo en chasis puede ayudarle a conservar el espacio, algo clave para cualquier aplicación, pero especialmente en una aplicación de O&G. Con un ordenador que encaja directamente en su PAC, puede tener un espacio de armario más pequeño o, en algunos casos, eliminar un panel de control completo. Desde el punto de vista de la integración, tener el ordenador de flujo directamente en el sistema de control ahorra tiempo para obtener datos directamente al PAC. Si tiene un PAC de Rockwell Automation, opte por un módulo en el bastidor que cuenta con herramientas de integración de primera calidad para agilizar la configuración. A medida que sus requisitos de medición crezcan, podrá copiar y pegar la lógica de escalera para añadir más ProControl, en lugar de empezar desde cero con cada nueva RTU. Por otro lado, añadir un ordenador de caudal o una RTU independiente suele requerir una configuración adicional y el dolor de cabeza de integrar la solución de un nuevo proveedor en un sistema de control independiente.

Opciones de futuro

Lo más probable es que no pueda ver el futuro y hacerse una idea de cómo sus sistemas de medición y su fortuna cambiarán. Optar por una solución de ordenador de flujo escalable es la acción más prudente. Todas las industrias pueden ser cambiantes a veces, pero la del petróleo y el gas es una en la que las necesidades de su planta podrían ser muy diferentes dentro de una década.
Los ordenadores en bastidor pueden admitir más recorridos de medidores de gas o líquido, ayudándole a evitar componentes adicionales.
de gas o líquido, ayudándole a evitar componentes adicionales a medida que añade puntos de medición. Estas soluciones pueden ser más rentables (entre 3.000 y 5.000 dólares) que los típicos 6.000 a 10.000 dólares por cada RTU. Se preguntará cuántos ordenadores en bastidor puede añadir. Esto puede depender de la memoria del PAC que esté utilizando y de cuántos puntos de medición resulte cómodo tener en un solo sistema.
Otro factor para tener en cuenta es lo que se va a medir. Algunas soluciones requieren licencias separadas para las mediciones de gases y líquidos, o diferentes ordenadores de flujo para cada tipo de medición (¡multiplique esto por el número de bastidores que necesite y realmente empiece a sumar!) Un enfoque más rentable es optar por un ordenador bastidor integrado que no requiera cuotas separadas para las diferentes mediciones, especialmente si sus necesidades de medición pueden cambiar en el futuro.

Lista de comprobación de su flujo informático

Recuerde tener en cuenta estas consideraciones cuando evalúe las soluciones de cálculo de flujos:

• Cómo se integrará la solución en su sistema de control, y si cuenta con el apoyo de expertos que necesita para esa integración. El factor de integración puede ser un problema cuando se utilizan ordenadores de flujo independientes, y es una de las razones por las que sugerimos el montaje en bastidor.
• ¿Cómo puede añadir más ordenadores de control de flujo si su centro se amplía? En este caso hay que tener en cuenta factores como el espacio que ocuparían los ordenadores de flujo y el coste de comprarlos e implementarlos. Si necesita varios ordenadores de flujo independientes (o más), puede que no tengan mucho sentido para su aplicación a largo plazo.
• ¿Qué licencias necesitará? Si opta por la medición tanto de gases como de líquidos, las tarifas de cada una podrían aumentar. Como alternativa, opte por un ordenador de control de flujo para manejar ambos sin duplicar los gastos de licencia. 
   

Conectividad

Ahora es el momento de hablar de la conexión de otros componentes, mediante pasarelas industriales, radios inalámbricas y soluciones celulares. La incorporación de soluciones de conectividad fiables puede ayudarle a aumentar la eficiencia y a cumplir los objetivos de producción.

Conversión de protocolos

Como se ha mencionado anteriormente, la proliferación de componentes de diversos proveedores ha hecho que la conexión de estos equipos sea un reto. El uso de pasarelas industriales para enlazar estos componentes con su sistema de control central y otros equipos necesarios es una necesidad clave de automatización en su empresa.

La incorporación de nuevos protocolos que se conectan de forma fiable también puede ayudarle a aprovechar las ventajas del Internet Industrial de las Cosas (IIoT): Al tener acceso a estos datos desde todo su sitio puede ayudarle a aumentar la eficiencia.

Un protocolo de sistema de control típico que los ingenieros de campo de ProSoft ven utilizar es el EtherNet/IP™. Las pasarelas construidas para este propósito están disponibles para conectar este protocolo Logix con cada uno de los siguientes protocolos utilizados por los fabricantes de componentes de petróleo y gas.

Modbus es el protocolo más extendido que encontrará en su sitio. Es utilizado típicamente por equipos como los cromatógrafos de gas, las válvulas de control y la instrumentación, y también se utiliza en la supervisión de los niveles de los depósitos. Las pasarelas Modbus multipuerto están disponibles para permitirle dar prioridad a los datos de ciertos equipos. Estos tipos de pasarelas funcionan dividiendo su red Modbus en los cuatro puertos Modbus Serie, proporcionando la flexibilidad de construir redes de equipos basados en la prioridad de obtener esos datos en el sistema de control. Esta división puede permitirle obtener datos más rápidamente o con una cadencia diferente de algunos equipos, como los transmisores de datos multivariables que necesitan datos en menos de un segundo, que otras necesidades de recogida de datos que tienen una prioridad menor, como la supervisión de los niveles de los tanques o los cromatógrafos de gas.

Otro protocolo común que probablemente verá en los sitios de O&G es HART. El protocolo tiene un par de características que lo hacen ideal para estas aplicaciones:

• Es neutro en cuanto a proveedores, lo que resulta útil a la hora de conectar sus dispositivos con otros de diferentes fabricantes.
• Es una especie de superación cuando se trata de obtener datos de diagnóstico de los instrumentos de campo. HART proporciona información que le ayudará a localizar el origen de un problema, y podría permitirle diagnosticar problemas de forma remota.

HART se suele utilizar en equipos de instrumentación, como:

• Caudalímetros magnéticos para la medición de agua
• Transmisores de presión y temperatura

Otros dos protocolos de proveedor neutro, DNP3 e IEC 61850, se utilizan en funciones relacionadas con la energía de las aplicaciones de O&G.

Ambos protocolos ofrecen ventajas:

• DNP3 permite a los usuarios dar prioridad a los datos y marcar la hora de estos directamente en la fuente.
• Los dispositivos IEC 61850 tienen convenciones de nomenclatura y significados estandarizados como parte de su enfoque de modelo de datos, lo que simplifica la configuración y la puesta en marcha.

Un ejemplo de aplicación con estos protocolos es cuando un sitio tiene su propia subestación de transmisión y distribución, a través de la cual se distribuye la energía para equipos como bombas, motores, calentadores y compresores. Los protocolos pueden utilizarse para conectar el equipo de la subestación y el sistema de control de automatización.

Comunicaciones inalámbricas

Antes, para conectar cualquier cosa en un yacimiento de petróleo y gas, había que cavar una zanja y tender un cable entre los puntos de comunicación, o colocar cientos o miles de metros en bandejas de cables. Esto llevaba mucho tiempo, muchos cables, con una conectividad que se entrecruzaba. ¿Necesitaba añadir más equipos? Prepárate para más trabajo. 

Y realmente sólo había que esperar que cualquier trabajo por encima de los cables - incluyendo la nueva zanja requerida - no se deslizara a través de ellos y los dañara.

No parece muy divertido, pero era todo lo posible. Ahora se puede ahorrar tiempo y tiempos de inactividad, con la conectividad inalámbrica en su lugar.

Las radios inalámbricas ayudan a conectar las E/S distribuidas de su sitio de sus instalaciones de forma que sea más fiable y requiera menos mantenimiento. También hay radios resistentes a la intemperie si el calor o el polvo son una preocupación, o si necesita instalar radios sin una caja adicional.

Con una radio principal 802.11 en su centro de control y puntos de acceso en todo el emplazamiento, puede garantizar el envío de datos entre cada pieza de equipo que necesite conectar. También es otra opción de futuro. Cuando se añadan nuevos equipos, sólo tendrá que añadir una nueva radio de punto de acceso: sin zanjas ni cables en las bandejas. Estas radios también son útiles si tiene un equipo que necesita ser móvil pero aún necesita datos de él: puede equipar el equipo con una radio sin tener que pensar en el dolor de cabeza que supondrían las comunicaciones por cable con equipos móviles.

Acceso remoto

La disponibilidad de una conectividad remota fiable aporta varias ventajas a los productores de petróleo y gas, entre ellas:

• Mayor seguridad
• Mejora de la eficiencia
• Mayor capacidad para controlar el acceso a los equipos
   

Conectividad remota para aplicaciones industriales

Antes de profundizar en ellas, exploremos lo que implica la conectividad remota diseñada para uso industrial. Este tipo de funcionalidad no es la de los servicios remotos comerciales que algunas empresas pueden utilizar para el acceso remoto a menor escala de ordenadores de sobremesa o dispositivos similares.

Los servicios de acceso remoto diseñados para uso industrial contarán con una puerta de enlace celular situada en el equipo al que necesita acceder, y una aplicación a través de la cual puede hacerlo desde su ordenador o dispositivo móvil.

Su alto nivel de seguridad también ayuda a diferenciar estos servicios. Aunque cada uno tiene distintos niveles de seguridad, aconsejamos buscar uno que adopte un enfoque de defensa en profundidad con medidas que incluyan:

• No hay que instalar ni mantener ningún software: la instalación de software puede ser un punto de entrada para los hackers
• Soporte para múltiples métodos de autenticación, incluyendo la autenticación de dos factores basada en tokens y el inicio de sesión único
• Capacidad para permitir ciertas direcciones IP
• Capacidad para permitirle establecer su propia política de contraseñas
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Mayor seguridad

Para algunos sectores, la ventaja de la conectividad remota es la reducción de los desplazamientos, tanto en términos de costes como de tiempo.

Para los productores de petróleo y gas, este beneficio sirve a un objetivo mucho más importante: mantener a los empleados seguros. A menudo, los lugares que la plantilla debe vigilar se encuentran en tierras arrendadas. El viaje hasta ellos puede dar lugar a accidentes.

Como muchos de los incidentes relacionados con el petróleo y el gas están relacionados con estos desplazamientos, reducir los viajes a los lugares puede ayudar a la empresa a reducir su índice de incidentes.

Como las empresas pretenden maximizar la producción y, al mismo tiempo, minimizar sus efectos sobre el medio ambiente, ya sea por objetivos corporativos o como respuesta a de los requisitos normativos, la conexión remota puede ayudar a proteger a sus empleados y minimizar las interrupciones del tráfico en las comunidades en las que funcionan, al tiempo que dando al personal cosas más importantes que hacer que conducir a un sitio tras otro.

Mejora de la eficiencia

Además de evitar la necesidad de desplazarse a los emplazamientos, la conectividad remota puede ayudar a las empresas de O&G a identificar los problemas con antelación, y a realizar un mantenimiento predictivo basado en datos y patrones anteriores.

La capacidad de analizar datos pasados y utilizar esa información para realizar cambios que que aumenten la eficiencia puede ayudar a mejorar la producción y a reducir el tiempo de inactividad. Al optar por un servicio de acceso remoto que que le envíe alertas, puede supervisar eficazmente su equipo a través de pasarelas celulares sin tener que estar mirando la pantalla constantemente (¿quién tiene tiempo para eso?). Los datos que reciba -o que recoja en la fuente mediante un registrador de datos- pueden también ayudarle a identificar las ineficiencias basadas en los datos de uso o de diagnóstico que luego puede abordar. Los datos de su centro pueden enviarse a su SCADA, al host o a la sede central, donde pueden analizarse y actuar en consecuencia.

El uso de pasarelas celulares también puede hacer que la adición de nuevos equipos a su servicio de conectividad remota sea lo más ágil posible. Esto es especialmente cierto en el caso de los emplazamientos de petróleo y gas adquiridos que deben añadirse al sistema SCADA existente del propietario, pero con una inversión mínima de CAPEX y tiempo.

Con un acceso remoto gestionado mediante pasarelas celulares, el nuevo propietario no tendrá que preocuparse de instalar nuevas torres al consolidar el emplazamiento, sino que puede desplegar rápidamente la nueva conectividad utilizando la red celular existente.

El factor seguridad

La seguridad es esencial para cualquier empresa de petróleo y gas: el cierre del oleoducto Colonial en 2021 es un poderoso ejemplo de ello.

Se informó que el ataque de ransomware en el caso fue el resultado de una sola contraseña comprometida. Esto pone de manifiesto la necesidad de que las empresas se aseguren de que las medidas de seguridad están en su lugar para que:

• Las funciones como el correo electrónico estén separadas de las funciones de tecnología operativa (OT)
• El acceso a los equipos se conceda a quienes lo necesiten dentro de su organización

Este segundo punto se puede conseguir con un servicio de acceso remoto que permite acceso a los equipos en el momento adecuado a las personas adecuadas, en comparación con un acceso siempre que el empleado esté en la empresa o mientras dure el trabajo de una de una agencia de terceros en el equipo (como en situaciones en las que un integrador de sistemas o fabricante de sistemas o de máquinas necesita acceso). Este tipo de sistema de bloqueo y etiquetado virtual puede garantizar el acceso a cualquier persona que lo necesite de forma remota durante un determinado período de tiempo. Esto también puede ayudar a evitar que alguien acceda accidentalmente el equipo durante un  momento inoportuno.