conclusiones instalados sistemas de control y supervisión

66
187 CONCLUSIONES En la actualidad, las instalaciones del Complejo Virtual Lagunillas tienen instalados sistemas de control y supervisión, más no poseen una infraestructura de telecomunicaciones adecuada que permita establecer comunicación de una instalación a otra transmitiendo información de telemetría, voz y video a la vez. Los datos son transmitidos de un sitio a otro vía radio microondas a una velocidad de 9.6 kbps. Para la transmisión de datos en el sistema de interconexión propuesto se estimó una capacidad necesaria de 38.4 kbps. Para las señales de voz y video 8 kbps y 188,4 kbps, respectivamente, ambas sobre el protocolo TCP/IP. La capacidad total requerida para transmitir información es de 256 kbps en todos los enlaces entre las plantas pertenecientes al Complejo. Como plataformas para el diseño del esquema de interconexión se seleccionaron el Lazo Local Inalámbrico WLL y la técnica de Espectro Esparcido SS. La primera permite una tasa máxima de 3 Mbps en la banda de frecuencias de los 3.4 y 3.6 GHz. La segunda puede alcanzar la misma velocidad de transmisión, pero en la banda de los 2.4 y 2.485 GHz. Para el uso de WLL la empresa debe rentar el servicio a una compañía de

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Page 1: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

187

CONCLUSIONES

En la actualidad, las instalaciones del Complejo Virtual Lagunillas tienen

instalados sistemas de control y supervisión, más no poseen una

infraestructura de telecomunicaciones adecuada que permita establecer

comunicación de una instalación a otra transmitiendo información de

telemetría, voz y video a la vez. Los datos son transmitidos de un sitio a otro

vía radio microondas a una velocidad de 9.6 kbps.

Para la transmisión de datos en el sistema de interconexión propuesto se

estimó una capacidad necesaria de 38.4 kbps. Para las señales de voz y

video 8 kbps y 188,4 kbps, respectivamente, ambas sobre el protocolo

TCP/IP. La capacidad total requerida para transmitir información es de 256

kbps en todos los enlaces entre las plantas pertenecientes al Complejo.

Como plataformas para el diseño del esquema de interconexión se

seleccionaron el Lazo Local Inalámbrico WLL y la técnica de Espectro

Esparcido SS. La primera permite una tasa máxima de 3 Mbps en la banda

de frecuencias de los 3.4 y 3.6 GHz. La segunda puede alcanzar la misma

velocidad de transmisión, pero en la banda de los 2.4 y 2.485 GHz. Para el

uso de WLL la empresa debe rentar el servicio a una compañía de

Page 2: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

188

telecomunicaciones ganadora de la subasta de bandas en ese rango de

frecuencias. La tecnología SS puede ser implementada adquiriendo equipos

que utilicen dicha técnica de modulación. A partir de estas plataformas se

desarrollaron dos propuestas.

Debido a que WLL trabaja bajo el patrón de telefonía celular se

seleccionó una ubicación óptima de la estación base en el Centro de

Telecomunicaciones Lagunillas (CTL), la cual se incluyó en el diseño del

sistema de comunicación. En ambas propuestas se utilizó una configuración

punto-multipunto, donde todos los perfiles de los enlaces elaborados

mostraron una disponibilidad mínima para la transmisión de información de

99,99% anual, lo cual significa que el enlace dejará de establecerse por un

tiempo máximo de 53 minutos en un año.

Se determinó que la integración del sistema de comunicación al sistema

supervisorio de control puede llevarse a cabo con solo realizar las

configuraciones necesarias en el programa iFIX, el cual permite establecer

una arquitectura abierta y flexible para observar y manejar redes de datos y

señales de video utilizando el protocolo TCP/IP.

En los esquemas de interconexión propuestos las funciones de control de

todas las instalaciones se llevarán a cabo desde el Cuarto de Control Central

del Complejo y la información se transmitirá al sistema SCADA a través de la

red de proceso de PDVSA donde podrá ser supervisada por los usuarios con

acceso a la misma.

Page 3: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

189

El estudio de factibilidad económica realizado arrojó como resultado que,

a la larga, es más económico adquirir equipos con técnica SS que rentar el

servicio de WLL a otra empresa para poder trabajar en la banda de los 3.5

GHz.

A través del método de la matriz de decisión se obtuvo que la plataforma

que más se adapta a las necesidades requeridas en la selección de la

propuesta más factible es el Lazo Local Inalámbrico WLL por su alta

confiabilidad, flexibilidad y escalabilidad en el tiempo.

Finalmente, el diseño propuesto permite optimizar el control de los

procesos de compresión de gas llevados a cabo en el Complejo virtual

Lagunillas, y con ello, disminuir las pérdidas por producción diferida ya que

se podrán monitorear todas las variables asociadas al proceso en tiempo real

tomando acciones que eviten o minimicen los impactos a producción de gas

y crudo.

Page 4: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

190

RECOMENDACIONES

Se recomienda considerar el uso del sistema inalámbrico MMDS, el cual

resulta bastante atractivo para el proyecto por su velocidad de transmisión y

gran cobertura, cuando CONATEL subaste la banda de frecuencia de los 2.5

GHz. Si la empresa en un futuro desea implantar el sistema, se deben

adquirir equipos que operen en esta frecuencia.

Para ambas propuestas realizadas se sugiere el uso de equipos de la

marca BreezeCOM, los cuales ofrecen altas velocidades de transmisión en

las frecuencias de operación estudiadas, y están disponibles dentro del

mercado actual. Además han sido probados en otras empresas en el ámbito

nacional y su implantación ha resultado exitosa.

Implantar en PDVSA la propuesta del sistema de interconexión, ya que el

mismo posee las condiciones necesarias para llevarse a cabo. Asimismo,

este permitirá además de la transmisión de datos; transportar señales de voz

y video sobre el protocolo TCP/IP, permitiendo la detección temprana de

Page 5: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

191

fallas y supervisión de los procesos desde la PC_LL-02, hecho que generaría

a la empresa disminución de pérdidas por producción diferida de gas y crudo.

A pesar de haber realizado el diseño del sistema de interconexión sólo

en el Complejo virtual Lagunillas, es recomendable extender el proyecto a un

área que abarque una mayor cantidad de instalaciones para que cuenten con

las ventajas que ofrece este nuevo sistema.

Se recomienda realizar pruebas con empresas terceras como el caso de

telcel, milicon y genesys que prestan servicios de WLL para la región, ya que

PDVSA no posee la permisologia como para realizar pruebas con este tipo

de tecnología.

Se deben realizar investigación a fondo de la banda WLL, que conatel

libero para ser utilizada con esta tecnología pero basandose en sistemas

spread spectrun, que realizarian un recorrido por todas las frecuencias

disponibles que se supone estan permisadas para poder transmitir.

En este orden de ideas, este tipo de tecnologías se recomienda utilizar

para todas las instalaciones que se encuentren en condiciones tales como

las del proyecto desarrollado, miniplantas y plantas compresoras que se

encuentran en el lago y dificultan la utilización de algun sistema de

telecomunicaciones alambrico. Esto basado en que cada día los

Page 6: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

192

requerimientos de información de las instalaciones que se encuentran en el

lago son mayores y sostenidos en el hecho de que la tecnología es un

habilitante de la información, es importante tomar en cuenta para futuros

desarrollos de ingenierías en proyectos donde la información a utilizar sea

tan grande que los sistemas actuales se vean colapsados, tal es el caso de

la mayoria de las instalaciones en el lago.

Page 7: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

193

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS

LIBROS

FORD, Merilee (2000). Tecnologías de Interconectividad de Redes. Prentice – Hall.

GTE Lenkurt Incorporated (1983). Engineering Considerations for Microwave Communications Systems.

HUIDOBRO, José Manuel (2000). Redes y Servicios de Telecomunicaciones. Segunda Edición. Paraninfo.

PER THORVALDSEN, Ingvar Henne (1999). Planning of Line of Sight Radio Relay Systems. Segunda Edición. NERA Telecommunications. TAMAYO, Mario (2000). El Proceso de la Investigación Científica. Editorial Noriega. México.

TOMASI, Wayne (1996). Sistemas de Comunicaciones Electrónicas. Segunda Edición. Prentice Hall.

WEBB, William (2000). Mobile Communications Series: Introduction to Wireless Local Loop. Segunda Edición. Artech House.

UNIVERSIDADES

BOSCÁN, Hebert y SEMPRÚM, Mónica (2001). Diseño de un Enlace de Última Milla entre la Empresa Distribuidora Arichuna y la Red de CANTV. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Eléctrica. Trabajo Especial de Grado.

Page 8: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

194

GUERRERO, Nayali (2000). Optimización de la Red WAN TDMI NewBridge de PDVSA Occidente con la Tecnología de Conmutación ATM. Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Eléctrica. RÍOS, Rossanna (2001). Plataforma GRPS para la Ciudad de Maracaibo y la Costa Oriental del Lago. Caso: INFONET. Universidad Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Electrónica.

REFERENCIALES

BREEZECOM (2001). BreezeACCESS Broadband Wireless Access. Manual de Instalación. Soluciones de Acceso Inalámbrico.

BREEZECOM (2001). BreezeACCESS Broadband Wireless Access 3.5. Manual de Instalación. Soluciones de Acceso Inalámbrico.

BREEZECOM (1999). Advanced Technical Training Guide (Guía de Entrenamiento Técnica Avanzada). Comunicaciones Inalámbricas.

MANUALES

CONTRACT TELECOMMUNICATION ENGINEERING. PATHLOSS for Windows. Manual del usuario.

INTELLUTION INC. iFIX (Full Integrated Control System: Sistema de Control Integrado Completo). Manual del Estudiante.

MARCINKIEWIEZ–LOZANO. Introducción a los Sistemas de Espectro Expandido. TELCEL BELLSOUTH (1999). Diseño de un radioenlace de microondas

digital.

Page 9: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

195

INTERNET

http://www.breezecom.com (consuta: 2001)

http://www.cisco.com (consuta: 2001)

http://www.conatel.gov.ve (consuta: 2001)

http://www.intranet.pdvsa.com (consuta: 2001)

http://www.itu.int (consuta: 2001)

http://www.portalgsm.com (consuta: 2001)

http://www.quintium.com (consuta: 2001)

http://www.webproforum.com (consuta: 2001)

http://www.nstn.com (consuta: 2001)

Page 10: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Esquema de Interconexión General del Complejo - WLL.

PCLL02

MPLL06

MPLL02

MPLL05

MPLL01

MPLL04

MPLL03

256 Kbps

256 Kbps

256 Kbps

256 Kbps

256 Kbps

256 Kbps

256 Kbps CCR - COMPLEJO

SERVIDOR SCADA

CTL

RED ES

RED ES

RED PDVSA

SIMBOLOGIA RED ETHERNET

ENRUTADOR

CONMUTADOR

ENLACE A 2 56 Kbps

RED DE LA EMPRESA DE SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES

RED DE PROCESOS DE

PDVSA

RED PDVSA

Page 11: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Detalle de la PC_LL-02 - WLL.

SIMBOLOGIA RED GENIUS RED ETHERNET ENRUTADOR

CONMUTADOR

RED DE CONTROL

IHM FIX

MÓDULO DE COMPRESIÓN SPEEDTRONIC

PLC GE SERIE VI

IHM TDX-NET

CONMUTADOR RED DE CONTROL

DM-2000

IHM SCADA PG

CONMUTADORRED DE CONTROL

CONMUTADOR RED DE SERVICIO

PLC GE SERIE VI PLC

GE 90-70

RJ-58 (18 m) Conector Tipo N

UNIDAD INTERNA 27.5 dBm

RJ-11 (3 m)

RJ-45 (2 m)

CD – 12V

CUARTO DE CONTROL CENTRAL PC_LL-02 (CCR-COMPLEJO) CÁMARA

DE VIDEO

UTP 5 (5 m)

ANTENA SECTORIAL de 24 dBi

UNIDAD EXTERNA

IHM FIX

Page 12: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Detalle de la MP_LL-01 - WLL.

RJ-58 (25 m) Conector Tipo N

Unidad Externa

RJ-11 (3 m)

RJ-45 (2 m)

UTP 5 (3 m)

UTP 5 (5 m) CÁMARA DE VIDEO

CD – 12V

PLC GE 90-70

Antena Sectorial de 24 dBi

Unidad Externa

CUARTO DE CONTROL MP_LL-01

UTP 5 (3 m) UNIDAD

INTERNA 27.5 dBm

SIMBOLOGIA RED ETHERNET

CONMUTADOR 10/100 BASE T

IHM FIX

ENTRONIC FT-100

SEÑALES ANÁLOGAS Y DISCRETAS

Page 13: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Detalle de la MP_LL-06 - WLL.

RJ-58 (18 m) Conector Tipo N

RJ-11 (3 m)

RJ-45 (2 m)

CONTROL DE SURGE

IHM FIX

MÓDULOS GENIUS

RED GENIUS PLC GE 90-70

CONTROL DE CAPACIDAD

ENTRONICS FT-100

UTP 5 (3 m) UTP 5 (3 m)

UTP 5 (5 m) CÁMARA DE VIDEO

SIMBOLOGIA RED GENIUS RED ETHERNET SEÑALES ANALOGICAS Y DISCRETAS CONMUTADOR 10/100 BASE T

CD – 12V

CUARTO DE CONTROL MP_LL-06

UNIDAD INTERNA 27.5 dBm

MONITOR DE VIBRACION 3500

Antena Sectorial de 24 dBi

Unidad Externa

Page 14: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Detalle del Centro de Telecomunicaciones Lagunillas - WLL.

ANTENA SECTORIAL de 17 dBi

UNIDAD EXTERNA

Cable de Tierra

RJ-58 (13 m) Conector Tipo N

CD – 12V

Unidad Interna 27.5 dBm

RADIO BASE

RJ-45 (3 m)

Red de proceso PDVSA

SERVIDOR SCADA

RED ES

CENTRO DE TELECOMUNICACIONES LAGUNILLAS

TORRE PARA ANTENAS

RED ES

RED PDVSA

SIMBOLOGIA RED ETHERNET

ENRUTADOR

CONMUTADOR

RED DE LA EMPRESA DE SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES

RED DE PROCESOS DE

PDVSA

Page 15: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Esquema de Interconexión General del Complejo - SS.

RED PDVSA

SIMBOLOGIA RED ETHERNET

ENRUTADOR

CONMUTADOR

ENLACE A 256 Kbps

RED DE PROCESOS DE PDVSA

256 Kbps

256 Kbps 256 Kbps

256 Kbps

256 Kbps

256 Kbps

MPLL06

MPLL02

MPLL01

MPLL03

MPLL05

PCLL02 CCR COMPLEJO

MPLL04

RED PDVSA

SERVIDOR SCADA

Page 16: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Detalle de la PC_LL-02 - SS.

RED DE CONTROL

IHM FIX

CONMUTADOR RED DE CONTROL

DM-2000

IHM SCADA PG

CONMUTADOR RED DE SERVICIO

PLC GE SERIE VI PLC

GE 90-70

RJ-58 (17 m) Conector Tipo N RJ-11 (3 m)

RJ-45 (2 m)

CD – 12V

CUARTO DE CONTROL CENTRAL PC_LL-02 (CCR -COMPLEJO)

CÁMARA DE VIDEO

UTP 5 (5 m)

RED DE PROCESO

SERVIDOR SCADA

PBXPASARELA

Unidad Interna 26 dBm

ANTENA SECTORIAL de 16 dBi

UNIDAD EXTERNA

Cable de Tierra

MODULO DE COMPRESION SPEEDTRONIC

PLC GE SERIE

VI IHM

TDX-NET

CONMUTADOR RED DE CONTROL

SIMBOLOGIA

SEÑALES ANÁLOGAS Y DISCRETAS

RED ETHERNET ENRUTADOR

CONMUTADOR

IHM FIX

RADIO BASE

Page 17: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Detalle de la MP_LL-01 - SS.

RJ-58 (24 m) Conector Tipo N

Unidad Externa

RJ-11 (3 m)

RJ-45 (2 m)

UTP 5 (3 m)

UTP 5 (5 m) CÁMARA DE VIDEO

CD – 12V

PLC GE 90-70

Antena Sectorial de 16 dBi

Unidad Externa

CUARTO DE CONTROL MP_LL-01

UTP 5 (3 m) UNIDAD

INTERNA 26 dBm

SIMBOLOGIA RED ETHERNET

CONMUTADOR 10/100 BASE T

IHM FIX

ENTRONIC FT-100

SEÑALES ANÁLOGAS Y DISCRETAS

Page 18: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Detalle de la MP_LL-06 - SS.

RJ-58 (24 m) Conector Tipo N

RJ-11 (3 m)

RJ-45 (2 m)

CONTROL DE CAPACIDAD

CONTROL DE SURGE

ENTRONICS FT-100 MONITOR

DE VIBRACION 3500

UTP 5 (3 m)

UTP 5 (3 m)

UTP 5 (5 m) CÁMARA DE VIDEO

CD – 12V

CUARTO DE CONTROL MP_LL-06

Unidad Interna 26 dBm

Cable de Tierra

Antena Sectorial de 16 dBi

Unidad Externa

SIMBOLOGIA RED GENIUS RED ETHERNET SEÑALES ANALOGICAS Y DISCRETAS. CONMUTADOR 10/100 BASE T

IHM FIX

MÓDULOS GENIUS

RED GENIUS PLC GE 90-70

Page 19: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

ANEXO A

Unidad de Producción de Occidente

Gerencia Técnica – Automatización Industrial

Soporte de Automatización

PROPUESTA DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN, BASADO EN TECNOLOGÍA

DE BANDA ANCHA, PARA LA INTERCONEXIÓN DE LOS SISTEMAS

SUPERVISORIOS DE CONTROL DE LAS PLANTAS DE GAS DEL COMPLEJO

VIRTUAL LAGUNILLAS

Preparado por:

Ing. Jorge Leon

Revisado por:

Ing. Omar Ledezma

LA SALINA

Septiembre 2001

PDVSAExploración yProducción

Page 20: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Propuesta de un Sistema de Comunicación, basado en Tecnología de Banda Ancha, para la Interconexión de los Sistemas Supervisorios de Control de las

Plantas de Gas del Complejo Virtual Lagunillas

Realizado por: Ing. Jorge León Revisado por: Ing. Omar Ledezma

PROPUESTA DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN, BASADO EN TECNOLOGÍA

DE BANDA ANCHA, PARA LA INTERCONEXIÓN DE LOS SISTEMAS

SUPERVISORIOS DE CONTROL DE LAS PLANTAS DE GAS DEL COMPLEJO

VIRTUAL LAGUNILLAS

1. ANTECEDENTES Y ASPECTOS GENERALES

INTRODUCCIÓN

El presente documento constituye la ingeniería Básica para la Integración de las Miniplantas MP

LL-1, MP LL-2, MP LL-3, MP LL-4, MP LL-5 y MP LL-6 en la Planta Compresora de Gas PC

LL-2, constituyéndose de esta manera el Complejo virtual LAGUNILLAS.

El objetivo del proyecto es el de facilitar la supervisión y la operación de las Miniplantas y la

Planta Compresora que conforman el Complejo virtual LAGUNILLAS desde el Cuarto de

Control Central ubicado en la Planta Compresora PC LL-2, el cual desde ahora será denominado

como Cuarto de Control Central del Complejo (CCR-Complejo).

DIMENSIONES Y PROPÓSITO

Este proyecto tiene como función primordial integrar las operaciones de las Miniplantas MP LL-

1, MP LL-2, MP LL-3, MP LL-4, MP LL-5 y MP LL-6 en el Cuarto de Control Central de la

Planta Compresora PC LL-2. Para ello se integrará la cónsola de operaciones del Sistema Scada

de Plantas de Gas existente en la Planta Compresora PC LL-2 a la red WAN de proceso.

Page 21: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Propuesta de un Sistema de Comunicación, basado en Tecnología de Banda Ancha, para la Interconexión de los Sistemas Supervisorios de Control de las

Plantas de Gas del Complejo Virtual Lagunillas

Realizado por: Ing. Jorge León Revisado por: Ing. Omar Ledezma

UBICACIÓN DE LA INSTALACIÓN

Las Miniplantas MP LL-1, MP LL-2, MP LL-3, MP LL-4, MP LL-5 y MP LL-6, y la Planta

Compresora PC LL-2, se encuentran ubicadas en Lagunillas, pertenecientes a la Unidad de

Exploración y Producción de Occidente.

CONDICIONES METEOROLÓGICAS Y AMBIENTALES

Las condiciones meteorológicas y ambientales predominantes en las instalaciones en que se va a

ejecutar este proyecto, se presentan a continuación:

• Elevación: Nivel del Mar

• Temperatura: Mínima: 21 C; Máxima 60 C

• Humedad Relativa: Mínima: 50%; Máxima 95%

• Indice Pluviométrico: 152,4 mm (6")

• Atmósfera: Marina

• Velocidad del Viento: 130 Km/h (máximo de diseño)

• Dirección del Viento Predominante: NE - SO

• Zona Sísmica: 2

• Condición Ambiental: Industrial - Marina (severa)

• Condición Pluviométrica: 30 Pulgadas (Promedio)

Page 22: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Propuesta de un Sistema de Comunicación, basado en Tecnología de Banda Ancha, para la Interconexión de los Sistemas Supervisorios de Control de las

Plantas de Gas del Complejo Virtual Lagunillas

Realizado por: Ing. Jorge León Revisado por: Ing. Omar Ledezma

DESCRIPCIÓN FUNCIONAL DE LA APLICACIÓN

Descripción del Proceso

La Organización de Plantas de Gas, en el área de Lagunillas, tiene entre sus funciones la

operación de las Miniplantas MP LL-1, MP LL-2, MP LL-3, MP LL-4, MP LL-5 y MP LL-6, y

la Planta Compresora Gas PC LL-2.

Las Miniplantas MP LL-1, MP LL-2, MP LL-5 y MP LL-6 están conformadas cada una por un

módulo de compresión de gas marca Cooper de dos etapas de compresión con capacidad de 50

MMPCED a una presión de descarga de 1200 psig.

Las Miniplantas MP LL-3 y MP LL-4 constan cada una de un módulo de compresión de gas

marca Cooper de tres etapas de compresión. La capacidad de las Miniplantas es de 50 MMPCED,

la cual trabaja a una presión de succión entre 40 y 50 psig, y a una presión de descarga de 1400

psig.

La Planta Compresora PC LL-2 consta de un módulo de compresión de gas, el cual está

compuesto por un compresor Dresser Rand y una Turbina GE. La capacidad de la Planta es de

100 MMPCED, la cual trabaja a una presión de succión de 30 psig y a una presión de descarga

de 1450 psig.

2. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Proponer un sistema de comunicación, basado en tecnología de banda ancha, para la

interconexión de los sistemas de control supervisorios de las plantas de gas del Complejo Virtual

Page 23: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Propuesta de un Sistema de Comunicación, basado en Tecnología de Banda Ancha, para la Interconexión de los Sistemas Supervisorios de Control de las

Plantas de Gas del Complejo Virtual Lagunillas

Realizado por: Ing. Jorge León Revisado por: Ing. Omar Ledezma

Lagunillas, en el cual se integrarán las operaciones de las Miniplantas Lagunillas 1, 2, 3, 4, 5 y 6

desde el Cuarto de Control de la Planta Compresora Lagunillas 2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Definir los parámetros de ancho de banda, velocidad de transmisión, etc. necesarios para la

transmisión de información, así como los requerimientos técnicos y económicos que permitan

escoger la plataforma más adecuada y compatible con dichas necesidades y con la tecnología de

conmutación ATM a implementar en la red WAN de PDVSA Occidente respectivamente.

Evaluar y comparar las tecnologías que permitan la aplicación de banda ancha, para la

transmisión de voz, datos y video, con el propósito de seleccionar la que se adapte a las

necesidades predefinidas.

Diseñar una arquitectura de interconexión, basándose en las tecnologías de sistemas de

comunicación evaluadas, para obtener un sistema de comunicación con mayor velocidad de

transmisión y ancho de banda y realizar la ingeniería de detalles de cada una de las instalaciones

del complejo.

Proponer la integración de los sistemas supervisorios a través de la arquitectura de

interconexión diseñada para integrar las operaciones de supervisión de las Miniplantas desde el

CCR-Complejo, contemplando los cambios necesarios en el software iFix de las IHM (Interfaz

Humano Máquina) existentes en las miniplantas con el fin de optimizar los procesos de

recolección, compresión y distribución de gas.

3. ALCANCE

Como parte del alcance se debe considerar el diseño de un sistema de comunicación, basado en la

tecnología de banda ancha, para la interconexión de los sistemas de control de las instalaciones

pertenecientes al Complejo Virtual Lagunillas. Se realizarán los cambios necesarios en el

software iFix de las IHM (Interfaz Humano Máquina) existentes en las miniplantas para integrar

las operaciones de supervisión de las mismas desde CCR-Complejo.

Page 24: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Propuesta de un Sistema de Comunicación, basado en Tecnología de Banda Ancha, para la Interconexión de los Sistemas Supervisorios de Control de las

Plantas de Gas del Complejo Virtual Lagunillas

Realizado por: Ing. Jorge León Revisado por: Ing. Omar Ledezma

4. ARQUITECTURA ACTUAL DEL SISTEMA DE SUPERVISIÓN Y CONTROL

En ésta sección se describen los sistemas de supervisión y control existentes en cada una de las

Miniplantas MP LL-1, MP LL-2, MP LL-3, MP LL-4, MP LL-5 y MP LL-6, y la Planta

Compresora de Gas PC LL-2.

Miniplantas Lagunillas Lago 01, 02, 03, 04 y 05

En las miniplantas Lagunillas Lago 01, 02, 03, 04 y 05 existe un Panel entronics de Cooper para

las funciones de control que utiliza una tarjeta “gateway” con protocolo Modbus donde se

definen las direcciones modbus de las plantas que van al SCADA; las señales lógicas, lógicas con

control, analógicas y analógicas con control; la velocidad del puerto serial y su protocolo.

Al puerto serial de esta tarjeta va conectado un radio MDS modelo 9710 que reporta a una

maestra de radios a través de un canal con una capacidad de 9.6 Kbps y esta, a su vez, posee un

puerto serial con conexión al puente digital “digital bridge” (que hace las veces de servidor de

comunicaciones), el cual está conectado físicamente con el puerto del servidor terminal Xyplex.

De allí la información va hacia el recolector maestro y por último a los servidores del SCADA

(SCU).

En el SCADA es definido el canal de comunicaciones, indicando parámetros de velocidad,

protocolo, tiempos de interrogación, etc. Las señales configuradas en la tarjeta gateway están

creadas en la base de datos del SCADA con sus rangos de operación, estados, descripciones, etc.

correspondiéndose las direcciones modbus de cada señal configurada con la de la base de datos

del SCADA. Posteriormente, toda la información se traslada al concentrador de información

operacional de campo (CIOC) a través de una interface que permite la comunicación

SCADA/CIOC. En el CIOC también existe una base de datos para tener información disponible

en el sistema, el cual funciona como visualizador de información, contenedor de tendencias,

configurador de reportes y otras aplicaciones que facilitan el manejo y análisis de la información.

Page 25: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Propuesta de un Sistema de Comunicación, basado en Tecnología de Banda Ancha, para la Interconexión de los Sistemas Supervisorios de Control de las

Plantas de Gas del Complejo Virtual Lagunillas

Realizado por: Ing. Jorge León Revisado por: Ing. Omar Ledezma

A continuación se muestra un diagrama de bloques donde se ilustra cómo se transmite la

información desde las miniplantas 01, 02, 03,04 y 05 del complejo virtual Lagunillas hasta el

concentrador de información operacional de campo para ser visualizada por los operadores o

usuarios.

Figura #1. Transmisión desde MPLL1, MPLL2, MPLL3, MPLL4 y MPLL5 hasta el CIOC.

Miniplanta Lagunillas Lago 06

En la miniplanta LL-06 la arquitectura es igual a la del resto de las miniplantas, excepto que en

ella no existe un Panel Entronics de Cooper, en su lugar, posee un PLC GE 90-70, ubicado en el

cuarto de control, el cual maneja las funciones de supervisión y control de la unidad.

La transmisión hacia el SCADA se realiza a través de la conexión entre el PLC y un radio MDS

modelo 9710 que envía los datos hasta la maestra de radios desde donde se ejecuta un proceso

similar al descrito anteriormente para tener la información disponible en el CIOC.

El diagrama de bloques para esta arquitectura es el siguiente:

Maestra de Radios

Puente Digital

Xyplex Recolector

Maestro SCU CIOC

Señales del Proceso Panel

Entronics de Cooper

Radio MDS 90-70 Vía Microondas

Page 26: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Propuesta de un Sistema de Comunicación, basado en Tecnología de Banda Ancha, para la Interconexión de los Sistemas Supervisorios de Control de las

Plantas de Gas del Complejo Virtual Lagunillas

Realizado por: Ing. Jorge León Revisado por: Ing. Omar Ledezma

Figura #2. Transmisión de información desde MPLL06 hasta el CIOC.

El sistema de control para la miniplanta está constituido por un PLC GE 90-70, un controlador

Entronic FT-100, tres controladores de surge CCC, un controlador de capacidad CCC, un monitor

de vibración Bently Nevada 3500, una Interfaz Humano-Máquina (IHM) y módulos Genius que

recogen las señales de proceso.

La supervisión y operación de la miniplanta se ejecuta desde la Interface Humano-Máquina local,

basada en el software iFix (Sistema de Control Integrado) Dinámico de Intellution, con capacidad

de realizar tendencias en tiempo real y tiempo histórico para propósitos de diagnóstico de alguna

anormalidad en el proceso.

Planta Compresora Lagunillas Lago 02

En la arquitectura actual del Sistema de Control Supervisorio de la Planta Compresora PC LL-2,

se pueden apreciar dos redes, la “Red de Control y Supervisión” y la “Red de Servicios”. Estas

redes son Ethernet (TCP/IP) donde el medio físico de la red troncal (backbone) es fibra óptica y

el de las IHM (Interface Humano Máquina) con el resto de los dispositivos de interconexión LAN

es categoría 5 UTP. La Red de Control y Supervisión tiene como función primordial suplir el

enlace de comunicación entre el PLC concentrador de la planta compresora y las IHM basadas en

el software iFix Dinámico de Intellution, del Cuarto de Control Central de la instalación. La Red

de Servicios es el medio a través del cual se administra remotamente las Interfaces Humano-

Máquina y se tiene acceso al sistema de diágnostico de la turbomáquinaria DM-2000 de Bently

Nevada.

Maestra de Radios

Puente Digital

Xyplex Recolector Maestro

SCU CIOC

Vía Microondas

Señales del Proceso PLC

GE 90-70 Radio

MDS 90-70

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Figura #3. Arquitectura de Control de la Planta Compresora Lagunillas Lago 2.

Para establecer la comunicación entre el PLC y el CIOC se utiliza la tarjeta PCM del PLC que posee

dos puertos seriales con protocolo Modbus (como esclavo) conectados a un radio módem con una

velocidad máxima del canal de 38.4 Kbps dada por este dispositivo, pero con una capacidad de 9.6

Kbps en la interfaz de aire. La información llega a la maestra de radios y se dirige a un multiplexor

Prominet. Ésta viaja hasta otro multiplexor vía microonda y llega al puente digital, luego al servidor

terminal Xyplex y al SCU que provee información al CIOC para poder ser accesada.

1900

RED DE CONTROL

IHM#1FIX

CUARTO DE CONTROLCENTRAL (CCR)

MODULO DE COMPRESIONSPEEDTRONIC

PLCGESERIEVI

IHM

TDX-NET

CONMUTADOR

RED DE CONTROL

DM-2000

SIMBOLOGIA

CABLE RS-232

RED GENIUSRED ETHERNET

2900

IHMSCADAPG

2900

IHM#2FIX

CONMUTADORRED DE CONTROL

CONMUTADOR RED DE SERVICIO

PLCGESERIEVI

PLCGE 90-70

Red Administrativa

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5. ARQUITECTURA PROPUESTA DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN PARA

INTERCONECTAR EL SISTEMA DE SUPERVISION Y CONTROL DEL

COMPLEJO VIRTUAL LAGUNILLAS

5.1. DETALLES DE CALCULO Y DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE

COMUNICACIÓN Y CONTROL SUPERVISORIO.

5.1.1. DESARROLLO DEL DISEÑO DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN

En esta sección de la investigación se hizo un estudio del sitio (Site Survey) para verificar la

ubicación de las instalaciones (coordenadas), la existencia de una línea de vista sin obstáculos,

disponibilidad de espacio libre en las estaciones para instalar nuevos equipos, las condiciones de

propagación y la infraestructura del área en general.

Luego de haber ejecutado el estudio del sitio, se realizaron los mapas de detalle con las ubicaciones

de las instalaciones obtenidas prácticamente para elaborar los perfiles de los enlaces. La elección de

este factor de curvatura de la tierra k y el porcentaje de la primera zona de Fresnel son determinantes

para la escogencia de la altura de las antenas. Esta se realizó de manera tal que existiera línea de

vista total entre las instalaciones a enlazar y que el punto de reflexión no representara una posible

onda desfasada en el receptor que atenúe la señal. Se obtuvieron los puntos de reflexión, zona de

Fresnel, las alturas óptimas de las antenas, pérdidas en el espacio libre y azimuths (ángulo de

apuntamiento horizontal de una antena, medido en dirección de las agujas del reloj en grados del

Norte).

Con la información suministrada por el fabricante se pueden obtener las ganancias globales del

sistema que incluyen la potencia de salida del transmisor y las ganancias de las antenas. Con el

cálculo de atenuación en el espacio libre, pérdidas extras (alimentadores, circuladores, filtros,

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atenuadores, etc.) y absorción por gases atmosféricos se pueden determinar las pérdidas globales de

todo el sistema. Finalmente la diferencia entre las ganancias y pérdidas globales nos indica el nivel

de señal recibido NSR (receive signal level, RSL).

Con este valor y el umbral de recepción del radio (Threshold) dado por el fabricante, se obtiene el

margen de desvanecimiento plano (Flat Fade Margin, FFM). En gran parte este margen determina el

comportamiento y confiabilidad del enlace que a su vez debe cumplir unos objetivos mínimos,

tantos establecidos por la empresa como por la ITU-R (Unión Internacional de Telecomunicaciones

– Sector de Recomendaciones). Mientras mayor sea este margen más confiable será el enlace, pero

evidentemente a un costo mayor.

Si no se cumplen estos objetivos es posible reelegir antenas con mayor ganancia, alimentadores con

menor atenuación, radios con mayor umbral de recepción y como última opción radios de mayor

potencia de transmisión. Si con estas alternativas no se ha alcanzado el objetivo, el uso de diversidad

en frecuencia, en espacio o ambas puede mejorar notablemente la calidad del enlace hasta alcanzar

el objetivo propuesto.

En conclusión, la meta es satisfacer los objetivos de comportamiento y disponibilidad especificados

tanto para un enlace como para una ruta completa si fuera este el caso.

A continuación se describen detalladamente los pasos para la elaboración de cada una de las

actividades realizadas para ambas propuestas:

Después de haber escogido los lugares se plantearon, en un mapa de la zona, las posibles rutas que

permitan enlazarlos y los sitios donde colocar las torres o mástiles. Para ello se recopilaron todas las

coordenadas geográficas de cada una de las instalaciones y a través de un programa denominado

CELCAD II (facilitado por la empresa INFONET) fue posible obtener el mapa con la ubicación de

las miniplantas y de la planta compresora, así como también de la estación base donde se ubicará la

celda (para el caso donde se sugiere utilizar WLL). Este procedimiento de selección de ubicación de

la estación base se describe a continuación:

Selección de Ubicación de la Estación Base para la Propuesta con WLL

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Para seleccionar la ubicación de una estación base se debe tomar en cuenta que la celda debe ofrecer

una cobertura de 15Km. de radio y estar localizada en tierra, preferiblemente, por razones de

mantenimiento; cuando se presente algún problema de comunicaciones, sería más fácil resolverlo sin

requerir el uso de transporte lacustre, lo que retrasaría la rapidez para resolver el problema,

aumentando el tiempo de respuesta.

La selección del sitio de la celda se realizó utilizando el programa Pathloss, mediante el cual fue

posible obtener las distancias entre cada una de las instalaciones hasta la posible estación base, en

este caso, CTL, la cual se puede observar en la figura 4. Este centro de Telecomunicaciones cubre un

radio de 15 Km. que incluye a todas las instalaciones del complejo.

Por otra parte, se simuló la cobertura de la celda graficando los dBm versus la distancia de los

enlaces, incluyendo las pérdidas asociadas a cada enlace para conocer los niveles de señal recibidos

NSR, a partir del procedimiento para el cálculo de estos niveles que se describirá posteriormente, y

confirmar que la transmisión de comunicación desde la estación base hasta los lugares remotos es

eficiente. Esto ocurre siempre que estos niveles sean mayores a la sensibilidad (señal mínima que

puede producir una respuesta útil) de los equipos de radio a utilizar.

Figura #4. CTL (Centro de Telecomunicaciones Lagunillas).

Fuente: Leon (2001)

Después de tener cada una de las coordenadas geográficas de las instalaciones, se procedió a realizar

las simulaciones respectivas en el programa “Pathloss” para obtener los azimuths entre cada uno de

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los enlaces, ya que los sistemas propuestos presentan una configuración punto-multipunto, en los

cuales se deben enlazar cada una de las miniplantas y la planta compresora con respecto a la estación

base (propuesta basada en WLL), y cada una de las miniplantas con respecto a la planta compresora

(propuesta basada en SS), con el objeto de verificar experimentalmente la existencia de línea de

vista.

A. ESTUDIO DEL SITIO

Para realizar un análisis de la situación actual de las instalaciones es necesario hacer un Estudio del

Sitio. La información recopilada, constituye casi todos los datos sobre la ruta. Este estudio determina

el desempeño del servicio cuando el sistema esté instalado. Se requirieron ciertos instrumentos

como:

Binoculares

Brújula

GPS

Cámara digital

Mapa geográfico con la ubicación de las instalaciones del Complejo

Equipo de comunicación de radio

El estudio del sitio consiste de varios pasos a ejecutar entre los cuales se encuentran:

Verificación de la ubicación de las instalaciones

Esto se realizó a través del uso de un GPS (Sistema de Posición Global). En cada una de las

instalaciones se tomaron las mediciones de las coordenadas geográficas y se establecieron

comparaciones con las recopiladas de manera teórica (obtenidas por medio del personal de

Telecomunicaciones). Con estos datos es posible simular la ubicación de las instalaciones del

complejo para obtener los perfiles de los enlaces.

Confirmación de línea de vista

Esto se efectuó mediante el uso de unos binoculares y una brújula. En cada una de las instalaciones,

se midieron los azimuths calculados previamente a través del uso de la brújula, con respecto a CTL y

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a la planta compresora. Posteriormente con el uso de los binoculares se observó si existían

obstrucciones en el camino así como también la existencia de la línea de vista hacia la estación base

ó la planta compresora, según sea el caso.

Infraestructura en el área

En la visita realizada a las miniplantas y a la planta compresora se realizó un estudio detallado de las

condiciones existentes con respecto a varios aspectos, los cuales fueron:

Disponibilidad de espacio físico en sala de equipos para instalación de equipos de transmisión y

disponibilidad de espacio en bastidores existentes

Disponibilidad de alimentación AC

Sistema de alimentación en el sitio donde se instalarán los equipos

Disponibilidad de alimentación dc de respaldo

Disponibilidad de tomacorriente

Localidad con aire acondicionado continuo

Localidad libre de polvo, elementos corrosivos, humedad y ruido electromagnético

Localidad libre de líneas de alta tensión

Disponibilidad de torre, mástil, trípode o poste para soporte de antena para radioenlace

Altura en metros de la estación

Condiciones necesarias para establecer cableado desde los equipos hasta la antena

Disponibilidad de pararrayos para protección de antenas y equipos

Disponibilidad de sistema de puesta a tierra

Disponibilidad de equipos terminal de usuario (de dato: terminal, computador, red LAN, servidor,

etc.)

Existencia de sala de comunicaciones

Altura de la instalación con respecto al nivel del mar

Factibilidad de línea de vista

Canalizaciones y ductería

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PERFIL DE LOS ENLACES

Cada uno de los enlaces entre las miniplantas, la planta compresora y CTL fue realizado a través del

programa “Pathloss” y el procedimiento empleado se describe a continuación:

Cálculo de los azimuths y las distancias (Datos del Terreno)

En primer lugar se introdujeron los nombres y las coordenadas geográficas de cada uno de los sitios

a enlazar en una ventana llamada Datos del Terreno. A través de este módulo fue posible obtener la

distancia y los azimuths entre las estaciones. También se introdujo la elevación de las estaciones con

respecto al nivel del mar y, para WLL, fue necesario determinar la distancia existente desde CTL

hasta tierra, ya que este punto presenta otra elevación y varían las condiciones del terreno. En SS

ambas estaciones presentan igual elevación ya que todas se encuentran en el Lago de Maracaibo, y

por lo tanto su elevación sobre el nivel del mar es 0 (cero). Un ejemplo de estas ventanas se

muestran a continuación para el enlace de la MP_LL-04.

Figura 5. Perfil del terreno del enlace entre CTL y MP_LL-04 (Caso WLL).

Fuente: Leon (2001).

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Figura 6. Perfil del terreno entre PC_LL-02 y MP_LL-04 (Caso SS).

Fuente: Leon (2001).

Todos los enlaces simulados en el programa tanto para el caso de WLL o SS presentan las mismas

características anteriores con respecto a la elevación del terreno. La diferencia se encuentra en la

distancia y los azimuths entre las estaciones, los cuales pueden observarse en el perfil del enlace. Por

lo tanto se mostrarán en las simulaciones de los demás casos sólo el perfil del enlace, el cual muestra

los parámetros nombrados anteriormente.

Determinación de las alturas óptimas de las antenas

Para determinar las alturas de las antenas en la propuesta con WLL, se partió del enlace de mayor

distancia, el cual resultó entre la MP_LL-04 y CTL. A partir de este cálculo se determinó la altura de

la antena en la torre “CTL”, lo cual se realizaba con k = 1.33 y el criterio de 60% de la zona de

Fresnel sin obstrucciones en el módulo de alturas de antenas del programa “Pathloss”. Para los

demás enlaces se fijó la altura de la antena en “CTL” y se obtuvo la otra altura óptima, a través del

módulo de reflexión, del otro sitio a enlazar. En primer lugar era necesario encontrar el punto de

reflexión para estas condiciones y después observar la representación gráfica de la señal recibida

relativa (dB) con respecto a la máxima altura de la otra estación. De estos resultados, fue posible

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conocer el valor óptimo para la ubicación de la segunda antena, el cual era el punto máximo de la

curva. Si la simulación obtenida no era aceptable, entonces se variaba el valor de la altura de la

segunda antena dependiendo de la representación gráfica obtenida hasta obtener un valor óptimo de

la altura para ambas estaciones.

En el caso de SS, se inició de la condición más desfavorable (distancia mayor) para el cálculo de la

altura de la antena en la Planta Compresora, que también resultó ser el caso de la MP_LL-04 y se

procedió de igual forma que para el caso anterior.

Determinación del punto de reflexión

Luego de haber fijado el valor de las alturas de las antenas es posible simular, en el módulo de

reflexión, la ubicación de este punto. El módulo de Multitrayectoria (Multipath) utiliza técnicas de

trazado de rayos para analizar la propagación de la señal en torno a la línea de vista del enlace

mostrando las anomalías en la propagación debidas a la atmósfera y la reflexión de la señal. Para

ello utiliza una relación entre K (normalmente 4/3) y la elevación especificada por los datos de

gradiente introducidos. Se puede observar como llega la señal desde la primera estación hacia la

segunda, verificando que el punto de reflexión no interfiere en la transmisión de la señal, bien sea

atenuándola o reflejándola en el otro extremo de la trayectoria.

Dentro de la misma ventana de reflexión también se encuentra la rugosidad del terreno, que es

posible obtener en la propuesta basada en WLL, ya que existen variaciones en las elevaciones del

mismo, este valor se define como la desviación estándar de la elevación del terreno. Es calculada

utilizando 50 puntos uniformemente espaciados sobre el rango seleccionado, se toma como

referencia la elevación sobre el nivel del mar. Para el cálculo teórico del coeficiente de reflexión, se

asume que la superficie del terreno es lisa; incluyendo este parámetro (rugosidad) se reduce la

magnitud de dicho coeficiente, que a su vez influye en la disponibilidad del enlace. Para el caso de

SS, no aplica el cálculo de este factor, debido a que el perfil del terreno es plano, por estar todas las

instalaciones al nivel del mar.

Perfil del Enlace

Después de haber seleccionado las alturas óptimas y localizado el punto de reflexión, se procedió a

simular el perfil de cada uno de los enlaces, los cuales muestran los resultados de cada una de las

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estaciones en cuanto a las alturas óptimas, la primera zona de Fresnel, la línea de referencia longitud

del enlace y los azimuths de las estaciones. También es posible observar los valores introducidos de

las estaciones con relación a su elevación sobre el nivel del mar, coordenadas geográficas y

frecuencia de operación del sistema.

Disponibilidad del sistema

En el módulo de Hoja de Trabajo (Worksheet) del “Pathloss” se introdujeron los parámetros

relacionados al transmisor y al receptor, las alturas de las antenas y sus ganancias, longitud de la

línea de transmisión, las pérdidas asociadas a esta línea, potencia de transmisión, nivel del umbral de

recepción, polarización, pérdidas de los conectores, pérdidas por distribución, frecuencia, longitud

del enlace, factor climático, factor C, margen de campo y temperatura anual promedio. Con todos

estos parámetros el programa estima cuál será la disponibilidad de cada uno de los enlaces, y por

ende, se conoce la del sistema en general.

El significado de algunos de estos parámetros son los siguientes:

Margen de Campo. Es un factor adicional de seguridad que se utiliza para incluir posibles

cambios en la orientación de las antenas y degradación en los conectores. Los valores típicos están

entre 1 y 2 dB.

Factor C. Es utilizado por el método de Vigants-Barnett y se definen en el siguiente cuadro:

Tabla 1. Selección del Factor C.

C Condiciones de Propagación

0.25 Buenas. En climas secos y montañosos.

1 Normales. En terrenos y condiciones climáticas regulares.

4 Difíciles. Sobre agua y áreas costeras.

Fuente: Leon (2001).

Factor Climático. Se refiere al tipo de clima en el área o zona a establecer el enlace. Para climas

secos se utiliza 0.5, para climas normales 1 y para climas húmedos un factor igual a 2.

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Para los enlaces elaborados se colocó un margen de campo de 1 dB para la primera propuesta

(WLL) y 2 dB para la segunda propuesta (SS), un factor C de 4 tanto para la primera propuesta

como de la segunda propuesta y un factor climático de 1.5.

El programa arroja resultados referentes a pérdidas de la línea de transmisión, alimentadores, en el

espacio libre, por absorción atmosférica, señal recibida (dBm), margen de desvanecimiento térmico,

disponibilidad del peor mes, disponibilidad anual del enlace en segundos y porcentaje.

Para poder simular dentro del programa el cálculo de la disponibilidad del enlace fue necesario

introducir diversos parámetros propios del equipo utilizado en el diseño. Para esto se asumió el

empleo de dispositivos de marca BREEZECOM (BreezeACCESS 3.5 y BreezeACCESS II para el

caso de WLL y SS, respectivamente) los cuales ofrecen soluciones de acceso inalámbrico. Los

productos fueron seleccionados considerando que cumplen con los requerimientos establecidos en la

tercera fase. Si la empresa desea utilizar otros equipos sólo debe cambiar los parámetros asociados a

ello para obtener la disponibilidad de los enlaces.

Las ecuaciones usadas por el programa para realizar los cálculos nombrados anteriormente son las

siguientes:

Ganancias

Se incluyen las ganancias de las antenas de transmisión y recepción, usualmente expresadas como

ganancias respecto a la isotrópica, en dBi, y la potencia del transmisor, usualmente expresada en

dBm.

rttL GGPG ++= (1)

Pt: Potencia de transmisión, en dBm.

Gt: Ganancia de antena de transmisión, en dBi.

Gr: Ganancia de antena de recepción, en dBi.

GL: Ganancias totales del enlace, en dBm.

Pérdidas

Aquí se consideran todas las posibles pérdidas en el enlace. Se incluyen las pérdidas por espacio

libre, en los alimentadores, difracción u obstrucciones, por absorción de gases atmosféricos y

adicionales (conectores, atenuadores, etc.)

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AabsBDW rW tOL AAAAAAAA ++++++= (2)

A0: Atenuación básica del espacio libre, en dB.

Awt, Awr: Atenuación de los alimentadores en transmisión y recepción, en dB.

AD: Atenuación por difracción, dB. En este caso son nulas.

AB: Atenuación por distribución de la señal en los radios, en dB.

Aabs: Atenuación por absorción, dB.

AA: Atenuación adicional, en dB (conectores, atenuadores, etc.)

Cada una de ellas se definen como sigue:

Pérdidas de espacio libre

Es la pérdida de transmisión que tendría lugar entre dos antenas en el espacio libre muy lejos de la

tierra. Es la mayor de las pérdidas, alcanzando según la distancia y la frecuencia valores mayores a

100dB. Generalmente se usa la frecuencia central de la canalización para este cálculo.

fdAO log20log2044,92 ++= (3)

d: distancia del enlace, en Km.

F: Frecuencia, en GHz.

AO: Atenuación de espacio libre, en dB.

Pérdidas en los alimentadores

Los tipos de alimentadores típicos en enlaces de microondas son coaxial y guías de onda. Las guías

de onda tienen longitudes típicas entre 0,6 y 1,8m. los valores típicos de atenuación vienen

expresados en dB/100 m o dB/100 pies. El cálculo de las pérdidas en los alimentadores viene dado

por:

100lp

AW

⋅= (4)

p: Atenuación del alimentador, en dB/100 m. dada por el fabricante.

L: Longitud del alimentador en la estación, en m.

AW: Atenuación del alimentador, en dB.

Este cálculo es el mismo para ambas estaciones. Cabe destacar que la longitud del alimentador en la

estación generalmente es algo mayor que la altura de la antena sobre la torre, si no se conoce esta

longitud, se puede asumir como la altura de la antena más 10 m adicionales.

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Para conocer la longitud de las líneas de transmisión y, por ende, las pérdidas asociadas a éstas, se

utilizó el siguiente criterio:

L = h3 + N (5)

h3 = h – (h1 + h2) (6)

donde:

L: Longitud de la línea de transmisión, en m.

h: Altura medida desde 0 metros sobre el nivel del mar hasta la ubicación de la antena, en msnm.

Esta es la altura arrojada por el programa Pathloss para la ubicación de las antenas.

h1: Altura medida desde 0 metros sobre el nivel del mar hasta la ubicación del cuarto de control, en

msnm.

h2: Altura medida desde el piso del cuarto de control hasta la entrada de la línea de transmisión,

aproximadamente 1.5m.

h3: Altura medida desde la entrada de la línea de transmisión al cuarto de control hasta la ubicación

de la antena en la torre o mástil, en m. Esta es la altura que se requiere para determinar la longitud de

las líneas de transmisión.

N: Cantidad de metros extra necesarios para llegar hasta el radio en el cuarto de control, puede

estimarse entre 5 y 10 metros de longitud.

Figura #7. Cálculo de Longitud de las Líneas de Transmisión.

Fuente: Leon (2001).

h

h1

h2

h3

Torre o Mástil

Cuarto de Control

Antena

Línea de Transmisión

Nivel del Mar = 0 m

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Con h3 es posible conocer la longitud necesaria para las líneas de transmisión, estimando que se

requiere esta cantidad más N metros para conectar la antena al radio ubicado en el cuarto de control

de la instalación. Una vez determinado este valor, se realiza el cálculo de las pérdidas asociadas a

cada línea, conociendo las pérdidas por cada 100 metros del tipo de línea recomendada por el

fabricante.

Pérdidas por distribución (branching)

Aquí se incluyen las pérdidas en los circuladores y filtros en ambas estaciones. Este valor varía entre

0,3 y 4,8 dB dependiendo de la configuración del radio. Esta información también es dada por el

fabricante.

Pérdidas por absorción

Se deben, principalmente, al oxígeno y al vapor de agua presentes en la atmósfera. La atenuación

debida al oxígeno es relativamente constante en la banda de 2 a 14 GHz; como puede observarse no

presenta mayor atenuación hasta que la frecuencia alcanza un poco más de 50 GHz. La absorción

por vapor de agua es altamente dependiente de la frecuencia. Las fórmulas y consideraciones se

obtuvieron del reporte 719-2[1] de la ITU-R con el propósito de calcular el efecto del oxígeno y el

vapor de agua.

Vapor de agua

( ) ( ) ( )42

22210

108,3234,4

55,1833,7

6,63,224,2067,0 −⋅⋅⋅

+−

++−

++−

+= pffff

YWV

(7)

f: Frecuencia, en GHz.

p: Densidad de vapor de agua, en g/cm3. Usualmente se usa 7,5 g/cm3.

YWV: Atenuación específica producida por el vapor de agua, en dB/Km.

Oxígeno

( )32

2210

96,157

933,0

6,6 −⋅⋅

+−

++

= fff

YOXY

(8)

f: Frecuencia, en GHz.

YOXY: Atenuación específica producida por el oxígeno, en dB/Km.

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En resumen, se puede calcular la atenuación específica producida por los gases atmosféricos

conociendo la longitud total del enlace mediante la siguiente ecuación:

( ) dYYA OXYW Vabs ⋅+= (9)

YWV: Atenuación específica producida por el vapor de agua, en dB/Km.

YOXY: Atenuación específica producida por el oxígeno, en dB/Km.

d: Distancia del enlace, en Km.

Aabs: Atenuación específica total por absorción de gases atmosféricos, en dB.

Nivel de señal recibido (RSL)

Es la potencia con la cual llega la onda al receptor, cuando esta llega en condiciones normales. Es

posible obtener el nivel de señal recibido en el radio, sin desvanecimiento (unfaded receive signal

level, RSL). Este valor es igual a la diferencia entre las ganancias totales y las pérdidas totales,

calculadas mediante la ecuación #15.

LL AGRSL −= (10)

GL: ganancias totales, en dBm

AL: pérdidas totales, en dB

RSL: nivel de señal recibido, en dBm

Margen de desvanecimiento plano o térmico

El margen de desvanecimiento plano, también conocido como térmico o no-selectivo, es la

diferencia entre el nivel de señal recibido sin desvanecimiento y el umbral de recepción mínimo del

radio receptor. Esto representa la atenuación adicional a la señal recibida de espacio libre requerida

para producir una interrupción debido al ruido térmico, independiente de cualquier interferencia.

URRRSLFFM −= (11)

donde,

RSL: nivel de señal recibido, en dBm,

URR: umbral de recepción de radio (threshold) para mantener una tasa de error dada, usualmente

10-3 y 10-6, en dBm. Generalmente viene dado por el fabricante del radio. Los valores típicos están

dentro del rango –69dBm a –89dBm.

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FFM: margen de desvanecimiento plano, en dB.

Cálculo de la disponibilidad de un enlace

La indisponibilidad es una medida de la cantidad de tiempo que un sistema no está capacitado para

prestar servicio. Por lo tanto, las interrupciones con una duración relativamente larga tales como

fallas de equipo y las interrupciones de corta duración como las producidas por lluvia, pueden

contribuir a la indisponibilidad. Por convención, los objetivos de disponibilidad son normalmente

expresados como un porcentaje de un año o mayor, y se refieren a una conexión en dos sentidos.

Esto contrasta con los objetivos de calidad, los cuales se establecen unidireccionalmente.

Las causas de indisponibilidad son básicamente: Condiciones de propagación (multitrayectoria y

lluvia) y fallas de equipos y mantenimiento. Todas estas causas se deben tomar en cuenta a la hora

de calcular la indisponibilidad.

Para realizar este cálculo se necesita conocer la probabilidad de desvanecimiento, según el método

de Vigants-Barnett está dada por:

1037 10100.6A

dfCP−

− ⋅⋅⋅⋅⋅= (12)

donde,

P: probabilidad de desvanecimiento.

C: factor C.

d: distancia del enlace, en Km.

f: frecuencia, en GHz.

A: margen de desvanecimiento, en dB (dado por el programa).

Luego, la disponibilidad mensual viene dada por:

% Disponibilidad Mensual = 100 (1 – P) (13)

y el tiempo fuera de servicio al mes por:

% Tiempo Indisponible Mensual = P * segundos de un mes (14)

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5.1.2. DOCUMENTACIÓN PARA LA INTEGRACIÓN DEL SISTEMA DE

COMUNICACIÓN AL SUPERVISORIO DE CONTROL

Una vez diseñados los enlaces se propuso la integración de los sistemas supervisorios de control

para llevar a cabo las operaciones de supervisión de las Miniplantas desde el CCR-Complejo

(Cuarto de Control Remoto del Complejo) y posteriormente se elaboró la ingeniería de detalle con

las propuestas obtenidas de la investigación.

INTEGRACIÓN DE DATOS EN EL COMPLEJO

La plataforma de control regulatorio de las instalaciones PC_LL-02 y MP_LL-06 está conformada

por una red de controladores lógicos programables interconectados en una red de datos, por lo que se

propuso esta estructura para el resto de las plantas del complejo. Se utilizará el protocolo de

comunicación TCP/IP (Protocolo de Control de Transporte/Protocolo de Internet), lo cual implica

que debe realizarse una configuración particular de las IHM para la comunicación con los diversos

dispositivos de control de campo. En este caso la empresa utiliza, por estándares internos, el

programa FIX de Intellution, el cual emplea el manejador de comunicaciones (driver) Allen Bradley

Etehernet to PLC-5 Rslinx versión 6.52g en la planta compresora LL-02 y el GE NET de los PLC

GE90-70 en el resto de las instalaciones del complejo, y por lo tanto debe ser personalizado para la

aplicación requerida.

A continuación se detallan las instrucciones para la correcta configuración del sistema SCADA:

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Configuración IHM

Ejecutar el utilitario Unidad de Sistema de Configuración (System Configuration Unit: SCU) del

iFIX, lo cual se muestra a continuación:

Figura 8. Configuración del Servidor (Paso 1).

Fuente: Leon (2001).

Este programa desplegará la siguiente pantalla, donde se debe seleccionar del menú principal la

opción Configure SCADA.

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Figura 9. Configuración del Servidor (Paso 2).

Fuente: Leon (2001).

Utilizar el CD con el manejador y pulsar el botón de ADD para añadir el I/O Driver (manejador).

Figura 10. Configuración del Servidor (Paso 3).

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Fuente: Leon (2001).

Se introducen los nodos remotos, los cuales son todos los PLCs que se quieran configurar en la

red. Luego se les asigna la dirección IP única y la del PLC de respaldo en caso de que aplique,

adicionalmente se declara el “Poll Record” donde se indica en que direcciones o registros del PLC se

desea leer o escribir. Para una transmisión óptima de datos es necesario, un empaquetamiento de los

mismos de manera de tener los registros consecutivos.

Figura 11. Configuración del Servidor (Paso 4).

Fuente: Leon (2001).

Configuración Manejador (driver)

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Se debe ejecutar el programa Rslinx Ubicado en la ruta c:\archivos de programas\Rockwell

Programa\rslinx\Rslinx.exe, que constituye una interfaz con un servidor OPC (Intercambios de

Objeto Enlazado para el Control de Procesos) como se muestra a continuación:

Figura 12. Configuración del manejador.(Paso 1).

Fuente: Leon (2001).

Establecer todos los nodos de la red de PLC y de los servidores locales y luego declarar las

direcciones IP únicas.

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Figura 13. Configuración del Manejador (Paso 2).

Fuente: Leon (2001).

PROCEDIMIENTO PARA INTEGRACIÓN DE VIDEO A LA PLATAFORMA IFIX

Puede realizarse a través de la incorporación las librerías OLE (Intercambios de Objeto Enlazado:

Object Link Exchanges y/o ActiveX del sistema SCADA iFix). Este programa permite integrar a la

base de datos gráfica despliegues contenedores de imágenes de las diferentes plantas del complejo

virtual Lagunillas.

Con tal fin es indispensable realizar las siguientes actividades Macros o Previas:

Crear un volumen exclusivo para los videos y fotos grabadas.

Actualizar o crear la permisología necesaria en el sistema Operativo Windows NT para el

compartimiento de los directorios donde se encuentran la captura de imágenes en las diferentes

Instalaciones.

Incluir las direcciones IP y los nombres de las máquinas en el Archivo hosts de todas las

máquinas de forma de resolver las direcciones en el dominio de la red de proceso.

En el servidor local mapear (Map Network Drive) a discos duros (donde se encuentra el video

capturado) los directorios de los discos duros de los servidores remotos.

Instalar la versión 6.4 o superior de Windows Media Player.

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Creación de despliegue de vista general del complejo con botones de llamada a los despliegues

detalles por estación.

Instalación de las cámaras con cobertura hacia las áreas de interés.

Una vez realizadas estas actividades se lleva a cabo el procedimiento para la integración de video:

Abrir desde los accesos directos de iFix el modo de edición (Workspace).

Seleccionar desde el menú principal la opción de insertar controlador de objeto activo (Insert-

Active Object Control) tal como lo indica la figura:

Figura 14. Integración de Video en iFIX (Paso 2).

Fuente: Leon (2001).

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Automáticamente se inserta el Windows Media Player.

Figura 15. Integración de Video en iFIX (Paso 3).

Fuente: Leon (2001).

Se procede a seleccionar el reproductor de multimedia y con el clic izquierdo del apuntador

(mouse) se despliega un diálogo de propiedades del objeto, en la cual se debe colocar la siguiente

configuración:

Corrida Automática (Auto Run) = Yes

Nombre del archivo (File Name) = W:\162.122.115.56\disco duro D\video\MP_LL-6.mpg

Ocultar Controles = No

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5.2. ANALISIS DE LAS PROPUESTAS

Mediante el uso de este nuevo sistema de interconexión será posible acceder a cualquiera de las

instalaciones asociadas al Complejo Virtual Lagunillas, en cualquier momento, para obtener la

información requerida de las mismas y aplicaciones adicionales asociadas a la tecnología de

banda ancha; como son la transmisión de datos, voz y video.

El diseño de este sistema permitirá monitorear las instalaciones en forma permanente así como

crear, si se quiere, un sistema de seguridad que proporcione transmisión de video; con el

propósito de proteger los equipos evitando su hurto o deterioro y por ende la paralización de los

procesos.

Se disminuirán las pérdidas por producción diferidas asociadas a la distribución de gas a alta

presión, para el levantamiento artificial por gas, de modo que, se podrán monitorear todas las

variables asociadas al proceso en tiempo real tomando acciones que eviten o minimicen los

impactos a producción de crudo.

PROCEDIMIENTO DE INTEGRACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL

En primer lugar se propone instalar IHMs en todas las estaciones con el software iFIX,

cumpliendo con los estándares de la empresa, así como adquirir, para el control remoto,

controladores lógico programables de General Electric modelo 90-70 con un puerto Ethernet

10/100 base T.

La voz se transmitirá bajo el protocolo TCP/IP entre todas las instalaciones del Complejo. Para la

integración de datos y video, se utilizarán IHM con el software FIX de Intellution.

Integración de Datos en el Complejo

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Para ello se propuso una arquitectura abierta y flexible compuesta por 7 computadores no dedicados

que sirven de servidores adquisitores de datos y de interfaz hombre máquina IHM (cónsolas de

operación) con sistema operativo Windows NT Workstation y sistema de supervisión iFIX (Sistema

de Control Integrado de Intellution) en las cuales residirán las base de datos duplicadas que permiten

visualizar todos los datos de cualquier instalación.

La plataforma de control regulatorio estará conformada por una red de controladores lógicos

programables interconectados en una red de datos utilizando protocolo de comunicación TCP/IP

(Protocolo de Control de Transporte/Protocolo de Internet), lo cual implica que debe realizarse

una configuración particular de los servidores para la comunicación con los diversos dispositivos

de control de campo. En este caso en particular el software de Intellution utiliza el manejador de

comunicaciones (driver) Allen Bradley Etehernet to PLC-5 Rslinx versión 6.52g en la Planta

Compresora y GE NET de los PLC GE 90-70 en el resto de las estaciones, el cual debe ser

personalizado para la aplicación requerida.

Con sólo realizar las configuraciones necesarias y utilizar las herramientas del programa pueden

integrarse las señales de telemetría de las instalaciones del complejo a la plataforma de

interconexión diseñada.

Procedimiento para Integración de video a la Plataforma iFIX

Con el propósito de llevar a cabo la integración de video fue necesario incorporar las librerías OLE

(Cambios de Objeto Enlazado: Object Link Exchanges y/o ActiveX del sistema SCADA iFix). Este

software orientado a objetos permite la interoperabilidad entre aplicaciones compatibles con este

tipo de tecnología, en este caso permite integrar a la base de datos gráfica despliegues contenedores

de imágenes de las diferentes plantas del complejo virtual Lagunillas, maximizando el

aprovechamiento y uso de la plataforma de supervisión y control permitiendo, de este modo, contar

con aplicaciones de seguridad y vigilancia remota de las instalaciones a través de la transmisión de

señales de video con el protocolo TCP/IP.

SISTEMA DE COMUNICACIÓN

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Se necesita un sistema basado en banda ancha para poder transmitir toda la información adescrita

en “tiempo real”. A continuación se muestran dos propuestas diseñadas con este propósito:

Primera Propuesta

Esta incluye el uso de WLL (Lazo Local Inalámbrico), ya que permite transmisión de voz, video

y datos con el protocolo TCP/IP a una tasa de información máxima de 3Mbps en una banda de

frecuencias de los 3.4 a los 3.6 GHz con una cobertura aproximada de hasta 15Km. de radio por

celda lo que la convierte en una de las tecnologías que más se adapta a los requerimientos de

transmisión de información necesaria en este proyecto. El inconveniente de su uso consiste en la

dificultad de la empresa para adquirir bandas en ese rango de frecuencia así como la

infraestructura necesaria para ofrecer dicha tecnología en sus instalaciones. Por ello, se sugiere

como solución el alquiler del servicio a una de las empresas ganadoras de la subasta de bandas

realizada por la Comisión Nacional de Telecomunicaciones CONATEL, las cuales son: Telcel,

Millicom y Génesis (en el estado Zulia).

En esta primera propuesta se incluyó la ubicación de una celda que ofrece cobertura a las

instalaciones del Complejo Virtual Lagunillas y sus alrededores, debido a que WLL trabaja bajo

un patrón de cobertura celular. La estación base podrá ser instalada por la empresa a la cual

PDVSA le rente el servicio. Debe poseer una cobertura de 15 Km, por lo que debe estar ubicada

de manera tal que cubra las Miniplantas y la Planta Compresora LL-2 dentro de este radio. Se

seleccionó el centro de Telecomunicaciones Lagunillas CTL ubicada en Campo Carabobo,

Lagunillas con una Longitud de 71°15’40’’ y una Latitud de 10°07’51’’ debido a que su ubicación

permite dar cobertura en el área donde se encuentran las instalaciones del complejo a pesar de

estar en tierra, factor que constituye una ventaja en casos de mantenimiento y reparación por parte

de la empresa de Telecomunicaciones que rente el servicio, ya que no sería necesario emplear

transporte lacustre que retarda las operaciones mencionadas anteriormente.

Los costos del sistema de comunicación utilizando WLL incluyen el costo inicial de instalación de

los equipos y un cargo mensual por pago del servicio con una duración de contrato de 5 años. Los

mismos se resumen en la tabla siguiente:

Tabla #1. Costos del sistema de comunicación utilizando WLL.

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COSTOS DEL SISTEMA PRECIO (Bs) PRECIO ($) Costos de Instalación 1.602.198,50 2.194,79

Costos de Cargos Mensuales 43.281.000,00 59.289,04 Costo Total 44.883.198,50 61.483,83

Segunda Propuesta

Con espectro esparcido es posible transmitir voz, datos y video a un máximo de 3 Mbps en las

bandas de 2.4 a 2.485 GHz con un alcance mínimo de 3.000 metros cuadrados por lo que resultó

ser una opción para el diseño del sistema de comunicación del proyecto, siendo su principal la

principal ventaja el uso de la misma sin necesidad de depender de otra empresa para poder

implementar el sistema, ya que no requiere ningún tipo de permisología por parte de CONATEL

por lo que puede usarse sin depender de otras compañías para rentar el servicio con sólo adquirir

equipos que trabajen bajo esta técnica; cualquier problema que se presente, PDVSA será la única

responsable de resolver la situación. Posee como desventaja la posible interferencia en la

transmisión de la información, ya que debido a su nivel de potencia, la señal transmitida tiene la

probabilidad de ser interceptada (detectada) por equipos que operen en la misma banda de

frecuencia pertenecientes a otros usuarios. Puede inferirse que este sistema no ofrece un

porcentaje elevado de confiabilidad en la transmisión de información.

Esta alternativa ofrece como solución un enlace con configuración punto-multipunto desde la

Planta Compresora Lagunillas Lago 2 hacia cada una de las Miniplantas (desde la 1 hasta la 6)

usando una comunicación vía radio-microonda basada en SS.

En la propuesta referida a Espectro Esparcido se tomaron en cuenta los costos de adquisición de

equipos, su instalación y mantenimiento en un período de 5 años de vida útil. Se muestran a

continuación:

Tabla #2. Costos del sistema de comunicación utilizando SS. COSTOS DEL SISTEMA PRECIO (Bs) PRECIO ($)

Costos de Equipos 12.560.161,00 18.681,70 Costos de Instalación 700.000,00 958,9

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Costos de Mantenimiento 4.793.846,40 6.566,91

Costo Total 18.054.007,40 26.207,51

ANÁLISIS DE LOS PERFILES DE LOS ENLACES

Se utilizó el software Pathloss de la Gerencia de Telecomunicaciones para estudiar el

comportamiento de los enlaces de ambas propuestas. Todos los enlaces elaborados muestran que el

punto de reflexión no influye en la transmisión de la señal y que las pérdidas referentes al espacio

libre, conectores, distribución, etc. no interfieren en la disponibilidad de los enlaces, siendo la

mínima de 99,99% anual para todos ellos en ambas propuestas. Se concluye que ambos sistemas

ofrecen un gran alto de confiabilidad en cuanto a radio enlace se refiere.

ESQUEMAS DE INTERCONEXIÓN DEL COMPLEJO VIRTUAL LAGUNILLAS

Ambas propuestas tienen en común lo siguiente: en cada instalación es necesario colocar una

antena (cuyas especificaciones se muestran en cada diagrama), una unidad externa para la

transmisión de Radio Frecuencia con una potencia definida en cada esquema la cual se conecta a

la antena, una unidad interna que se conecta al puerto Ethernet 10/100 base T de los

conmutadores para dar conectividad inalámbrica a los sitios remotos con la red central de la

estación base; esta unidad convierte los datos y las señales de voz al protocolo TCP/IP. Las dos

unidades se conectan mediante un cable coaxial por donde pasa la electricidad, los datos y la

administración a través de una señal de 440 MHz (Frecuencia Intermedia IF) con una longitud

mostrada en cada caso.

En la arquitectura basada en WLL la información viajará desde cada una de las instalaciones del

Complejo Virtual Lagunillas hasta el Centro de Telecomunicaciones Lagunillas, en donde se

encuentra ubicada la estación base, aquí se realiza el proceso de conmutación de voz sobre el

protocolo IP a través del enrutador de la empresa de telecomunicaciones que ofrezca el servicio.

Toda la información de telemetría llegará desde CTL hasta el Cuarto de Control Central de la

Planta Compresora de gas (CCR – Complejo) donde se realizarán las funciones de supervisión y

control de las Miniplantas Compresoras de Gas Lagunillas Lago (MPLL). La información

necesaria para dar funciones de seguridad en las plantas la constituye el video que será visto

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desde las cónsolas ubicadas en cada estación mediante el software IFIX bajo el protocolo

TCP/IP. Los datos llegarán al sistema SCADA desde el enrutador existente en CTL, el cual está

conectado a la red de procesos de PDVSA.

Los esquemas de las MPLL 01, 02, 03, 04 y 05 son iguales, variando únicamente la longitud de la

línea de transmisión, las cuales se muestran en la siguiente tabla:

Tabla #3: Longitudes de las Líneas de Transmisión - WLL

Miniplanta Compresora Longitud Línea Transmisión (m) LL-01 25 LL-02 17 LL-03 20 LL-04 17 LL-05 17

El esquema de interconexión que utiliza SS la información viajará desde cada una de las

Miniplantas Compresoras de Gas Lagunillas Lago (MPLL) hasta el Cuarto de Control Central de

la Planta Compresora de gas (CCR – Complejo) donde se realizarán las funciones de supervisión

y control del Complejo, donde se encuentra ubicada la estación base, aquí se realiza el proceso de

conmutación de voz sobre el protocolo IP a través de una pasarela que a su vez interconecta la

central telefónica al enrutador, ambos existentes en esta instalación. Las señales de video serán

vistas desde las cónsolas ubicadas en cada estación mediante el software IFIX bajo el protocolo

TCP/IP. Los datos llegarán al sistema SCADA por medio del enrutador existente la Planta

Compresora, el cual está conectado a la red de procesos de PDVSA.

Los esquemas de las MPLL 01, 02, 03, 04 y 05 son iguales, variando únicamente la longitud de la

línea de transmisión, las cuales se muestran en la siguiente tabla:

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Tabla #4: Longitud de las Líneas de Transmisión - SS

Miniplanta Compresora Longitud Línea Transmisión (m) LL-01 24 LL-02 23 LL-03 27 LL-04 27 LL-05 25

Todos los esquemas con detalle de las instalaciones se muestran a continuación:

ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD DE AMBAS PROPUESTAS

De acuerdo al análisis económico definido se concluye que resulta más económico para la

empresa adquirir los equipos con técnica de modulación de Espectro Esparcido SS a pesar de

requerir una inversión inicial mayor y gastos de mantenimiento por parte de PDVSA, es decir,

desde el punto de vista financiero, la propuesta basada en SS es más ventajosa que utilizar WLL

para la interconexión de las instalaciones del complejo virtual Lagunillas.

Utilizando el método de matriz de decisión, en el cual se evaluaron los aspectos mostrados en la

tabla # 5 (la calificación 5 representa muy bajo y 1 muy alto), se obtuvieron resultados que

demuestran que la plataforma que se adapta más a las necesidades requeridas para la selección de

la propuesta más factible es el Lazo Local Inalámbrico (WLL) ya que obtuvo mayor puntaje. A

pesar de la indisponibilidad de frecuencias de este sistema en el mercado actual y de la necesidad

de rentar este servicio aumentando los costos del sistema propuesto, fue la seleccionada según la

evaluación descrita por las grandes bondades que ésta posee con relación a su confiabilidad,

flexibilidad y escalabilidad en el tiempo.

El proyecto propuesto necesita una confiabilidad de la información, así como también de la

disponibilidad del servicio en todo momento, debido a que los datos manejados por las

instalaciones están directamente relacionados con la producción de gas y en consecuencia de

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crudo, siendo este es uno de los factores más atrayentes de WLL, a diferencia de SS que no

ofrece una completa seguridad de la transmisión de la información.

Tabla #16. Método cualitativo por puntos de la Matriz de Decisión.

Finalmente, esta opción permite a PDVSA reemplazar a la compañía de servicio, ya que existe la

posibilidad de escoger otra empresa de telecomunicaciones debido a que la apertura en esta área

ofrece indirectamente mejoras en la calidad del servicio prestado a menores costos para

establecer una competencia entre las operadoras pertenecientes a este rubro. Del mismo modo,

puede modificarse la velocidad de transmisión, en caso de aumentar los requerimientos del

sistema.

SUGERENCIAS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL PROYECTO

Se recomienda considerar el uso del sistema inalámbrico MMDS, el cual resulta bastante atractivo

para el proyecto por su velocidad de transmisión y gran cobertura, cuando CONATEL subaste la

banda de frecuencia de los 2.5 GHz. Si la empresa en un futuro desea implantar el sistema, se deben

adquirir equipos que operen en esta frecuencia.

Para ambas propuestas realizadas se sugiere el uso de equipos de la marca BreezeCOM, los cuales

ofrecen altas velocidades de transmisión en las frecuencias de operación estudiadas, y están

disponibles dentro del mercado actual. Además han sido probados en otras empresas en el ámbito

nacional y su implantación ha resultado exitosa.

E. INFLEXIBILIDAD Y NO ESCALABILIDAD E D C B A PESO 0-1 0.1 0.1 0.2 0.3 0.3 TOTAL

0.5 0.5 0.6 1.5 0.3 3.4 0.1 0.3 0.8 0.6 1.2 3

CRITERIOS DE EVALUACIÓNA. INDISPONIBILIDAD DE FRECUENCIA B. INCONFIABILIDAD

C. COSTOS DEL SISTEMA

D. COSTOS DE MANTENIMIENTO OPCIONES

1. WLL - LAZO LOCAL 2. SS - ESPECTRO EXPANDIDO

5 5 3 5 1 3 4 2

1 4

Page 59: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Propuesta de un Sistema de Comunicación, basado en Tecnología de Banda Ancha, para la Interconexión de los Sistemas Supervisorios de Control de las

Plantas de Gas del Complejo Virtual Lagunillas

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A pesar de haber realizado el diseño del sistema de interconexión sólo en el Complejo virtual

Lagunillas, es recomendable extender el proyecto a un área que abarque una mayor cantidad de

instalaciones para que cuenten con las ventajas que ofrece este nuevo sistema.

Page 60: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

ANEXO B

Vista General de la Miniplanta Compresora de Gas Lagunillas Lago 1 Fuente: Esparza y Herrera (2001).

Vista General de la Miniplanta Compresora de Gas Lagunillas Lago 2 y 6. Fuente: Esparza y Herrera (2001).

Page 61: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Vista General de la Miniplanta Compresora de Gas Lagunillas Lago 3. Fuente: Esparza y Herrera (2001).

Vista General de la Miniplanta Compresora de Gas Lagunillas Lago 4. Fuente: Esparza y Herrera (2001).

Page 62: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

Vista Lateral de la Miniplanta Compresora de Gas Lagunillas Lago 5 . Fuente: Esparza y Herrera (2001).

Vista General de la Planta Compresora de Gas Lagunillas Lago 02 . Fuente: Esparza y Herrera (2001).

Page 63: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

ANEXO C

Cabimas, 15 Octubre de 2001.

Para: Integrantes del complejo virtual Lagunillas

De: Proyecto de mejoramiento infraestructura de sistemas

Asunto: Tecnologías de Banda Ancha para la Interconexión de los sistemas de

Control Supervisorio

La necesidad de contar con datos confiables para lograr la ejecución de

la investigación denominada “Tecnologías de Banda Ancha para la

Interconexión de Sistemas de Control Supervisorio “, para ser presentado como

Trabajo de Grado en la Maestría de Telemática de la Universidad Dr. Rafael

Belloso Chacín, (URBE ), me llevan a solicitar su valiosa colaboración, en el

sentido de responder la totalidad de los ítems, cuyos resultados de la tabulación

de las preguntas, se efectuará de forma global, sin identificar persona alguna,

por lo que se le garantiza la mayor reserva, en relación con la información que

suministre, la cual contribuirá en parte, a resolver el problema que se plantea en

el estudio que se pretende realizar.

Agradeciéndole altamente la contribución que pueda aportar a este

estudio, queda de Usted,

Atentamente,

Ing. Jorge Leon

Page 64: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

INSTRUCCIONES

1.- Lea detenidamente el cuestionario antes de responder las preguntas.

2.- El cuestionario está conformado por un conjunto de preguntas. Cada

pregunta tiene un total de 2 alternativas, seleccione una sola y marque según su

opinión una X en la que se ajuste a su consideración.

3.- Las alternativas están dispuestas en dos casillas seleccionables, SI / NO, lo

cual indica lo siguiente:

ÍTEMS

SI.- de acuerdo

NO.- en desacuerdo

4.- Si tiene alguna duda con respecto a la interpretación de algún ítem, se le

agradece indicarlo en la parte final de la encuesta, identificado con

observaciones.

Page 65: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

TECNOLOGÍAS DE BANDA ANCHA PARA LA INTERCONEXIÓN DE

SISTEMAS DE CONTROL SUPERVIISORIOS

Autor : Ing. Jorge Leon

Institución: Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín (URBE)

Maestría: Telematica

Estimado usuario, se realiza el siguiente cuestionario con el objetivo

principal de determinar, evaluar y analizar el desempeño de los sistemas de

telecomunicaciones utilizados para interconectar los sistemas de control

supervisorio del complejo virtual Lagunillas, le pido por favor responda

sinceramente, para ello utilice la siguiente escala SI / NO, donde SI significa que

Usted está de acuerdo y NO que esta en desacuerdo.

CUESTIONARIO SI NO

1.- ¿Cree usted que el complejo esta dotado con una infraestructura de

telecomunicaciones capaz de soportar todos las acciones de control, supervisión y

mantenimiento?

2.- ¿Piensa usted que la tecnología de telecomunicaciones actualmente utilizada

cumple con los requerimientos exigidos para controlar los procesos y diagnostico de

los sistemas asociados al complejo virtual?

3.- ¿Considera usted que es necesario el empleo de nuevas tecnologías en los

sistemas de telecomunicaciones que permitan optimar las acciones requeridas en el

complejo?

4.- ¿Considera usted que es necesario ejecutar acciones remotas de control y

supervisión sobre todas las miniplantas de complejo desde el cuarto de control del

complejo (CCR)?

5.- ¿Cree usted que es necesario implementar sistemas de telecomunicaciones que

permitan la transmisión de voz desde una instalación del complejo a otra?

6.- ¿Considera usted que es necesario mejorar la infraestructura asociada a sistemas

de seguridad en las instalaciuones a traves de sistemas de video?

7.- ¿Considera usted que el empleo de sistemas de videoconferencia es requerido

para mejorar las acciones de supervisión y mantenimiento?

Page 66: CONCLUSIONES instalados sistemas de control y supervisión

8.- ¿Considera usted que es funcional el empleo de tecnologias de

telecomunicaciones de banda ancha que permitan la utilización de todos los recursos

administrativos de la corporación, dispuestos a traves de las redes corporativas en

cada una de las instalaciones del complejo?.

9.- ¿Considera usted que es funcional el empleo de sistemas de telecomunicaciones

de banda ancha que permitan ejecutar ingenierías remotas sobre las IHM`s y los

PLC`s de las instalaciones ?.

10.- ¿Estaría su departamento dispuesto a emplear tecnologias de banda ancha en los

sistemas de telecomunicaciones a fin de mejorar los tiempos de respuesta,

mantenimiento y evitar producción diferida?.

OBSERVACIONES