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Redes Privadas Virtuales (VLAN) en Redes Privadas Virtuales (VLAN) en
InstrumetaciInstrumetacióón Industrial.n Industrial.
Propuesta de aplicaciPropuesta de aplicacióónn
La presente propuesta sev origina a partir de la experiencia lograda
en campo durante el trabajo de pasantía y tesis, fundamentalmente, en PDVSA
Gerencia de Automatización Occidente y Gerencia de Proyectos Integrados, a
objeto de lograr grupos de trabajo multidisciplinarios para enfocar desde diferentes
pérspectivas ingenieriles las nuevas tecnologías de recuperación térmica mejorada.
Para el caso en particular, el material aquí presentado es una
propuesta de lo que debío realizarse en aquel momento pero aplicando los
conocimientos adquiridos hoy en el área de redes privadas virtuales, tecnología
disponible en el mercado para aquel entonces, pero no conocida o estudiada en
profundidad por el personal adscrito al proyecto.
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La propuesta se inicia con un pozo productor de petróleo en el cual
se utiliza una tecnología novedosa en el área de recuperación térmica secundaría
que consiste en la inyección continua de vapor saturado de manera tal que se
calienta el petróleo en el yacimiento o lente y por tal motivo reduce su viscisidad
cinemática con lo cual fluye mas facilmente a la sección final de la camara de vapor
que reemplaza al crudo drenado y gracias a la alta presióin existente en la misma, el
petróleo es llevado a la superficie sin la necesidad de utilizar balancines lo cual
reduce la necesidad de mantenimiento mecánico, es decir, el pozo fluye de manera
natural.
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Como se ha podido apreciar, lo mas importante en esta tecnología es
el correcto establecimiento, monitoreo y control de la la cámara de vapor lo cual
implica a su vez que debe utilizarse una gran cantidad de intrumentación de campo
que “Ilumine” el pozo y por tal motivo facilite la toma de desciciones sobre las
acciones de control a tomar.
Gran parte de la intrumentación es clásica en cuanto a que son
transmisores indicadores de Presión, Temperatura, y Flujo que registran y
transmiten información de manera localizada en la región de alcance del sensor,
pero, motivado a que la cámara de vapor tiene una logitud de aproximadamente 500
metros, el rango de alcance de estos sensores es muy corto en comparación al
tamaño de la cámara de vapor y por tal motivo se hace necesario implementar
técnicas novedosas en cuanto a la utilización de fibra optica como un sistema de
medición de temperatura, por dispersión óptica, de gran longitud y con una
resolución de hasta 30 centimétros, como mínimo, en la separación de los puntos de
medición.
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Toda la información generada por la instrumetación de campo, y que
son grandes volúmenes, no puede ser dejada de manera local y por tal motivo se
hace necesario llevarla a concentradores de señal para crear tanto lazos analógicos
de control como lazos digitales de transmisión, bidireccional, de información para
crear los historicos que permitan realizar los estudios posteriores sobre el
comportamiento y desempeño del pozo ante diferentes técnicas de control
implementadas a objeto de lograr el correcto establecimiento de la cámara de vapor.
Como se puede apreciar, el transmitir estos volumenes de
información a objeto de lograr control remoto en tiempo real es razon más que
suficiente para que se produsca la saturación del medio si este no cuenta con la
adecuada velocidad de transmisión.
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El objetivo fundamental del proyecto desde el punto de vista de la
ingeniería de la información, es poder colocar a disposición de los usuarios o
administradores del pozo de toda la información generada por este, utilizando para
ello tecnologia TCP/IP, es decir, que el estado del pozo pueda ser verificado y
controlado de manera remota vía Web en la Intranet PDVSA.
Para lograr este objetivo, se utilizo un computador industrial Octagon
con sistema operativo QNX que recibe los lazos de comunicación digital tanto del
pozo como del controlador remoto de manera tal que pone a disposición del
operador toda la información de campo y gracias a un convertidor de protocolo
RS232 / RS485 pueden manipularse los elementos finales de control sobre el
proceso.
La comunicación con el operador remoto se logra por la conexión vía
cableado estructurado entre el Octagon y un concentrador industrial de señales que a
su vez acopla con un transceiver de 1.8 GHz Spread Spectrum que es el encargado
del enlace de RF entre la estación principal y los pozos en campo.
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Como se indico anteriormente, la comunicación entre la estación
base y los pozos es vía RF, sin embargo, este fue el primer punto de escoyo entre las
diferentes gerencias de PDVSA ya que la tecnología de enlace utilizada es Spread
Spectrum, que si bien garantiza la integridad del enlace, causa problemas de
interferencia con los otros canales de tecnología clasica utilizada en los pozos
adscritos a la gerencia de producción.
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Tal como se indicó anteriormente, estos son los elementos finales de
control sobre el pozo que se conectan al Octagon vía protocolo RS485. Ya que
manipulando las tasa de inyección de vapor y petroleo producido por medio de las
válvulas de control es posible modificar el desempeño de la cámara de vapor, la
cual es la que determina el punto de aperación del pozo.
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La manera como se visualiza la información de campo en las
estaciones remotas de trabajo, COA’s o Centros de Operaciones Automatizadas es
por medio de despliegues o visualización gráfica tipo SCADA sobre la cual se
observa tanto el intrumento de medición como la variable medida, la cual actualiza
su valor a una tasa menor a un segundo.
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La visualización anterior es utilizada fundamentalmente para
supervisión de las variables de campo, pero tomando en cuenta que uno de los
objetivos del proyecto es lograr el control de proceso de manera remota se
implemento en el computador industrial, Octagon, por medio del sistema operativo
QNX un servidor Web simple y ejecutable por dirección IP, intranet PDVSA, de
manera tal que no solo se supervisaban los valores numéricos del proceso ya que era
posible modificar el el punto de operación por acción directa de apertura cierre
sobre los elementos finales de control o válvulas de control.
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Por supuesto, el serivor Web industrial tambien permite la
visualización gráfica de los datos numéricos suministrados por la intrumentación de
campo.
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Durante las discusiones del proyecto se establecio como prioridad
fundamental el poder lograr el control en tiempo real y de manera remota del
proceso en campo, sin embargo, al revisar la estructura o arquitectura de red
implementada en la intranet PDVSA se encontro que la gente de sistemas habia
dado prioridad fundamental al grupo de servidores de manejo de la base de datos, es
decir, toda la información de campo debuia ser depositada primero en el servidor de
base de datos y posteriormente este lo ponia a disposición de las estaciones de
trabajo.
Como se podrá comprender, esta distribución de los elementos de la
red, o jerarquización, imposibilita el control de procesos en tiempo real, ademas de
que subutiliza las potencialidades de los switches y de los routers en cuanto a la
implementación de redes virtuales que permitiesen un enlace directo y seguro entre
las estaciones de trabajo y los procesos en campo.
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La propuesta que se manejo e implementó para el proyecto de pozo
SAGD fue la utilizacxión de un servidor de base de datos dedicado al proyecto, por
su fase experimental, que se conectase al router que reciviese la información de
campo de manera tal que las estaciones de trabajo pudiesen direccionra los
computadores industriales en campo, PERO SIN ESTABLECER UNA RED
VIRTUAL.
Como se podrá comprender, si bien la intranet PDVSA esta protegida
del trafico TCP/IP externo, la cantidad de estaciones de trabajo y servidores que la
conforman es un número tan elevado que el tráfico es fuerte ya que la segmentación
de la red es baja, y por tal motivo al no implementarse un canal de comunicación
“Segura” no se puede hablar de, o establecer control en tiempo real de los procesos
en campo.
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En función de los conocimientos adquiridos actualmente, los suiches
y routers pueden ser configurados para establecer VLAN’s entre las estaciones de
trabajo y los elementos finales de control en campo de manera tal que se granatice
una comunicación segura que permita el control en tiempo real.
Obviamente, el servidor de base de datos sigue en conexión con los
sistemas en campo registrando no solamente las variables del proceso ya que
tambien se registran las acciones de control provenientes de las estaciones de
trabajo, con lo cual se pueden efectuar en diferido, consulta a los historicos, trabajos
de investigación sobre las tecnicas mas adecuadas para el control de los procesos en
campo.
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Posteriormente, cuando la fase experimental de los procesos sea
superada y pase a formar parte del sistema productivo normal de la empresa, las
estacionaes de trabajo realizarán fundamentalmente consultas a los servidores de
base de datos que contienen la información de campo, sin embargo, queda abierta la
posibilidad de establecer redes virtuales a efecto de probar cualquier nuevo
concepto en las tecnologias implementadas al proceso productivo.
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Discusión