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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