Los productores de gas y petróleo dependen de complejas redes de oleoductos para transportar sus productos. Los oleoductos suelen ir desde plataformas de pozos individuales hasta sitios de recolección central, que se conectan a oleoductos más grandes–y, finalmente, a instalaciones de procesamiento y distribución.
Para ayudar a mantener una operación segura, las tuberías incluyen válvulas de cierre en las conexiones que pueden detener rápidamente el flujo en caso de emergencia. En las tuberías de crudo, las válvulas de cierre de emergencia a menudo se accionan mediante sistemas neumáticos impulsados por gas combustible o nitrógeno, o sistemas hidráulicos.
"Por razones medioambientales, muchos productores están intentando limitar drásticamente el uso de gas combustible y nitrógeno para accionar las válvulas", explicó John Clay, director general de Endpoint Industrial Controls. "Y también buscan formas de mejorar la eficiencia operativa".
Endpoint Industrial Controls ofrece soluciones de automatización y control llave en mano para una amplia gama de industrias, desde gas y petróleo hasta energías renovables y manufactura. Con sede en Loveland, Colorado, la empresa forma parte del programa PartnerNetwork™ de Rockwell Automation®.
Desafío en el oeste de Texas
Recientemente, una empresa líder en energía se acercó a Endpoint en busca de una solución de accionamiento de válvulas que respaldara sus objetivos medioambientales y limitara el trabajo de campo necesario para mantener sus sistemas en el oeste de Texas.
Aunque las válvulas están diseñadas para cierres de emergencia, que se producen rara vez, deben probarse con regularidad.
"Nuestro cliente utilizaba dos métodos para accionar sus válvulas", dijo Clay. "En algunos sitios, utilizaban gas combustible y en otros, hidráulica".
Cada método presentaba desafíos únicos. Para accionar válvulas accionadas por gas, el gas se ventila directamente desde la tubería a la atmósfera. Este método produce emisiones de hidrocarburos.
Las válvulas accionadas hidráulicamente requieren la intervención del operador cada vez que se prueban. Cuando se prueban o se cierran las válvulas, se libera energía hidráulica comprimida. Para volver a abrir las válvulas, un operador debe bombear manualmente la válvula hasta que alcance la presión adecuada.
Como muchas regiones productoras de gas y petróleo, el oeste de Texas es un ambiente difícil. Las válvulas de cierre de la empresa se encuentran en ubicaciones remotas, muchas de ellas accesibles solo atravesando carreteras peligrosas.
"Para dar servicio a las válvulas accionadas hidráulicamente, los operadores conducían durante varias horas–a menudo en plena noche–por una de las carreteras más peligrosas del país", dijo Clay. "Nuestro cliente quería mejorar la seguridad del operador y minimizar el tiempo improductivo al volante".
Una solución singular
Endpoint recibió el encargo de diseñar una sola solución que sustituyera tanto los métodos de accionamiento por gas combustible como los hidráulicos. Para cumplir los objetivos, la empresa diseñó un sistema basado en compresores de aire alimentados por energía solar para accionar las válvulas.
"Ofrecimos una solución de alcance total–desde el concepto y diseño hasta la fabricación e integración", dijo Clay. "El resultado es un sistema sobre skid, fuera de la red, que puede entregarse en los sitios de nuestro cliente–e implementarse sin modificaciones".
El skid completamente contenido mide aproximadamente 6′ × 17′ (1.8 m × 5.2 m) e incluye paneles solares, almacenamiento de baterías, un tanque de compresor de 200 galones y sistemas de control relacionados. Para instalar el sistema, se retiran los actuadores existentes en los sitios con las válvulas en posición abierta, se reemplazan por actuadores de aire comprimido y se conectan al compresor.
"Debido a que se trata de una aplicación de seguridad de alta disponibilidad, el skid también incluye un compresor de respaldo", dijo Jacob Payne, ingeniero principal de Endpoint Industrial Controls. "Además, el almacenamiento de baterías proporciona un mes de energía de respaldo para mitigar la generación limitada de energía solar en días nublados".
La empresa energética solicitó una solución basada en una arquitectura de Rockwell Automation® para alinearse con su base instalada existente. El sistema de control cuenta con un Allen-Bradley® CompactLogix™ controlador y Allen-Bradley POINT I/O™, que funciona en una red EtherNet/IP™.
"De hecho, nuestra prueba de concepto inicial se aplicó a un sistema hidráulico–y reutilizamos el controlador CompactLogix existente en el sitio", dijo Payne.
POINT I/O™ en red captura entradas digitales de transmisores de presión, medidores de voltaje y otros dispositivos inteligentes, y entrega el estado completo de salud del sistema a un Centro de Comando de Operaciones (OCC) integrado en Houston.
Éxito habilitado por la información
El sistema alimentado por energía solar proporciona retroalimentación más detallada que el sistema anterior, elimina el uso de gas combustible y permite la operación remota. El personal puede abrir y cerrar las válvulas desde el OCC a cientos de millas de distancia.
“Desde el punto de vista de una solución ecológica, el sistema cumple todos los requisitos", dijo Clay. "Reduce la huella de carbono general de la empresa energética–y ayuda a mantener a los operadores fuera de la carretera".
"Si bien el piloto inicial se aplicó a un sistema hidráulico, demostró el concepto para todas las aplicaciones", añadió Clay. "Nuestro cliente tiene tanta confianza en los resultados que actualmente está evaluando el skid para aplicaciones en alta mar también".
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