Los productores de gas y petróleo dependen de complejas redes de tuberías para transportar sus productos. Las tuberías suelen ir desde plataformas de pozos individuales hasta sitios de recolección central, que se conectan a tuberías 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, 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 para una solución de actuación de válvulas que apoyara sus objetivos medioambientales – y limitara el trabajo de campo requerido para mantener sus sistemas en el oeste de Texas.
Si bien las válvulas están diseñadas para cierres de emergencia, que ocurren rara vez, deben ser probadas regularmente.
"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 por gas, este se ventila directamente de la tubería a la atmósfera. Este método produce emisiones de hidrocarburos.
Las válvulas accionadas hidráulicamente requieren intervención del operador cada vez que se prueban. Cuando se prueban o cierran las válvulas, se libera energía hidráulica comprimida. Para volver a abrir las válvulas, un operador debe bombear manualmente la válvula hasta alcanzar la presión adecuada.
Al igual que muchas regiones productoras de gas y petróleo, el oeste de Texas es un ambiente difícil. Las válvulas de cierre de la empresa están en ubicaciones remotas, muchas accesibles solo atravesando carreteras peligrosas.
"Para dar servicio a las válvulas accionadas hidráulicamente, los operadores tenían que conducir varias horas – a menudo en la madrugada – 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
A Endpoint se le encargó diseñar una solución única que reemplazara tanto los métodos de actuación por gas combustible como hidráulicos. Para cumplir los objetivos, la empresa diseñó un sistema basado en compresores de aire alimentados por energía solar para accionar las válvulas.
"Proporcionamos una solución integral – desde el concepto y el diseño hasta la fabricación e integración", dijo Clay. "El resultado es un sistema modular, fuera de la red, que puede entregarse en los sitios de nuestro cliente – e implementarse sin modificaciones".
El skid completamente cerrado mide aproximadamente 6′ × 17′ (1.8 m × 5.2 m) e incluye paneles solares, almacenamiento de baterías, un tanque compresor de 200 galones y sistemas de control asociados. 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™, operando 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™ conectado en red captura entradas digitales de transmisores de presión, medidores de voltaje y otros dispositivos inteligentes. Y entrega el estado de salud completo del sistema al Centro de Comando de Operaciones (OCC) integrado en Houston.
Éxito habilitado por la información
El sistema alimentado por energía solar proporciona retroalimentación más precisa que el sistema anterior, elimina el uso de gas combustible y permite 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 con 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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