Os produtores de petróleo e gás dependem de redes complexas de tubulações para transportar seus produtos. As tubulações geralmente vão de áreas de poços individuais a locais de coleta central, que se conectam a tubulações maiores – e, eventualmente, a instalações de processamento e distribuição.
Para ajudar a manter a operação segura, as tubulações incluem válvulas de bloqueio nas conexões que podem interromper rapidamente o fluxo em caso de emergência. Em tubulações de petróleo bruto, as válvulas de bloqueio de emergência são frequentemente atuadas por sistemas pneumáticos movidos a gás combustível, sistemas pneumáticos acionados por nitrogênio ou sistemas hidráulicos.
"Por razões ambientais, muitos produtores estão tentando limitar drasticamente o uso de gás combustível e nitrogênio para a atuação das válvulas", explicou John Clay, CEO da Endpoint Industrial Controls. "E eles também estão buscando maneiras de melhorar a eficiência operacional."
Endpoint Industrial Controls fornece soluções de automação e controle turnkey para uma ampla gama de setores – de petróleo e gás a renováveis e manufatura. Com sede em Loveland, Colorado, a empresa faz parte do programa PartnerNetwork™ da Rockwell Automation®.
Desafio do Oeste do Texas
Recentemente, uma empresa líder em energia procurou a Endpoint para uma solução de atuação de válvula que apoiasse suas metas ambientais – e limitasse o trabalho de campo necessário para manter seus sistemas no oeste do Texas.
Embora as válvulas sejam projetadas para desligamentos de emergência, que acontecem raramente, elas devem ser testadas regularmente.
"Nosso cliente utilizava dois métodos para a atuação das válvulas", disse Clay. "Em alguns locais, usavam gás combustível e, em outros, hidráulica."
Cada método apresentava desafios únicos. Para alimentar válvulas atuadas a gás, o gás é liberado diretamente da tubulação para a atmosfera. Esse método resulta em emissões de hidrocarbonetos.
As válvulas atuadas hidraulicamente exigem intervenção do operador toda vez que são testadas. Quando as válvulas são testadas – ou fechadas – a energia hidráulica comprimida é liberada. Para reabrir as válvulas, um operador deve bombear manualmente a válvula até atingir a pressão adequada.
Como muitas regiões produtoras de petróleo e gás, o oeste do Texas é um ambiente desfavorável. As válvulas de bloqueio da empresa estão em locais remotos, muitos acessíveis apenas por estradas traiçoeiras.
"Para fazer a manutenção das válvulas atuadas hidraulicamente, os operadores dirigiam por várias horas – muitas vezes no meio da noite – em uma das estradas mais perigosas do país", disse Clay. "Nosso cliente queria melhorar a segurança do operador e minimizar o tempo improdutivo ao volante."
Uma solução singular
A Endpoint foi encarregada de projetar uma solução única que substituísse tanto os métodos de atuação por gás combustível quanto por hidráulica. Para atingir os objetivos, a empresa projetou um sistema baseado em compressores de ar movidos a energia solar para a atuação das válvulas.
"Fornecemos uma solução completa – do conceito e design à fabricação e integração", disse Clay. "O resultado é um sistema em skid, fora da rede, que pode ser entregue aos locais dos clientes – e implementado sem modificação."
O skid totalmente contido mede aproximadamente 6′ × 17′ (1.8 m × 5.2 m) e inclui painéis solares, armazenamento de bateria, um tanque de compressor de 200 galões e sistemas de controle relacionados. Para instalar o sistema, os atuadores existentes nos locais são removidos com as válvulas na posição aberta, substituídos por atuadores de ar comprimido – e conectados ao compressor.
"Como esta é uma aplicação de segurança de alta disponibilidade, o skid também inclui um compressor reserva", disse Jacob Payne, engenheiro líder da Endpoint Industrial Controls. "Além disso, o armazenamento da bateria fornece um mês de energia reserva para reduzir a geração limitada de energia solar em dias nublados."
A empresa de energia solicitou uma solução baseada em uma arquitetura da Rockwell Automation® para alinhar-se à sua base instalada existente. O sistema de controle conta com um controlador Allen-Bradley® CompactLogix™ e POINT I/O™ da Allen-Bradley, operando em uma rede EtherNet/IP™.
"Na verdade, nossa prova de conceito inicial foi aplicada a um sistema hidráulico – e reutilizamos o controlador CompactLogix existente no local", disse Payne.
O POINT I/O em rede captura entradas digitais de transmissores de pressão, medidores de tensão e outros dispositivos inteligentes. E fornece o status completo de integridade do sistema para um Centro de Comando de Operações (OCC) integrado em Houston.
Sucesso habilitado por informações
O sistema movido a energia solar fornece um feedback mais detalhado do que o sistema anterior, elimina o uso de gás combustível e permite a operação remota. A equipe pode abrir e fechar as válvulas a partir do OCC a centenas de quilômetros de distância.
“Do ponto de vista de uma solução sustentável, o sistema atende a todos os requisitos”, disse Clay. “Reduz a dimensão de carbono geral da empresa de energia – e ajuda a manter os operadores fora da estrada.”
"Embora o piloto inicial tenha sido aplicado a um sistema hidráulico, ele comprovou o conceito para todas as aplicações", acrescentou Clay. "Nosso cliente está tão confiante nos resultados que atualmente está avaliando o skid para aplicações offshore também."
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