25 marzo 2009

Las redes inalámbricas mejoran la operación de refinerías

Los análisis sobre la crisis económica han hecho desviar últimamente nuestra atención de algunas disciplinas más relacionadas con la inversión, y hace tiempo que no hablamos de algunas disciplinas importantes como la automatización industrial. Y el tiempo pasa muy rápido si de lo que se trata es de hablar de automatización, y en especial de nuevas tecnologías como las comunicaciones inalámbricas. A lo largo del pasado año abordamos en varias ocasiones las tecnologías inalámbricas, una disciplina de reciente implantación en el sector industrial (ver “Tecnologías inalámbricas para transmitir energía”, “Tecnologías inalámbricas en entornos industriales”, “Tecnologías inalámbricas de corto alcance (NFC) en el mundo real”, “Tecnología inalámbrica para medir temperaturas y niveles en depósitos”, “LabVIEW actualizado para procesadores multinúcleo y comunicaciones inalámbricas” y “Cómo diseñar el suministro de energía para redes inalámbricas con transmisión discontinua”. Hoy vamos a hacerlo nuevamente pero centrándonos en su aplicación en refinerías. Las modernas tecnologías inalámbricas proporcionan valiosas opciones de automatización para las refinerías actuales – mejorando la productividad de los trabajadores y la seguridad de la planta. Las tecnologías inalámbricas son capaces de acceder a todos los equipos de las refinerías, incluyendo instrumentos, válvulas, controladores, equipos, cámaras y dispositivos de seguridad. Los puntos de acceso de la malla inalámbrica usan standards abiertos para encriptamiento de 128-bit. Las redes de dispositivos de campo inalámbricos usan una malla auto-organizada que automáticamente reorienta las señales que encuentran obstáculos.
¿Por qué la tecnología inalámbrica?
Una solución inalámbrica elimina “puntos ciegos” en la planta – áreas de operación que son técnica o económicamente inalcanzables mediante cableado. Si bien estas áreas son a menudo críticas, juegan un papel destacable en el rendimiento y seguridad de la refinería en su conjunto. Las redes inalámbricas inteligentes también proporcionan un acceso conveniente a sistemas de diagnósticos que ya existen en cientos de dispositivos de plantas que no pueden funcionar de otra forma cuando la planta está en operación. La tecnología inalámbrica puede comunicar la información a operadores a través de portales basados en la web. La tecnología inalámbrica de última generación es fácil de usar, fiable y de bajo coste, por lo que se está incrementando su uso en refinerías, donde se están obteniendo excelentes resultados. Mejoramos a continuación algunos ejemplos que ayudarán a entender mejor la tecnología inalámbrica en estos escenarios:
  • La refinería BP en Cherry Point, WA, instaló la primera red de campo de malla inalámbrica industrial en 2006, y continúa operando fiablemente y eliminando consumo de tiempo por operadores.
  • La misma compañía instaló una red de control inalámbrica con 45 transmisores para controlar depósitos en un centro tecnológico, disminuyendo costes de ingeniería y construcción de un sistema cableado para obtener un flujo continuo de datos en presión de descarga y succión, niveles, caudal y temperaturas.
  • En la refinería Hunt, Tuscaloosa, AL; tres transmisores de temperatura inalámbrica en un depósito de asfalto caliente ayuda a identificar “puntos calientes” que pueden provocar corrosión en el techo. Un fallo puede provocar costes de 200.000 dólares. En la misma localización, un dispositivo inalámbrico controla la temperatura del agua fría que se devuelve a un río local para asegurar el cumplimiento de las regulaciones ambientales.
  • Lecturas de vibraciones en cinco bombas críticas en un área peligrosa en una refinería de Midwestern e integradas con el DCS de la planta.

Arquitectura digital inalámbrica

La planta digital inalámbrica funciona como una planta cableada convencional, pero con una diferencia principal. Las comunicaciones entre dispositivos son transmitidas como señales de radiofrecuencia. Esto hace que la planta digital inalámbrica sea muy efectiva en costes porque no son necesarios complejos racks con cableado de fibra óptica. Estas soluciones para aplicaciones de gestión de plantas de procesos pueden fácilmente añadirse a plantas existentes. Estas soluciones para aplicaciones de gestión de plantas de procesos se instalan y operan fiablemente, mejorando la productividad, seguridad y eficiencia operacional.

Soluciones de standards abiertos

Las soluciones inalámbricas inteligentes se basan en standards abiertos – WirelessHART para redes de campo e IEEE 802.11 a/b/g Wi-Fi para las redes de plantas. El estándar WirelessHART basado en 802.15.4 aboga por la tecnología de auto-organización que transmite altas comunicaciones en redes de campo inalámbricas. El punto de acceso inalámbrico de Clase 1 División 2 usado en redes inalámbricas a nivel de planta cumple el Standard 802.1 1i y Wi-Di Protected Access 2 (WPA2), que emplea Advanced Encryption Standard basado en hardware para comunicaciones inalámbricas. .
Redes auto-organizadas .
El corazón de un sistema inalámbrico inteligente es la red de malla auto-organizada. Segura e infinitamente configurable, la red auto-organizada asegura una aproximación flexible que derrota a los “cañones de metal” que definen la mayoría de las plantas. Al contrario que muchas aproximaciones inalámbricas en planta que requieren una línea de vista entre las puertas de enlace de comunicaciones e instrumentos, la aproximación inalámbrica inteligente o “smart” asegura la integridad de la red permitiendo que los dispositivos se comuniquen entre sí. Esto significa que no hay un único punto de fallo; cada dispositivo sirve como un conector de red. En caso de que un obstáculo temporal bloquee una conexión directa, la red automáticamente reorienta la señal a un dispositivo adyacente, asegurando la fiabilidad de la red e integridad de los datos. Las redes de mallas auto-organizadas han demostrado alta fiabilidad en el campo. Usan el protocolo de malla sincronizada en tiempo IEEE 802.15.4 (TSMP).
. Seguridad de las redes inalámbricas .
A nivel de redes de campo de seguridad inalámbrica, se proporciona seguridad robusta a través de un encriptado basado en standards así como autenticación, verificación, gestión de claves y técnicas anti-interferencias.

Redes de campo inalámbricas

Existen una gran variedad de dispositivos inalámbricos, incluyendo: presión, caudal, nivel, temperatura, vibración, corrosión, control de posición de válvulas, temperaturas multi-entradas, interruptores discretos, módulos actualizados HART y router de dispositivos inalámbricos. Los instrumentos inalámbricos pueden distribuirse extensamente y remotamente a través de una planta, carreteras y cursos de agua, sobre plataformas móviles como ferrocarril, barcazas o camiones, donde no es factible utilizar captadores de datos tradicionales. Se utiliza una cantidad de ancho de banda muy pequeño para los pulsos prioritarios de datos de cada dispositivo que sirve como transmisor. Las redes de mallas auto-organizadas controlan continuamente las señales buscando signos de degradación y si es necesario reparación. Automáticamente encuentran la ruta de comunicación óptima a la puerta de enlace de red.

Bibliografía: Wireless networks improve refinery operation. March 2009. Palabras clave: 128-bit encryption for security, self-organizing network, time-synchronized mesh protocol
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