Redes inalámbricas en una plataforma del mar del norte

El uso de sensores de temperatura inalámbricos para detectar pérdidas de caudal presentan una solución de bajo coste para incrementar la productividad en una plataforma marina.

La red se desplegó en la Gullfaks offshore oil gas facility en el mar del norte. El objetivo era corregir un problema de pérdida de presión que causaba pérdidas de caudal en los pozos. Este problema no se detecta fácilmente y origina graves pérdidas financieras. Para resolver el problema se eligieron redes de sensores de temperatura que pueden predecir la pérdida de caudal en los pozos.

Antes de su despliegue, la solución se ensayó en un ambiente semi-industrial para asegurar que se cumplen todos los requerimientos. La red permitió una rápida y relativamente barata forma de detectar y predecir el caudal, impulsando de esta forma acciones para re-establecer el caudal.

Descripción de la aplicación

La especificación IEEE 802.15.4 para la capa física (PHY) y Medium Access control layer (MAC) ha permitido la aparición de nodos de sensores de baja potencia, energía y bajo coste. En la industria del gas y del petróleo, usar WSNs para instrumentación inalámbrica tiene muchos beneficios. Permite instalación en áreas remotas y hostiles que son demasiado costosas o complejas para instrumentación cableada, y la naturaleza ad hoc de WSNs permite instalaciones temporales y móviles. Además, con la introducción de inalámbricos baratos y fáciles de instalar, pueden desplegarse más y más sensores.

La utilización de tecnología inalámbrica es también efectiva en costes, ya que reduce los costes de construcción en un 5 %. En instalaciones ya existentes el potencial de ahorro puede ser más grande.

La aplicación de Gullfaks tiene las siguientes especificaciones:

• Fiabilidad: Es una medida del porcentaje de datos del sensor que alcanzan su destino, usualmente la puerta de enlace. En la aplicación estudiada la fiabilidad es del 99,9 %.
• Latencia: La latencia es una medida del tiempo de retraso o demora. Es el tiempo que transcurre entre la transmisión del paquete de datos y la llegada al receptor. Una recomendación general es que el tiempo de latencia sea de unos 2 segundos.
• Medidas de temperatura: El rango de la aplicación exige trabajar con temperaturas de 50-70 ºC durante operaciones normales.
• Integración con PCDA (Sistemas de adquisición de datos y control de procesos). La integración con PCDA es una consecuencia de estos requerimientos. La planta de Gullfaks usaba un sistema de control distribuido (DCS).
• Consumo energético: Varios factores afectan al consumo energético de un nodo de sensor inalámbrico: a) Tasa de actualización, actividad de routing, calidad del enlace, tasa de actualización y rango de transmisión.

Tecnología:

• ZigBee PRO: Esta especificación está dirigida al sector industrial.
• Protocolo WirelessHART: Implementa hopping de frecuencia y topología de red de malla completa multi-hop. El método de acceso del canal es Time-Division Multiple Access (TDMA).
• ISA100.11a: Estándar que proporciona conectividad inalámbrica fiable para dispositivos fijos, portátiles y móviles para control no crítico.

Bibliografía: Wireless sensor network installed on a North Sea platform. World Oil September 2009