Las plataformas petrolíferas marítimas incorporan la supervisión de su estado con una tecnología de control basada en PC

Un suministro energético fiable es esencial para todos los países industrializados. Por ello, CNOOC, el mayor productor de petróleo y gas de China, otorga gran importancia al control de sus plataformas marítimas. El objetivo de la correspondiente iniciativa llevada a cabo por Tianjin Aoling Industrial Automation Technologies Co., Ltd. (Aoling) para controlar las estructuras portantes es hacer predicciones fiables de la capacidad de carga a partir de los análisis de vibraciones. Para conectar estas tecnologías, los especialistas chinos confían en la tecnología de control basada en PC y en la tecnología de medición precisa e integrada en el sistema de Beckhoff.

Las estructuras de acero de una plataforma marina están expuestas a condiciones ambientales extremas durante toda su vida útil. Las difíciles condiciones del mar, como grandes olas y la agresividad del agua, están constantemente atacando estas estructuras. Además, los microorganismos presentes en el agua provocan una grave corrosión electroquímica, que también debilita la integridad mecánica de las estructuras. Por otra parte, está claro que una plataforma marítima remota no puede tener un mantenimiento periódico. Los defectos que provocarían la paralización de todo el sistema o incluso un accidente en la plataforma petrolífera tendrían un coste elevado. Por este motivo, China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) concede gran importancia al registro de las condiciones reales de funcionamiento y las influencias que actúan sobre las estructuras de las plataformas.

Terminales analógicos EtherCAT como base para la adquisición de datos

En el contexto del 13. Plan quinquenal de China, se seleccionó una plataforma de producción, situada frente a la China continental en la bahía de Bohai, como proyecto piloto para el control continuo de la estructura de la plataforma. Se especificaron varios puntos de medición basados en los planos de construcción de la plataforma y en investigaciones in situ con sensores de vibración IEPE que registran las vibraciones. Sus señales se registran mediante terminales EtherCAT EL3632 XFC con capacidad de sobremuestreo para el control del estado (IEPE) y se transmiten a un PC integrado CX2020 con hasta 50 kmuestras/s para su evaluación.

El sistema de medición supervisa las condiciones de funcionamiento de la plataforma y utiliza los datos de vibración para diagnosticar las cargas en la estructura de acero. El objetivo del proyecto piloto es garantizar la integridad de las estructuras durante todo su periodo de funcionamiento y poder predecir con exactitud la vida útil a partir de indicadores tempranos. Esto permite aplicar las medidas preventivas necesarias. El responsable de la implementación de este exigente proyecto es la empresa Aoling, que se ha centrado durante años en la protección de las aplicaciones marítimas contra la energía de las olas, realizando investigaciones en este ámbito junto con muchas universidades, escuelas e institutos de investigación chinos. Aoling desarrolla soluciones innovadoras, como el control de la condición implementada con tecnología Beckhoff. "El control y el diagnóstico de las condiciones se asemejan al control de la medicina intensiva para las plataformas. En comparación con los sistemas de la competencia, Beckhoff ofrece herramientas de diagnóstico ideales para este fin", explica Fan Lipeng, de Aoling.

Análisis detallados de las vibraciones en tiempo real

El sistema de control de las vibraciones cuenta con un total de 48 sensores de aceleración montados en carcasas a prueba de explosiones de acuerdo con las condiciones de funcionamiento. Desde los puntos de medición, las líneas de señal de los sensores de vibración se dirigen al armario de control situado en la sala de control central, donde se conectan a los terminales EL3632 IEPE de dos canales a través de un nivel de enrutamiento. La función XFC y el escaneo sincrónico con hasta 50 kmuestras/s y una resolución de 16 bits garantizan la captura de las vibraciones en tiempo real.

Tras el análisis, el procesamiento y el almacenamiento de los datos de los sensores por parte del PC integrado CX2020, la información se transfiere al ordenador principal de la plataforma petrolífera para su cálculo y almacenamiento secundarios. Ahí se implementan funciones de visualización, alarma y archivo de datos. Al mismo tiempo, el ordenador principal transmite todos los datos a una sala de control central en tierra a través de una línea de fibra óptica.

Asimismo, TwinCAT y la aplicación de análisis desarrollada por Aoling en un lenguaje de programación de alto nivel funcionan en el CX2020, lo que simplifica la gestión y el almacenamiento de datos, según Fan Lipeng. La amplia gama de módulos de E/S disponibles, su diseño compacto y la flexibilidad de EtherCAT en términos de topología también posibilitan la posterior ampliación e integración de funciones adicionales. Aoling tiene previsto utilizar cada vez más la avanzada tecnología de control de Beckhoff para la supervisión del estado. La intención es, por ejemplo, implementar también gradualmente el aprendizaje automático, la inteligencia artificial (deep learning), las redes neuronales y otras funciones en la plataforma TwinCAT.

Beckhoff

www.beckhoff.com/el3632

Este artículo aparece publicado en el nº 544 de Automática e Instrumentación págs. 60 a 61.