TECNOLOGIA COLOMBIANA EN TELEMETRIA, PARA LA GESTION Y MONITOREO REMOTO DE SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA

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1 TECNOLOGIA COLOMBIANA EN TELEMETRIA, PARA LA GESTION Y MONITOREO REMOTO DE SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA MBA ING TGO ANDRES LEONARDO MALDONADO GRANADOS GERENTE DE PROYECTOS Y TECNOLOGIA TRACKER DE COLOMBIA DETEKTOR TELEMETRIA CORROSION SHOW 2011 ACICOR NACE INTERNATIONAL COLOMBIA 1

2 TECNOLOGIA COLOMBIANA EN TELEMETRIA, PARA LA GESTION Y MONITOREO REMOTO DE SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA El objetivo de esta Ponencia es presentar el caso exitoso de Tracker de Colombia S.A., una empresa Colombiana que desarrolló e implantó tecnología basado en Telemetría para prestar el servicio competitivo, confiable, amigable y práctico de medición, envío, almacenamiento, análisis y gestión de las variables eléctricas asociadas a los sistemas de protección catódica. DETEKTOR TELEMETRIA CORROSION SHOW 2011 ACICOR NACE INTERNATIONAL COLOMBIA 2

3 TABLA DE CONTENIDO Pág. 1. BIOGRAFÍAS DEL AUTOR Y LIDERES DE DESARROLLO RESUMEN INTRODUCCION 6 4. MARCO TEORICO 7 5. PROCEDIMIENTO DEL PROYECTO RESULTADOS 9 7. IMPLEMENTACION DEL APLICATIVO CONCLUSIONES AGRADECIMIENTOS REFERENCIAS 17 3

4 1. BIOGRAFIAS DEL AUTOR Y LIDERES DE DESARROLLO BIOGRAFIA AUTOR: ING. TGO. ANDRES LEONARDO MALDONADO GRANADOS GERENTE DE PROYECTOS Y TECNOLOGIA TRACKER DE COLOMBIA S.A. e_mail: Andres.Maldonado@detektor.com.co Ingeniero Electrónico de la UIS - Universidad Industrial de Santander. Cuenta con una Tecnología en Electrónica con énfasis en Telecomunicaciones de las Unidades Tecnológicas. Actualmente se encuentra cursando último semestre de un MBA (Master of Business Administration) en la universidad Heriot-Watt University del Reino Unido. Se especializa en estudios de Gerencia de Proyectos, Marketing como también Diplomados en Economía, Contabilidad y Comportamiento Organizacional de la Facultad de Negocios de Edimburgo. A su vez cuenta con formación en Sistemas de Gestión de Calidad (SGC), Procesos de Medida, Programación Neuro-Lingüística, Gestión del Desempeño, como también entrenamientos en Ambiente Simulado de Trabajo, Gestión del Tiempo, Desarrollo del Trabajo en Equipo, Técnicas Estadísticas en un SGC y Programación de Sistemas Autómatas, complementando con participaciones en el I y II Congreso Internacional de Ingenierías Eléctrica y Electrónica. Dentro de los proyectos ejecutados tiene una calificación con honores de su tesis de grado de las Unidades Tecnológicas con su proyecto DISEÑO Y MONTAJE DE UNA CENTRAL TELEFÓNICA DIGITAL en el año Así mismo en el 2002 hizo parte del grupo de estudiantes de ingeniería en la elaboración de Autómatas Programables para la facultad de Ingeniería Mecánica de la UIS. En su trayectoria como profesional, ha trabajado en importantes multinacionales como Michelin como Ingeniero de Área y Proyectos, donde uno de los logros principales fue liderar, implementar y reproducir para Colombia el primer producto de la marca Michelin producido y fabricado en el País, validados en Brasil y Francia. Luego trabajo para PC-Smart, una compañía Colombiana especializada en ensamble de computadores y tecnología como Gerente de Producto, donde se destaca la mejora de la productividad implementación de líneas de producción eficientes como también usando técnicas de reproducción estudiadas en la casa matriz de Microsoft en Seattle-USA. Dentro de Tracker de Colombia ha realizado una carrera de profesional, donde inicialmente comenzó como Director de Infraestructura en el 2007, a cargo de la red de RF (radio-frecuencia) de el producto El Cazador Lojack a nivel nacional, 4

5 para luego participar en la instalación de nuevas tecnologías dentro del grupo en países como Brasil y Venezuela. En el 2008 es asignado como miembro del Global Tecnical Team - GTT Lojack USA a nivel de Ingenieria por parte de Tracker VSR Group. Desde el 2009 y hasta la fecha se desempeña como Gerente de Proyectos y Tecnología, donde uno de los principales logros es liderar el proyecto de Telemetría para unidades de Protección Catódica el cual fue implementado en la empresa Promigas con gran éxito y aceptación. BIOGRAFIA LIDERES DE DESARROLLO ING. RAÚL MARTINEZ BERNAL INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA S.A., Bogotá e_mail: rmartinez@invytec.com Es Ingeniero Electrónico egresado de la Universidad El Bosque, con especialización en instrumentación Electrónica en la Universidad Santo Tomas USTA. Ha trabajado como ingeniero de Desarrollo de Hardware desde 2005 en la compañía Investigación y Tecnología S.A. donde ha participado en proyectos de Investigación y Desarrollo de sistemas de monitoreo satelital, redes de radiofrecuencia, y Telemetría. En el 2008 trabajó en colaboración con la empresa Gigahertz Solutions GmbH, Langenzenn, Fürth/Bayern/Deutschland, en el proyecto sincronización de red de radiofrecuencia de la compañía VSR. Actualmente es coordinador de proyectos de la compañía Investigación y Tecnología S.A donde se desarrollan proyectos para el grupo corporativo VSR Group. ING. FREDY HOYOS RUIZ INGENIERO DE PROYECTOS Y TECNOLOGIA, TRACKER DE COLOMBIA S.A. e_mail: Fredy.Hoyos@detektor.com.co Es Ingeniero Electrónico egresado de la Universidad Incca. Ha trabajado como ingeniero de proyectos desde hace tres años, participando en la constitución y supervisión de los laboratorios de pruebas y ensambles de Tracker de Colombia. En el área de proyectos, participo en el diseño estabilización y puesta en marcha de los sistemas de telemetría de las variables de protección catódica, fortaleciendo los sistemas de aislamiento, protección eléctrica, enfriamiento y autonomía para su instalación a la intemperie. 5

6 2. RESUMEN Tracker de Colombia S.A. ha realizado un desarrollo, basado en su línea de investigación Detektor Telemetría. Este avance está dedicado al monitoreo automático, registro de mediciones y envió de alertas en estaciones de protección catódica; así se permite garantizar que el funcionamiento de dichas estaciones sea seguro en la captura, transmisión, almacenamiento y procesamiento de datos, y, en consecuencia, propiciar eficiencia en las operaciones de protección catódica de las empresas. Este sistema está conformado por una tarjeta de adquisición de datos la cual, por medio de sensores digitales y análogos conectados a ella, toma las mediciones de las variables eléctricas asociadas a los sistemas de protección catódica de la estación, las transmite a través de la unidad de comunicaciones, que cuenta con la combinación de las tecnologías GPS/GSM, a un centro de procesamiento (servidor). Estas señales son capturadas e interpretadas en tiempo real por un aplicativo WEB, tipo SCADA, ubicado en un servidor, el cual está encargado recibir, procesar, almacenar y publicar las mediciones de las variables eléctricas asociadas a los sistemas de protección catódica, así como las alarmas configuradas en el sistema, pues en él se pueden definir los umbrales de operación de las variables medidas y configurar multiplicidad de alarmas para el seguimiento detallado de la operación de todos los puntos de la red. Todo ello permite alimentar estadísticas e inferir tiempos de mantenimiento. Como complemento del proyecto se realizó una segunda fase, en la que es posible realizar la inyección, o interrupción de inyección de corriente en las estaciones de protección catódica, utilizando sincronización de tiempo por GPS, esto permite llevar a cabo las lecturas de los potenciales on/off y el registrarlas en la base de datos del aplicativo. 3. INTRODUCCION Este proyecto fue desarrollado haciendo uso de las tecnologías de GPS y de telefonía celular, para lo cual se ha diseñado un sistema que permitir efectuar la supervisión remota de las diferentes señales suministradas por los sistemas de protección catódica. Así mismo el equipo se soporta en protocolo de comunicación celular GSM/GPRS, por medio del cual se hace el transporte de datos con coordenadas GPS y monitoreo remoto de las diferentes variables vía Internet. 6

7 Cuenta con un aplicativo tipo SCADA (supervisory control and data acquisition) el contiene los siguientes módulos: Modulo de monitoreo: Muestra las estaciones ubicadas y las variables medidas por cada una en un mapa digital. Modulo de alarmas: Diseñado para registrar las personas a las que se desea sean enviadas las alarmas de las estaciones que se encuentren por fuera de los parámetros establecidos. Modulo estadístico: Genera reportes técnicos y gerenciales acompañados con informes gráficos de gestión y operación. Modulo para la configuración del ciclado: en dicho modulo se realiza la configuración del ciclado por zona o estación a estación según se requiera. 4. MARCO TEORICO Es común describir a la corrosión como una oxidación acelerada y continua que desgasta, deteriora y que incluso puede afectar la integridad física de los objetos o estructuras, desde el punto de vista termodinámico-electroquímico, indica que el metal tiende a retornar a su estado primitivo, y siendo la corrosión la causante de grandes perjuicios económicos en infraestructuras, se hace necesaria la oportuna utilización de técnicas para su control, como lo es, la protección catódica, que se puede definir como una técnica que reduce la corrosión de una superficie metálica, haciendo circular por la misma superficie corriente catódica, de tal forma que la velocidad de la corrosión llega a ser despreciable. Existen dos tipos de protección catódica, estas son: por ánodos de sacrificio y por corriente impresa. En el sistema de protección catódica por corriente impresa se utiliza la corriente suministrada por una fuente continua (por lo general Unidades de Protección Catódica o UPC), para imprimir la corriente necesaria para la protección de una estructura. La UPC, es un mecanismo que utiliza dispositivos electrónicos y eléctricos para la transformación de corriente alterna (AC) a corriente directa (DC) permitiendo la configuración de los niveles de tensión de salida. Por la naturaleza de estos trabajos es necesario implementar un sistema de inspección directa y en tiempo real que consta de un sistema de Monitoreo y Control Remoto de las señales entregadas por un sistema de Protección Catódica a través de un equipo 7

8 de Telemetría para la adquisición y transmisión de datos. Es aquí, y partiendo de esta necesidad, que comienza la ejecución del proyecto. 5. PROCEDIMIENTO DEL PROYECTO El siguiente procedimiento, muestra los pasos seguidos para la consecución de los resultados, de acuerdo a una serie trabajos de laboratorio y campo, donde se analizaron los datos reportados por los equipos de telemetría instalados en las diferentes estaciones, con respecto a las mediciones físicas realizadas a los equipos con el fin de definir los tiempos de mantenimiento y calibración de las unidades de forma tal que sus datos estén dentro de las tolerancias establecidas. Para esto se realizo: 5.1 Instalar un equipo de telemetría para 4 estaciones de protección catódica, a las cuales se les realizará seguimiento semanal. 5.2 Realizar la calibración de la tarjeta de telemetría a las condiciones del momento de la instalación; ésta calibración se realiza en sitio y está asociada a las condiciones de operación propias de cada una de las estaciones monitoreadas. 5.3 Realizar una visita semanal al punto instalado con el fin de realizar la medición de las siguientes variables: Parámetro Elemento de medición Rango de operación Voltaje AC. 0 a 260 VAC. Multímetro Fluke serie Voltaje de salida del 188; verificado de 0 a 100 VDC rectificador. acuerdo al plan de Voltaje en la resistencia calibración del equipo y 0 a 3,3 VDC Shunt. por parte de la Súper Potenciales de estructura. 0 a 3,3 VDC Intendencia de Industria Corriente de salida del y Comercio. 0 a 100 A rectificador. Nota: en cada una de las revisiones, en la planilla de seguimiento se relacionan además de los datos medidos, el estado de las protecciones del equipo, y la hora aproximada de la toma de los datos. 8

9 5.4 Luego de recibidos los datos, se realiza la búsqueda en las bases de datos de los reportes de los equipos en el rango de hora en la que se realizaron las mediciones, con el fin de realizar la comparación de los datos con respecto a los valores medidos. 5.5 Se alimenta una tabla de seguimiento semanal a todas las estaciones instaladas por un tiempo de 12 semanas y se determinan las diferencias entre los datos medidos y los valores reportados por los equipos. 5.6 Se implementan circuitos electrónicos de protección de corrientes parasitas, para las tarjetas de adquisición de datos, mejorando la confiabilidad de la información arrojada, así como componentes para la supresión de picos de voltajes que evitan que las tarjetas se quemen a causa de señales eléctricas altamente variantes. 5.7 Se analizan también las condiciones de protección que las cajas nema proveen a los circuitos internos con el fin de identificar posibles condiciones de operación que puedan derivar en fallas de funcionamiento de los equipos. 5.8 De acuerdo a los resultados obtenidos, se proyectan los planes de mantenimiento preventivo y calibración de las unidades instaladas. 6. RESULTADOS Después de realizar la recopilación de la información suministrada por cada una de las estaciones durante las 12 semanas. Se generan las siguientes graficas que muestran un comparativo de las señales medidas vs las registradas en el aplicativo. Nota: Se toma como base la medida durante las 12 semanas para poder revisar el comportamiento de las unidades al pasar el tiempo. Tabla de datos tomada durante las 12 semanas. 9

10 A continuación se muestran las graficas comparativas de las mediciones en campo contra los datos reportados por los equipos de Telemetría. 10

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12 Al observar cada señal por separado, podemos verificar que los rangos de los datos medidos vs los del aplicativo, se encuentran con un margen de error, de máximo el 1%. lo cual nos define las tolerancias de los equipos. Esquema de Operación A continuación se describe el esquema sobre la arquitectura de comunicación entre las estaciones de Protección Catódica, el equipo de Telemetria, y la comunicación a través de las redes móviles para la transmisión de los datos, pasando por Servidores robustos, seguros y confiable de alojamiento de la información ubicados en Data centers, para su posterior publicación en páginas de Internet con claves y seguridad informática para el manejo y gestión de las UPC remotas. 12

13 7. IMPLEMENTACION DEL APLICATIVO Una vez estabilizadas las tarjetas de adquisición de datos, y suministrado todas las protecciones eléctricas, se procedió a implementar un aplicativo tipo SCADA para la fácil interpretación y gestión de la información arrojada por el sistema la cual consta de las siguientes características: Modulo de visualización y configuración: En este modulo los clientes pueden visualizar a través de un mapa de manera sencilla un tramo o todo el tramo de una tubería, identificar las estaciones, y saber cuales de ellas se encuentran en correcto funcionamiento, así como la opción de configurar los rangos de trabajo de cada una de las estaciones. Modulo de alarmas: En este modulo se registra el listado de personas a las que se les enviaran los correos electrónicos en caso de que alguna de las alarmas establecidas salga de rango. 13

14 Modulo de reportes: Este es el modulo estadístico, donde se tiene acceso al historial de la información generada por cada estación, incluyendo los datos durante el ciclado. Modulo de ciclado: Este modulo nos permite enviar de manera configurable la orden de encendido y apagado de una estación para realizar un ciclado on- off. Con los parámetros de tiempo que el usuario decida, este apagado será sincronizado por GPS. 14

15 8. CONCLUSIONES En gran parte la clave de éxito de este proyecto radica en un planteamiento claro y especifico, definiendo muy bien el alcance y las necesidades del sector, realizando un trabajo en conjunto con los ingenieros especialistas en Unidades de Protección Catódica y el equipo de Ingeniería especialista en captura de variables eléctricas, así como en la evolución y estabilización de los equipos adaptándolos para instalaciones en intemperie y con señales eléctricas altamente variables, llevándolo a un sistema de telemetría robusto y de fácil manejo. Un aspecto técnico a resaltar, y fundamental para lograr una mayor precisión de la lectura de las variables eléctricas, ha sido realizar la independización de los canales de medición dentro de la tarjeta de adquisición de datos, así como elevar los niveles de protección de las señales eléctricas que son procesadas dentro de la unidad de telecomunicaciones. Se realiza la instalación de varias unidades, donde se verifica el comportamiento de las estaciones, la confiabilidad de los datos arrojados y la estabilidad de los equipos en el tiempo. Con la validación de los test realizados en campo, se hicieron los ajustes necesarios tanto en hardware como en software. Se incluye un Transformador de tipo seco para supresión de picos de voltaje el cual nos garantizara el correcto funcionamiento de las estaciones. Se implementa la utilización de una caja nema IP 42 la cual nos permitirá realizar las instalaciones a la intemperie de una manera más eficiente. Una característica a nivel de software fue la realización de un aplicativo tipo SCADA de fácil manejo e interpretación de los datos, el cual puede ser consultado vía internet, con claves especificas de usuarios, con roles y permisos previamente asignado por un administrador maestro que el cliente encargado asigne en el cual se podrá realizar las configuraciones y parametrización de cada una de las estaciones de acuerdo a los rangos de trabajo que se requieran, así como la posibilidad de gestionar los eventos generados por cada una de las estaciones. 15

16 9. AGRADECIMIENTOS El desarrollo de este proyecto es la combinación de experiencias de un grupo de Ingenieros especialistas en Protección Catódica, con un equipo de Ingeniería especialista en captura y transmisión de variables eléctricas a través de redes de telecomunicaciones. De tal manera un agradecimiento muy especial al Ingeniero Luis Carlos Castellanos Barandica de la empresa Promigas, el cual hizo una apuesta en el producto, creyó y confió en la capacidad de desarrollo de un grupo de Ingenieros de una empresa Colombiana incentivando el desarrollo Tecnológico del País, para lo cual nos aporto toda su experiencia y conocimiento para la ejecución del proyecto. De igual manera a la empresa Promigas que nos abrió las puertas, y con los Ingenieros Carlos Moreno Aguas y Marianella Ojeda Carriazo, que oportunamente nos hicieron las retroalimentaciones respectivas y adecuadas para hacer de este proyecto una de las innovaciones tecnológicas mas practicas, sencillas y económicas de usar que actualmente existen en el mercado. Al Ingeniero Elquier Sarmiento de Ecopetrol por brindarnos la oportunidad de ser pioneros en desarrollo de este tipo de aplicaciones en Colombia. A la empresa Invytec (miembro de Tracker VSR Group), y a su Presidente el Ingeniero Francisco Cuenca por la contribución y aporte en el éxito del desarrollo de este proyecto. Al grupo de Ingenieros del departamento de Proyectos y Tecnología Ruben Santander, Thelma Villaroel y Fernanda Rivera de la empresa Tracker de Colombia, como a su Presidente el Ingeniero Carlos Upegui y su equipo de trabajo por todo el aporte y contribución en la ejecución de dicho proyecto. 16

17 10. REFERENCIAS a. Pagina principal, de Tracker de Colombia donde se encuentran las líneas de productos y servicios Detektor y una breve descripción de los mismos. b. Página principal de Nace International de gran ayuda en el proceso de documentación. c. El trabajo tiene un enfoque informativo, donde se narran fundamentos sobre la corrosión, formas de prevenirlo y detalles de cada uno de ellos, con la finalidad de dar una guía rápida y concisa para el mantenimiento y sostenimiento de infraestructuras. d. Un muy breve resumen sobre protección catódica para ingenieros, requiere de previos conocimientos para su total entendimiento o de una más profunda investigación. 17