Sensores y Adquisición de Señales en la Industria Petrolera

El mundo en general, es un gigantesco sistema lleno de parámetros físicos que
pueden ser medidos para análisis científico o simplemente experimentar y conocer nuestro
entorno. La industria petrolera en particular, el objetivo de estas mediciones es simple pero
muy importante: optimizar la eficiencia operativa y garantizar la seguridad en entornos
altamente complejos. Es por esto que los sensores y los sistemas de adquisición de señales
desempeñan un papel crucial, al proporcionar datos precisos y en tiempo real que respaldan
la toma de decisiones y el control de los procesos.

¿Qué Son los Sensores en la Industria Petrolera?
Un sensor es un dispositivo que detecta cambios en una variable física, química o
mecánica y los convierte en señales eléctricas o digitales que pueden ser analizadas. En la
industria petrolera, los sensores se utilizan para monitorear y controlar una amplia gama de
parámetros críticos en actividades como:
– Exploración: Medición de propiedades del subsuelo, como densidad y resistividad.
– Perforación: Supervisión de presión, velocidad de perforación y estado de los
equipos.
– Producción: Monitoreo de flujo, temperatura y presión en pozos productivos.
– Transporte: Verificación de la integridad de oleoductos mediante sensores de
vibración y detección de fugas.

Tipos Comunes de Sensores

1. Sensores de Presión: Miden la presión en pozos y tuberías, crucial para prevenir
   fallas catastróficas.
2. Sensores de Temperatura: Garantizan el correcto funcionamiento de equipos y
   fluidos bajo condiciones extremas.
3. Sensores de Flujo: Miden el caudal de hidrocarburos y agua, ayudando a optimizar
   la producción.
4. Sensores de Vibración: Detectan anomalías en bombas, motores y equipos
   rotativos para mantenimiento predictivo.
5. Sensores de Densidad: Usados para analizar la composición de fluidos en el
   proceso de perforación y producción.
   Tipos de Señales Eléctricas
   La comunicación y el funcionamiento de los sensores dependen de las señales eléctricas
   que generan o procesan. Estas señales pueden clasificarse en:
6. Voltaje: Utilizado para medir diferencias de potencial eléctrico. Es común en
   sensores de temperatura y presión.
7. Corriente: Se emplea frecuentemente en sensores industriales debido a su
   resistencia a interferencias, como en el estándar de 4-20 mA.
8. Frecuencia: Usada en aplicaciones donde las variaciones rápidas en los parámetros
   son importantes, como en sensores de velocidad rotacional.
   Cada tipo de señal tiene ventajas específicas, dependiendo del entorno y la aplicación
   en que se utilicen.

Protocolos de Comunicación
Para garantizar la integración eficiente de sensores y sistemas de adquisición, se utilizan
protocolos de comunicación que permiten el intercambio de datos entre dispositivos.
Algunos de los más utilizados en la industria petrolera son:

1. Modbus: Protocolo ampliamente utilizado por su simplicidad y capacidad para
   conectar múltiples dispositivos.
2. HART (Highway Addressable Remote Transducer): Combina comunicaciones
   analógicas y digitales, ideal para entornos industriales.
3. Profibus/Profinet: Diseñados para redes de automatización industrial, permiten
   una comunicación rápida y confiable.
   Estos protocolos aseguran la interoperabilidad y el acceso a datos críticos, incluso en
   entornos remotos o desafiantes.

Sistemas de Adquisición de Señales
La información generada por los sensores debe ser capturada, procesada y transmitida
para que sea útil. Esto se logra mediante sistemas de adquisición de señales, los cuales
recopilan datos en tiempo real y los envían a sistemas de control o almacenamiento para su
análisis.

Componentes de un Sistema de Adquisición de Señales

1. Sensores: Recogen las señales físicas o químicas.
2. Convertidores Analogico/Digital (ADC): Transforman las señales analógicas en
   datos digitales. En este punto toma relevancia los términos Resolución y Sampling
   Rate.
   La resolución hace referencia a la capacidad del convertidor de detectar cambios
   menores y por lo tanto, más precisos. Esto se expresa en bits, y por lo general un
   buen convertidor debe tener al menos 16bits.
   El Sampling Rate es la velocidad a la cual el convertidor puede realizar el muestreo
   de la señal, lo cual impacta en la fidelidad al recrear la señal analógica original.
3. Controladores o PLCs (Controladores Lógicos Programables): Procesan y
   gestionan los datos recibidos de los sensores. Estos deben tener la capacidad
   suficiente para gestionar las conversiones del ADC, las comunicaciones por
   protocolos Modbus, HART, etc., realizar los cálculos o conversiones requeridas, la
   comunicación de su configurador y el almacenamiento y envío de datos a servidor
   ya sea físico o en la nube.
   Dependiendo el tipo de controlador, también podría tener la capacidad de realizar
   tareas automatizadas de control.
4. Sistemas de Almacenamiento: Guardan los datos para su posterior análisis o
   auditoría.
5. Interfaz de Usuario: Permite la visualización y el control de las operaciones en
   tiempo real.
   Los sensores y los sistemas de adquisición de señales son pilares fundamentales en
   la modernización de la industria petrolera. Al capturar y procesar datos esenciales en
   tiempo real, estas tecnologías no solo mejoran la eficiencia y seguridad, sino que también
   abren el camino hacia una operación más inteligente y sostenible.
   En Sentinel Real Time & Web Services, contamos con la experiencia y capacidad
   para desarrollar Sistemas de Adquisición a la medida de los requisitos de nuestros clientes.
   Nuestras áreas de desarrollo abarcan desde el armado y programación de los Controladores,
   el almacenamiento de la información en la nube, hasta la visualización del cliente diseñada
   para optimizar cada tipo de trabajo.