Detector de posición y

Detector de posición y movimiento Wireless

A medida que las instalaciones se expanden o se incorporan nuevos equipamientos, se hace necesario agregar mediciones de variables ambientales o de proceso como caudal, presión, temperatura, nivel, posición, etc. con el objetivo de mejorar el control y la seguridad de la planta. Para llevar a cabo esta difícil tarea, en el menor tiempo posible y con bajos costos de instalación, la tecnología de instrumentación inalámbrica se presenta como una solución muy atractiva, gracias a muchas ventajas importantes, tales como: ahorro de cableado, facilidad de instalación, posibilidad de uso en áreas clasificadas, etc.

La línea de productos de SignalFire (EEUU) permite implementar un sistema wireless y lograr importantes ahorros desde el momento mismo de la instalación. La solución está basada en una arquitectura tipo malla o “mesh”, denominada SFRSS (SignalFire Remote Sensing System), que consiste en un concentrador o gateway (con protocolo Modbus/RTU o Modbus/TCP) comunicado con nodos o sensores remotos para todo tipo de señales (4-20mA, 1-5V, Pulsos, HART, MODBUS, Presión, Nivel, etc). Usando la banda de 900 MHz para la transmisión de las señales se logra un vínculo mucho más robusto y de mayor alcance que otras tecnologías similares que utilizan 2,4 GHz. Tipicamente la distancia entre un nodo y el gateway puede ser de más de 500 m con línea de

visión directa, por lo que en la gran mayoría de las aplicaciones no se requieren repetidores de señal, como sí es habitual en otros casos.

Detector TiltScout El TiltScout es uno de los dispositivos inalámbricos desarrollados por SignalFire, e incluye sensor, batería y radio en un compartimiento compacto y robusto, apto para intemperie y uso en áreas clasificadas (Clase I, División 1). El cerramiento plástico de alta resistencia (NEMA 4x) hace posible su uso en ambientes corrosivos, como es frecuente en plantas químicas, petroquímicas, minas, destilerías de alcohol, etc. El sensor es básicamente un acelerómetro de estado sólido, que permite detectar movimientos en dos ejes, lo

que lo convierte en un dispositivo muy versátil y que puede utilizarse en muchas aplicaciones, seleccionando alguno de sus tres modos de funcionamiento.

Modos de trabajo

Aprovechando su sensor como acelerómetro o inclinómetro, el TiltScout puede trabajar en tres modos diferentes:

1) Detector de apertura de tapas de tanques:

Indica si la tapa está abierta, cerrada o trabada en una posición intermedia. Es la solución ideal para que los operadores puedan saber fácilmente si los tanques de la planta están correctamente cerrados, evitando peligrosas emanaciones de vapores tóxicos o inflamables, y sanciones ambientales. También facilita el control en las plantas que implementan recorridas para mediciones manuales en los tanques (de nivel, temperatura o muestreo de productos), ya que el sistema de la planta podrá registrar exáctamente en qué momento se abrió la tapa y cuándo volvió a cerrarse. Por lo tanto, puede asociarse la lectura manual tomada por el operador con la hora en que fue realizada.

La puesta en servicio es muy sencilla. Simplemente se adhiere el TiltScout sobre la tapa o la boca de inspección, y estando perfectamente cerrada se presiona el botón de calibración en la electrónica, para que registre ese ángulo como su referencia. A partir de ese momento, el TiltScout reportará cada cambio de posición, indicando si la tapa está perfectamente cerrada (ángulo igual a su referencia inicial), abierta (ángulo mayor a 15°) o ha quedado mal cerrada (ángulo menor a 15°) (figura 1).

Este mismo modo de funcionamiento podría emplearse para otras aplicaciones con movimientos o posiciones similares, como por ejemplo la detección del estado de las barreras que suelen utilizarse en muchos predios para limitar el acceso de vehículos, independientemente de si el accionamiento de las mismas se realiza en forma automática o manual. Fijando el TiltScout

Figura 1.-

Figura 2.-

Figura 3.-

a la barrera, será posible saber en todo momento si un determinado sector de la planta está abierto al acceso de vehículos, o si la barrera está cerrada (figura 2).

De ser necesario, también podría realizarse el control de la barrera en forma remota, mediante la misma red inalámbrica, utilizando un dispositivo como el WIOM-Mini de SignalFire, que cuenta con 2 salidas a relé para accionar la barrera en forma eléctrica. También puede usarse este modo en una aplicación de seguridad, para reportar la activación de una ducha de emergencia. De esta manera, los operadores de la planta podrán detectar la situación de emergencia inmediatamente y enviar al sector en donde se activó la ducha los recursos necesarios para mitigar el riesgo. Esto también facilita el registro au

Figura 4.-

Figura 5.-

tomático de las pruebas periódicas de las duchas que se requieren de acuerdo con los lineamientos de las normativas ANSI Z358.1 y OSHAS (figura 3).

2) Monitor de equipos de bombeo mecánico:

La operación de los equipos de bombeo es fundamental para mantener la producción de los pozos. En consecuencia, es muy importante poder tener un reporte en forma inmediata en caso de que el equipo se detenga, sea por una razón meramente operativa o bien por alguna falla mecánica, falta de suministro de energía, etc. En estas aplicaciones, el TiltScout se instala sobre el equipo de bombeo, y reporta cuando deja de moverse (figura 4).

Al tener en el sistema la información de un problema en el equipo en forma inmediata, se podrán mejorar las estrategias de mantenimiento y optimizar la operación de los pozos de p roducción. La instalación del sensor sobre el equipo es muy simple, ya que no requiere respetar una posición en particular con respecto al movimiento del brazo, y está disponible con un soporte magnético que se adhiere fácilmente.

3) Sensor de ángulos bi-dimensional:

En este modo de operación, el TiltScout informa periódicamente los ángulos sensados (mínimo, máximo y promedio) en cada intervalo de lectura, sobre los ejes X e Y. Para fijar su referencia, se coloca el dispositivo en su posición “inicial” y se presiona el botón de ajuste de cero. A partir de dicha referencia, el sensor podrá detectar movimientos de hasta ±90° en cada eje. El intervalo de actualización/transmisión de los datos es configurable entre 15 segundos y 60 minutos, y la lectura del ángulo puede realizarse hasta 10 veces por segundo (figura 5).

En este modo de trabajo, podría usarse por ejemplo para la detección de la posición de un brazo móvil, como los empleados en dampers, compuertas, etc.

Batería y autonomía

La duración de la batería interna es mayor a 5 años, lo que hace que el TiltScout sea prácticamente libre de mantenimiento. Como todos los dispositivos inalámbricos de SignalFire, en cada transmisión de datos reporta al gateway la tensión de la batería (valor en mV) y el estado de la misma (si debe reemplazarse o no). Cuando es realmente necesario, el reemplazo de la batería puede hacerse sin necesidad de retirar el equipo del lugar donde está instalado.

Configuración

La programación del TiltScout se hace utilizando a través de una interfaz USB, con el software Toolkit que puede descargarse en forma gratuita de la página web de SignalFire. Sólo es necesario configurar los parámetros de conexión a la red (por ejemplo, habilitando los mecanismos de encriptación), la dirección de esclavo Modbus con la que se reportará, y dependiendo del modo de trabajo, el intervalo de actualización de los datos.

Figura 6.-

Montaje

Por sus pequeñas dimensiones (9 x 9 x 6 cm), el TiltScout puede ser instalado con facilidad sobre el objeto cuyo movimiento debe detectarse. Está disponible como opcional una base de montaje magnetizada, para que pueda aplicarse sobre superficies metálicas, como por ejemplo la estructura de un equipo de bombeo mecánico o una tapa de inspección de un tanque (figura 6).

Seguridad de la información

La tecnología de SignalFire permite la configuración de una clave para encriptar los datos que son transmitidos, y garantizar que la informacion no pueda ser interceptada o modificada. El sistema utilizado es el AES (Advandec Encriptation Standard), mecanismo simétrico de cifrado, adoptado por el NIST de EEUU en 2002 como estándar. Utiliza una clave de 128 bits, y se emplea en bancos, comercio electrónico, organismos gubernamentales, etc.

Solución completa para tanques

Integrando la familia de productos de SignalFire es posible implementar una solución completa para el monitoreo de tanques, incluyendo: - Cabezales con comunicación HART para medición de nivel con radares de onda guiada o sin contacto, sensores ultrasónicos, etc. - Medidores de nivel, interfase y temperatura magnetoestrictivos - Cabezales con Sensores de temperatura multipunto - Medición de presión en cabeza de tanque - Control remoto de bombas y válvulas on/off

Ing. Pablo A. Batch Gerente Ingeniería y Servicios ESCO ARGENTINA S.A.

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