mario alberto salazar barreto francisco gonzalez buitrago tutor: ing. ricardo pirajan cantillo...

MARIO ALBERTO SALAZAR BARRETOFRANCISCO GONZALEZ BUITRAGO

TUTOR: Ing. RICARDO PIRAJAN CANTILLO

MODULO DE INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL MODULO DE INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL PARA TORRES DE PERFORACIÓN PARA TORRES DE PERFORACIÓN

PETROLERAPETROLERA(PROTOTIPO)(PROTOTIPO)

www.instrumentaciongz.wikispaces.com

22

INTRODUCCIONINTRODUCCION Demanda mundial de EnergíaDemanda mundial de Energía


33

OBJETIVO PRINCIPALOBJETIVO PRINCIPAL

*Desarrollar los componentes básicos de la instrumentación virtual, *Desarrollar los componentes básicos de la instrumentación virtual, (hardware y software necesario para mostrar los datos por computador). (hardware y software necesario para mostrar los datos por computador). Monitoreando el comportamiento en condiciones de trabajo de varias Monitoreando el comportamiento en condiciones de trabajo de varias variables utilizadas en las torres de perforación petroleras.variables utilizadas en las torres de perforación petroleras.

OBJETIVOS SECUNDARIOSOBJETIVOS SECUNDARIOS

.Acoplar los diferentes sensores que estarían en el taladro petrolero, bien .Acoplar los diferentes sensores que estarían en el taladro petrolero, bien sea a nivel óptico, mecánico o eléctrico.sea a nivel óptico, mecánico o eléctrico.

*Optimizar los diseños de los diferentes bloques del prototipo en cuanto a *Optimizar los diseños de los diferentes bloques del prototipo en cuanto a minimizar la cantidad de componentes, soporte y calidad para su correcto minimizar la cantidad de componentes, soporte y calidad para su correcto trabajo en condiciones resistentes e independientes a factores climáticos.trabajo en condiciones resistentes e independientes a factores climáticos.

OBJETIVOSOBJETIVOS


44

.Implementar los diferentes tipos y protocolos de comunicación entre .Implementar los diferentes tipos y protocolos de comunicación entre microcontroladores (I2C, USB) bien sea para la comunicación y transmisión microcontroladores (I2C, USB) bien sea para la comunicación y transmisión de datos entre ellos o hacia el ordenador; creando una red de dispositivos de datos entre ellos o hacia el ordenador; creando una red de dispositivos configurable y administrableconfigurable y administrable

*Desarrollar el software necesario para recibir datos de la tarjeta y así lograr *Desarrollar el software necesario para recibir datos de la tarjeta y así lograr la instrumentación virtual.la instrumentación virtual.

.Documentar el proyecto con miras de ser soporte para el grupo de .Documentar el proyecto con miras de ser soporte para el grupo de investigación INTEGRA en desarrollo de instrumentos virtuales de este tipo.investigación INTEGRA en desarrollo de instrumentos virtuales de este tipo.

OBJETIVOSOBJETIVOS


55

*Falta de innovación tecnológica para Instrumentación Petrolera.*Falta de innovación tecnológica para Instrumentación Petrolera. .Extremados costos para estos dispositivos (Petron Importados).Extremados costos para estos dispositivos (Petron Importados) *Cantidad superior de taladros antiguos y déficit de sistemas de *Cantidad superior de taladros antiguos y déficit de sistemas de

control y monitoreo de datos para ellos.(ECOPETROL Carta control y monitoreo de datos para ellos.(ECOPETROL Carta Petrolera)Petrolera)

.Poca disponibilidad de instrumentación virtual para este fin..Poca disponibilidad de instrumentación virtual para este fin. *Riesgo Industrial por errores humanos o de instrumentos *Riesgo Industrial por errores humanos o de instrumentos

obsoletos.obsoletos.

JUSTIFICACIÓNJUSTIFICACIÓN


66

Inducción: De lo Particular a lo GeneralInducción: De lo Particular a lo General WELL LOG - MUD LOGGING - MWD* (Up) - LWD (Down) WELL LOG - MUD LOGGING - MWD* (Up) - LWD (Down)

FUENTES: API(2005),SCHUMBERGER(2006),ROBERTS(1989),PERSON(1982)FUENTES: API(2005),SCHUMBERGER(2006),ROBERTS(1989),PERSON(1982)

INSTRUMENTACION PETROLERAINSTRUMENTACION PETROLERA(DOWNHOLE LOGS) (DOWNHOLE LOGS)


77

COMUNICACION 4 – 20---- LAZOS DE COMUNICACION 4 – 20---- LAZOS DE CORRIENTECORRIENTE


88

OPTOACOPLADORESOPTOACOPLADORES

Aislamiento Sensores Análogos / Aislamiento Sensores Análogos / DigitalesDigitales


• Se utiliza tanto para proteger lasEntradas análogas como digitales, debido a que los instrumentos industriales normalmente se alimentan con voltajesde 12 a 24V.• Necesario ya que hay aparatos que utilizan el lazo de corriente, que son inductivos que al encenderse pueden causar unaespecie de corto circuito que puedeperjudicar al sistema en general.

99

PSOC PSOC


¿Se nota la diferencia?Nuevo paradigma de programaciónMicrocontroladores de señal mixtaProgramación Tradicional (en C) + BloquesGráficos

1010

COMUNICACIONES COMUNICACIONES


I2C

1111

INSTRUMENTACIÓN… TRADICIONAL vs VIRTUALINSTRUMENTACIÓN… TRADICIONAL vs VIRTUAL

Fuente: Calderón J. (1998) Instrumentación Virtual. Universidad de los AndesFuente: Calderón J. (1998) Instrumentación Virtual. Universidad de los Andes

INSTRUMENTACION VIRTUALINSTRUMENTACION VIRTUAL


1212

““Todos para uno y uno paraTodos para uno y uno paratodos”… ¿Todo para todo?todos”… ¿Todo para todo?

FUENTES: NATIONAL INSTRUMENTSFUENTES: NATIONAL INSTRUMENTS

INSTRUMENTACION VIRTUAL (LABVIEW)INSTRUMENTACION VIRTUAL (LABVIEW)


1313

DIAGRAMA DE BLOQUESDIAGRAMA DE BLOQUES


PCPC LABVIEW

USB

MAESTRO

Esclavo 1 Esclavo 1 Esclavo 1 Esclavo 1

I2C

Esclavo N:4 Lazos de Corriente

2 Tacometros2 Contadores Up/Down

1414

Resolución: 19,53 mV/BitResolución: 19,53 mV/BitTACOMETROTACOMETRO Circunferencia=¶*diámetro=CCircunferencia=¶*diámetro=C Encoding arc= ((360º)*(Dist. Encoding))/CEncoding arc= ((360º)*(Dist. Encoding))/C No. Pulsos-Vuelta= 360º/Encoding arcNo. Pulsos-Vuelta= 360º/Encoding arc RPM= (Pulsos/No. Pulsos-Vuelta)*60RPM= (Pulsos/No. Pulsos-Vuelta)*60

CONTADOR UP / DOWNCONTADOR UP / DOWN

SENSORES DIGITALESSENSORES DIGITALES


TIMER 16CNT 8

1515

Resolución: 19,53 mV/Bit… Aumentar la resolución hasta Resolución: 19,53 mV/Bit… Aumentar la resolución hasta 0,305mV/Bit…0,305mV/Bit…

TACOMETROTACOMETRO

CONTADOR UP / DOWNCONTADOR UP / DOWN

Glitches… Vibración del taladro Norma ISO 2041.Glitches… Vibración del taladro Norma ISO 2041.Error Solucionado: Se soluciona con Conteo de Pulsos Ascendentes y Error Solucionado: Se soluciona con Conteo de Pulsos Ascendentes y

descendentes,descendentes,Diferente de la AN 2234… Captura mediante “clock” contador (SoloDiferente de la AN 2234… Captura mediante “clock” contador (SoloPulsos ascendentes…)Pulsos ascendentes…)

ERRORES EN SENSORES DIGITALESERRORES EN SENSORES DIGITALES


Error Solucionado: Ventana de 10 Seg…. Medir periodo del pulso

1616

SENSORES ANALOGOSSENSORES ANALOGOS


v in opto acoplador

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 5 10 15 20 25

mA

V

V carga

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 5 10 15 20 25

mA

V

V salida conversor

0

0,5

1

1,5

2

0 5 10 15 20 25

mA

Vv salida opto

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25

V

mA

A fin de que las entradas al PSoC estuvieran opto acopladas se realizaron las A fin de que las entradas al PSoC estuvieran opto acopladas se realizaron las siguientes etapas en el circuito receptor:siguientes etapas en el circuito receptor:

Amp. de transrresistencia Sumador Opto acopladorAmp. de transrresistencia Sumador Opto acoplador

1717

LABVIEW + PSOC Flexibilidad “Ilimitada”LABVIEW + PSOC Flexibilidad “Ilimitada”


¡Todo para todo!¡Todo para todo!

1818

ACOPLAMIENTO MECANICOACOPLAMIENTO MECANICO


1919

INTERCOMUNICACION..INTERCOMUNICACION..


Lazo de Corriente (4

– 20 mA)

I2C (400 Kb)

RS 232(38,4Kb)USB CDC (38,4K-1,2Mb)

Esclavo Dirección de Esclavo

1 64

2 65

3 66

4 67

2020

DOCUMENTACION DEL PROYECTODOCUMENTACION DEL PROYECTO


http://www.instrumentaciongz.wikispaces.com

2121

OPTIMIZACION / TEMPERATURAOPTIMIZACION / TEMPERATURA


2222

SOFTWARESOFTWARE


Requisitos del Computador:Sistema Operativo

Windows XP Service Pack 3Antivirus Actualizado

(Avira Antivirus)Memoria RAM: 512Mb

Procesador: Pentium IV 2,4 Ghz.

V.1.0

V.2.0

Petrocom GZ

2323

Se puede competir en un futuro en Instrumentos MWD/LWD.Se puede competir en un futuro en Instrumentos MWD/LWD. El microcontrolador PsoC es excelente para adquirir los datos (2 o El microcontrolador PsoC es excelente para adquirir los datos (2 o

mas contadores, múltiples comunicaciones, etc).mas contadores, múltiples comunicaciones, etc). No es necesario realizar comunicación USB de tipo BULK ya que No es necesario realizar comunicación USB de tipo BULK ya que

es mas fácil hacer full duplex con una comunicación USB CDC.es mas fácil hacer full duplex con una comunicación USB CDC. Las torres de perforación petrolera son excelentes para modelar Las torres de perforación petrolera son excelentes para modelar

diferentes datos con una sola aplicacióndiferentes datos con una sola aplicación Combinación PsoC + Labview mas flexible barata y facil de Combinación PsoC + Labview mas flexible barata y facil de

actualizar que instrumentación tradicional.actualizar que instrumentación tradicional.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES


2424

Este fue un primer paso hacia el nuevo paradigma de instrumentaciónEste fue un primer paso hacia el nuevo paradigma de instrumentación

virtual dinámica, barata y de innovación para taladros petroleros… virtual dinámica, barata y de innovación para taladros petroleros… Vinculación REAL universidad - empresaVinculación REAL universidad - empresa

Implementación no solo de datos MWD sino además Mudlogging y Implementación no solo de datos MWD sino además Mudlogging y LWD.LWD.

Aplicación en una torre petrolera real.Aplicación en una torre petrolera real. Exportar datos en HTML.Exportar datos en HTML. Control y Automatización de Torre Petrolera, Geotérmica o similarControl y Automatización de Torre Petrolera, Geotérmica o similar

TRABAJO FUTUROTRABAJO FUTURO


2525

NORMASNORMAS ISO/TC 67/SC 6: Materiales, Equipamiento y Estructuras para Empresas petroleras. Equipo de Sistemas y

Procesamiento NORMA NTC – OHSA 18001, NTC 2041, NTC 8094

INFOGRAFIAINFOGRAFIA [1] AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API), “Specification for Rotary Drilling Equipment (SPEC 7)”.Washington [1] AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API), “Specification for Rotary Drilling Equipment (SPEC 7)”.Washington

D.C. EEUU 1965D.C. EEUU 1965 [2]Ashby, Robert. [2]Ashby, Robert. “Designer’s Guide to the Cypress PSoC™”. “Designer’s Guide to the Cypress PSoC™”. Newness, 2 Edición EEUU; 2005Newness, 2 Edición EEUU; 2005 [3] Bentley B, John P. “Sistemas de Medición Principios y Aplicaciones”, Primera Edición español. Compañía editorial [3] Bentley B, John P. “Sistemas de Medición Principios y Aplicaciones”, Primera Edición español. Compañía editorial

Continental, México. 1996Continental, México. 1996 [4] Calderón J. Instrumentación Virtual. Universidad de los Andes. Maracaibo Venezuela. 1998[4] Calderón J. Instrumentación Virtual. Universidad de los Andes. Maracaibo Venezuela. 1998 [5] Creus Sole, Antonio, “Instrumentación Industrial”; Marcombo, 5 edición, España, 1999.[5] Creus Sole, Antonio, “Instrumentación Industrial”; Marcombo, 5 edición, España, 1999. [6]ECOPETROL. “Petróleo en Colombia”, Bogotá Colombia. 1999[6]ECOPETROL. “Petróleo en Colombia”, Bogotá Colombia. 1999 [7]ECOPETROL. “Sistemas de MWD/LWD en Colombia” Revista Carta petrolera. Junio 2005[7]ECOPETROL. “Sistemas de MWD/LWD en Colombia” Revista Carta petrolera. Junio 2005 [8] Instrumentation Reference and Catalogue. National Instruments. USA. 1997.[8] Instrumentation Reference and Catalogue. National Instruments. USA. 1997. [9] Jacob, Michael; “Industrial Control Electronics”; Pretince Hall; Toronto 1996[9] Jacob, Michael; “Industrial Control Electronics”; Pretince Hall; Toronto 1996 [10] Maloney Timothy “Electrónica Industrial Moderna”; Pretince Hall, Barcelona, España, 2002.[10] Maloney Timothy “Electrónica Industrial Moderna”; Pretince Hall, Barcelona, España, 2002. [11]Mian, Mohammed A. Petroleum Engineering Handbook for the practicing Engineering: Volume 1. Penn Well 1992[11]Mian, Mohammed A. Petroleum Engineering Handbook for the practicing Engineering: Volume 1. Penn Well 1992 [12]Person, A J. Miscellaneous Well Logs. University Of Texas. [12]Person, A J. Miscellaneous Well Logs. University Of Texas. EEUU .1982EEUU .1982 [13] Plaza Prada, Ricardo; “Instrumentación Industrial: Sistema de Medición y Control Automático, curso general”; México, [13] Plaza Prada, Ricardo; “Instrumentación Industrial: Sistema de Medición y Control Automático, curso general”; México,

1990.1990.

REFERENCIASREFERENCIAS


2626

GRACIAS!!!GRACIAS!!!¿PREGUNTAS PARA QUE?¿PREGUNTAS PARA QUE?



mario alberto salazar barreto francisco gonzalez buitrago tutor: ing. ricardo pirajan cantillo...

Documents