Pohokura establece el nivel para operaciones remotas y sustentabilidad

Antecedentes

El gas natural es un recurso muy valioso.Es un combustible ecológico y limpio en comparación con otros combustibles fósiles.El gas natural es más eficiente: el 90 por ciento de la producción alcanza el punto de consumo.La eficiencia mejora constantemente con los avances tecnológicos en las técnicas de extracción, transporte y almacenamiento.El sistema de transporte de gas natural consiste en una compleja red de oleoductos, diseñados para transportar el gas natural con rapidez y eficiencia desde su origen hasta zonas de alta demanda.

El campo de Pohokura, costa a fuera de Taranaki, es el mayor recurso de gas natural del país, propiedad de una empresa conjunta entre Shell, Todd Pohokura y OMV Nueva Zelanda.La operación de la estación de producción está a cargo de Shell Exploration NZ, que utiliza los servicios de Shell Todd Oil Services.El campo de Pohokura de gas natural alimenta a la red nacional.El primer gas comercializado se obtuvo en tres pozos de perforación terrestres de “alcance extendido” en la parte sur del campo en septiembre de 2006. En marzo de 2007, el gas y el condensado comenzaron a enviarse desde el primero de los cinco pozos costa afuera a través de una tubería de regreso a una estación de producción en tierra en Motunui.

Desafío

El desarrollo de un sitio sin personas, donde las operaciones se monitorearan desde una sala de control en New Plymouth, requería los conocimientos profundos combinados de ingenieros, consultores e integradores de sistemas.El contratista de diseño de Pohokura, Transfield Worley, designó al socio de integración de sistemas de larga data Engineering Control Limited (ECL).Uno de los requisitos para el funcionamiento remoto era que los centros de control de motores se integraran al sistema de control de la planta principal en una red inteligente para que la información de la gasolinera pudiera regresar a la sala de control.Transfield Worley basó el nuevo sistema en la red DeviceNet junto con la plataforma ControlLogix® de Allen-Bradley, producto de Rockwell Automation.

Otro requisito era que el estado de los dispositivos de conmutación de potencia en los CCM de 400 V y el cuadro de distribución principal de 11 kV de la planta debía estar disponible en la sala de control y, además, este conmutador debía poder operarse desde la sala de control.Esto se logró mediante cableado del conmutador a E/S digitales en ControlLogix.Poder operar el conmutador a distancia también es una característica de seguridad muy útil, ya que elimina la necesidad de operación local y, por lo tanto, no expone a los operadores a posibles daños de cosas tales como arcos eléctricos, que pueden ocurrir si el conmutador falla o si hay errores durante la operación.

Establecimiento de una operación remota

Pohokura produce más del 45 por ciento del gas natural de Nueva Zelanda, que forma una red alrededor de North Island y se destina a la industria y el consumo doméstico.“Utilizando el conocimiento técnico de Shell, nos propusimos entregar una estación de producción de gas sin personas, con alta confiabilidad y una pequeña huella ambiental”, dijo Paul Brown, Ingeniero de operaciones de Pohokura.“Una prioridad para nosotros era entregar el proyecto a tiempo, según el presupuesto y de forma segura, sin perjuicio para el personal ni efectos adversos para los vecinos o el medio ambiente”.

La filosofía operativa para la instalación de producción de Pohokura era establecer un sitio sin personas con cero presencia operativa normal (ZNOP); la operación de la planta se realizaría fuera del sitio desde una sala de control remota en New Plymouth, mediante un sistema de control distribuido (DCS).El funcionamiento remoto es una forma ideal de mantener al personal a salvo y alejado de equipos potencialmente peligrosos, pero su éxito operacional se basa en un excelente control, diagnóstico de fallas y capacidades de red. “DeviceNet proporcionó una solución de red que permitiría proporcionar una comunicación confiable y también agregó la característica de Sustitución Automática de Dispositivo (ADR), lo que reduce el tiempo improductivo con la descarga automática de parámetros del dispositivo”, dijo Prasad Nory, Gerente industrial de Rockwell Automation.ADR consiste en la configuración y la recuperación de direcciones automáticas, que reducen con eficacia los requisitos de mantenimiento.Pohokura, que funciona en forma permanente, tiene un día de mantenimiento proactivo programado cada mes, a fin de identificar y tratar problemas potenciales.

El anteproyecto de Pohokura

El diseño de ingeniería eléctrica de Transfield Worley fue la base para una solución completamente integrada que requirió las capacidades de los principales fabricantes de tableros, Switchbuild Ltd. La solución de Pohokura evolucionó alrededor del desarrollo de dos centros de control de motores de bajo voltaje (MCC).Dos transformadores de 2.5 MVA alimentan el primer MCC de bajo voltaje a través de los disyuntores de aire (ACB) de 4,000 A.Luego, la energía del primer MCC se conduce hacia el segundo MCC de bajo voltaje.El diseño inteligente de los MCC utilizó la red DeviceNet y se comunica con los arrancadores de motores DOL para control y monitoreo.Las sobrecargas inteligentes E3 plus proporcionan una protección del motor muy similar a las características de funcionamiento del motor que suelen encontrarse en relés de protección de motor mucho más caros: cuenta con capacidades de protección mejoradas como falla de tierra, parada, termistor y pérdida de carga.

Un controlador de automatización programable ControlLogix de Allen-Bradley se utiliza para proporcionar el monitoreo y control integrales de los MCC y devuelve información al sistema de control distribuido.“La solución de Allen-Bradley proporciona protección de carga anticipada.El cliente tiene la capacidad de analizar el funcionamiento de sus motores y ver fallos, todo ello en una unidad integral que se puede ver desde el sistema de control distribuido”, dijo Donald Liddell, Gerente de Switchbuild.

Para evitar un costoso tiempo improductivo en Pohokura, ECL desarrolló e incorporó controles de conmutación en el controlador, en caso de que se pierda la alimentación de uno de los dos ingresos de 11 kV.Según Peter Huitema, Ingeniero de ECL, “Normalmente cuando los suministros cambian, se pierde energía; aunque solo sean unos milisegundos, los motores se apagan.Para evitar esto, determinamos cuántos segundos puede estar el motor sin alimentación, y que esto no ocasione ningún daño.Usamos la inercia para mantener los motores en funcionamiento hasta 1.5 segundos, para darle paso a otro suministro.Al programar esta información en el sistema de control, pudimos evitar paradas costosas”.

Excelencia ambiental

La implementación de ingeniería de vanguardia ha posibilitado la operación remota de la planta de Pohokura.“La seguridad para el personal y el medio ambiente tiene una prioridad aun mayor en una operación remota, para que la planta y los componentes funcionen de manera confiable con un mantenimiento mínimo.Todos los componentes elegidos para el proyecto de Pohokura tenían que tener confiabilidad probada”, dijo Paul Brown, Ingeniero de operaciones de Pohokura.

Para lograr la excelencia ambiental, se hicieron modificaciones en el diseño original del campo.Se utilizó la tecnología de perforación direccional horizontal, para eliminar la necesidad de contar con una tubería desde la estación de producción en tierra hasta la plataforma marítima que habría corrido sobre la cara del acantilado y a través de la costa.En lugar de eso, y como por primera vez en Nueva Zelanda, se insertó un oleoducto detrás del acantilado y debajo de la costa, de manera que no había intrusión visible o física y se preservaba el ambiente costero local.

Las áreas de procesamiento de la planta están construidas con contenciones de hormigón.Antes de que el agua se drene mediante los sistemas de tratamiento de aguas pluviales, un colector absorbente elimina los hidrocarburos flotantes residuales.Las aguas pluviales se procesan a través de una “zona húmeda” especialmente diseñada donde se utilizan plantas como biofiltro natural.La filtración a través de las zonas húmedas elimina cualquier hidrocarburo residual.Estas características ambientales hicieron que Shell Pohokura recibiera un premio de desarrollo sustentable e innovación técnica del Consejo Regional de Taranaki en 2010.

La reacción a la solución integrada de control de automatización de Rockwell Automation ha sido positiva.“No ha habido problemas con los controladores de Rockwell Automation en los cinco años de funcionamiento de Pohokura; nuestros objetivos se han cumplido con creces en términos de presupuesto, oportunidad, seguridad del personal y sustentabilidad ambiental”, concluye Brown.El valor de la exitosa operación de control remoto en Pohokura se ha concretado y, como tal, se encuentra actualmente en expansión para crear otra planta que utilice la misma solución fácilmente extensible, que es posible gracias al sistema Integrated Architecture de Rockwell Automation.