Artículo escrito por Dani Alkalay, director de marketing para América de productos MTL en la división Crouse-Hinds de Eaton.
Las interfaces hombre-máquina (HMI) y las unidades de visualización presentan datos esenciales en muchos sectores, permitiendo así a los usuarios tomar decisiones y adoptar medidas sobre sus procesos y equipos para trabajar de forma más eficaz.
Son especialmente importantes en el sector del gas y del petróleo, donde comprender el rendimiento y el funcionamiento de una plataforma de prospección es fundamental principalmente para la seguridad, pero también para la mejora de la rentabilidad. Con el precio del petróleo en su nivel más bajo durante más de cinco años, nunca ha resultado tan importante trabajar de forma eficaz. El coste del tiempo de inactividad de una plataforma de prospección es extraordinariamente alto. Se calcula que puede ser de hasta 500.000 USD al día para las plataformas offshore. Por tanto, resulta evidente que el incremento de la fiabilidad y del periodo activo de dichas plataformas tiene mucho que ver con el aumento de la productividad y de la rentabilidad.
La elección del equipo electrónico adecuado, incluidas HMI y pantallas de visualización, es vital para lograr esto. En este artículo, Dani Alkalay de Eaton hace un repaso de la tecnología más reciente en relación con las HMI, dándonos a conocer la manera en que los ingenieros y los operadores pueden lograr una mayor productividad y mejores beneficios sin comprometer la seguridad ni la fiabilidad.
Comprensión de las aplicaciones
Cuando se diseñan y especifican sistemas de HMI, los ingenieros electrónicos y de instrumentación tienen que comprender ante todo la aplicación, así como dónde y cómo se utilizará el equipo. Existe una amplia variedad de aplicaciones para las HMI en el sector del gas y del petróleo, por ejemplo, se pueden utilizar en los pozos de perforación de una refinería, en tierra o en alta mar; otros usos van desde instalaciones permanentes en una planta hasta pantallas de visualización montadas en camiones.
En el área de exploración y producción («upstream»), los dispositivos visuales aprobados para trabajar en condiciones severas y zonas potencialmente explosivas están diseñados para la perforación direccional, para la medición/registro de datos mientras se realiza la perforación (MWD/LWD), así como para la cimentación, fracturación, tubos en espiral, bloqueadores de erupción, registro de hidrocarburos en lodo, control del estrangulador y la supervisión de revestimiento y producción.
En el diseño y especificación, existen muchos aspectos que hay que tener en cuenta, por ejemplo, ¿cómo es el entorno? ¿Cómo se montará el equipo? ¿Es una instalación permanente o del tipo montar y desmontar? ¿Cuál es la vida útil prevista del equipo? ¿Y qué ocurre en caso de fallo? También existen varias prioridades en el diseño de HMI resistentes que se deben abordar:
- Capacidad de cálculo de datos y conectividad.
Contar con la capacidad de cálculo de datos y banda ancha suficiente para gestionar y cubrir las demandas de los sistemas de control distribuido (DCS) más exigentes o los paquetes de software de los sistemas de supervisión y adquisición de datos (SCADA), sin dificultades de configuración, es fundamental para lograr un funcionamiento correcto. Disponer de una plataforma completa de procesamiento Cliente reduce la necesidad de desarrollar software específico para la HMI. Por ejemplo, un equipo moderno como el Azonix ProPanel PRO4500Z1 para entornos zona 1, incluyendo un procesador Intel Core i7 2655 y el Azorix Barracuda 15 Workstation para áreas peligrosas zona 2, incluyendo el procesador Intel i7 más reciente de 2,5 GHz y de hasta 8 GB de memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) para proporcionar una mayor capacidad de procesamiento en comparación con otros tipos de tecnología.
Existe también la tendencia en este sector de contar cada vez con mejores opciones de comunicación. Las estaciones de trabajo que se construyen con opciones inalámbricas y de Bluetooth y que ofrecen comunicaciones de alta velocidad, proporcionan una gran flexibilidad de instalación, reduciendo la cantidad de cables necesarios durante el montaje y desmontaje y aumentando así la productividad.
- Facilidad de uso
La facilidad de uso de la HMI es fundamental para garantizar que el operador pueda controlar el proceso de la forma más conveniente y fiable posible. Estaciones de trabajo intuitivas con paneles táctiles de última generación y con pantallas táctiles capacitivas, ya sean resistivas o proyectivas, hacen que la HMI sea extraordinariamente fácil de usar. En el sector del gas y del petróleo, los operadores llevan guantes cuando hace frío, así que es vital que las pantallas táctiles sean compatibles con el tacto del guante para su uso en condiciones meteorológicas adversas y frías.
La visibilidad de la pantalla en todas las condiciones de trabajo es también importante para que los usuarios puedan ver de vistazo rápido el estado del proceso. Las HMI se sitúan con frecuencia al aire libre y pueden estar expuestas directamente a los rayos solares. Pero si las pantallas cuentan con retroiluminación LED y con una protección óptica adecuada pueden leerse con facilidad en zonas soleadas.
- Facilidad de instalación e integración
Durante las exploraciones de gas y de petróleo, el equipo de visualización normalmente se traslada de una plataforma a otra después de acabar el trabajo. Puesto que la perforación tiene que detenerse durante la fase de instalación, es fundamental reducir el periodo de inactividad que se produce para realizar la transición. En los productos Azonix vienen integradas las siguientes características: creación de varios puntos de instalación, uso de conectores en lugar de empalmes de rosca y suministro de entradas/salidas de seguridad intrínseca. Dichas prestaciones reducen los costes de instalación y de inactividad, aumentando, de este modo, el periodo activo de la plataforma y la eficacia del proceso.
- Resistencia
Puesto que la industria continúa explorando en destinos cada vez más lejanos en busca de reservas de petróleo, las condiciones operativas pueden resultar extremadamente difíciles. Las HMI situadas al aire libre han de estar protegidas de los elementos y los dispositivos electrónicos han de ser fiables en entornos extremos. Los equipos modernos funcionan de forma fiable con temperaturas de entre -40 °C y 60 °C. Los dispositivos han de estar también protegidos de las interferencias electromagnéticas (EMI) y de las interferencias de frecuencias de radio (RFI) y tienen que estar preparados para resistir fuertes golpes y vibraciones. Los componentes de calidad industrial y las carcasas de aluminio fundido de diseño térmico protegen los dispositivos electrónicos en condiciones ambientales extremas, con lo que las HMI son más sólidas, aumentando así la fiabilidad y el periodo de vida útil.
- Dispositivos portátiles
¿Qué grado de portabilidad debe tener el equipo? ¿Se fijará en una estación de trabajo o los ingenieros necesitarán llevar la HMI consigo sobre el terreno? La visibilidad de los datos es clave aquí y existe una tendencia creciente a que los dispositivos portátiles puedan ser fácilmente transportados cerca de su lugar de aplicación. Hace una década, los dispositivos portátiles eran escasos y poco prácticos debido a su consumo eléctrico. Sin embargo, la demanda de productos portátiles por parte de los consumidores ha llevado a las empresas de microchips a desarrollar procesadores de bajo consumo, con lo cual se han diseñado dispositivos más fáciles de transportar en las plataformas industriales, tales como el catálogo de productos Azonix de Eaton.
Resumiendo el diseño de HMI resistentes
Las HMI y los sistemas de visualización inteligentes están marcando una gran diferencia en todo el mundo en lo que respecta a la exploración de petróleo, además de proporcionar datos cruciales a los responsables de tomar decisiones para que mejoren la seguridad y la productividad de las operaciones de prospección. Los expertos en HMI y en pantallas de visualización proporcionan recursos de ingeniería esenciales y comparten conocimientos informáticos y electrónicos que garantizan la integración e instalación de sistemas resistentes y sólidos de forma más ágil, con vistas a incrementar la rentabilidad.
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