Bomba de profundidade para extração de petróleo subterrâneo (fonte da imagem: Kokhanchikov@shutterstock.com)

Solução de controlo e monitorização para sistemas de bombas

  • Conceitos de operação intuitivos para aplicações industriais
  • IPC com proteção IP65 para aplicação sob condições ambientais adversas
  • IPC de configuração personalizável para aplicações exigentes

Resumo do projeto

  • A empresa colombiana Variadores desenvolve bombas submersíveis e bombas de injeção de água elétricas para a indústria petrolífera.
  • Os utilizadores colocam exigências especiais aos sistemas em termos de flexibilidade e disponibilidade.
  • A solução de controlo integrada nas bombas, baseada num PC industrial com Linux, tem um elevado desempenho e é aberta a novas tecnologias, tais como a aprendizagem automática ou a inteligência artificial, além de ser fácil de programar com Python.
  • Devido à presença internacional dos serviços de fornecimento e assistência da Variadores e da Phoenix Contact, os inovadores sistemas de bombas estão a registar uma procura crescente em todo o mundo.
Edifício da Variadores em Medellín

A Variadores conta com cerca de 300 empregados na Colômbia

Larga experiência no setor do petróleo e gás

A empresa Variadores SAS, com sede em Medellín, Colômbia, oferece soluções para a transmissão de potência, a regulação de velocidade e o controlo de movimento baseadas em conversores de frequência e motorredutores. A empresa, que opera na América do Sul e nas Caraíbas, desenvolve a sua atividades no setor do petróleo e gás, para além da indústria, comércio, extração mineira e energia solar.

Sistema HPS para a injeção de águas residuais

As águas residuais são injetadas nos jazigos de petróleo, utilizando sistemas de bombagem hidráulica

Tecnologia de comando para bombas de profundidade

Em mais de 90% de todos os poços a nível mundial, a pressão do jazigo não é suficiente para que o petróleo atinja a superfície naturalmente ou em quantidades suficientes. Para a sua extração são usadas bombas de profundidade. Estas podem ser bombas submersíveis com haste, parafuso excêntrico, hidráulicas ou elétricas (ESP). Nos sistemas ESP são utilizados conversores de frequência com CLP integrados para controlar a velocidade e permitir que as bombas funcionem com a melhor eficiência possível. Além disso, os conversores de frequência são responsáveis pelo controlo do alagamento no poço de elevação.

Desde 2010 que, na Colômbia, é proibido descarregar águas residuais não domésticas contendo hidrocarbonetos no sistema de esgotos. Por isso, as companhias petrolíferas locais injetam as águas residuais nos jazigos, utilizando sistemas de bombagem horizontais (HPS). Além de permitir eliminar as águas residuais, este processo também estimula os jazigos, o que aumenta o volume de produção. Nos sistemas HPS são também utilizados conversores de frequência com controlador incorporado.

Sustentável e com elevada disponibilidade

Há quase dez anos que a Variadores desenvolve controladores para bombas ESP e HPS, concebidos para um tempo de utilização de 10 a 15 anos. Em 2018, a empresa começou a conceber uma nova geração de controladores. Neste contexto foi preciso atender aos seguintes requisitos:

  • Minimizar riscos tais como obsolescência tecnológica precoce, utilização de hardware incipiente e falta de flexibilidade e abertura do software
  • A unidade central de processamento tem de ser capaz também de realizar operações matemáticas complexas
  • Criar um sistema preditivo que suporte a aprendizagem automática e a inteligência artificial
  • Programação de linguagem de alto nível e a possibilidade de vários programadores criarem simultaneamente código para um projeto
  • Portabilidade do programa de controlo para outro hardware
  • Utilização de software especializado de ciência dos dados
  • Opção de uma arquitetura modular e expansível
  • Elevada disponibilidade do sistema apesar dos transientes e das sobretensões.
PC industrial da família de produtos Valueline

As bombas são controladas através do PC industrial Valueline e monitorizadas relativamente a sobrecarga, subcarga e vibração, por exemplo

Para satisfazer estas condições básicas, a equipa de desenvolvimento da Variadores criou os projetos Quantum ESP e Quantum HPS, devendo os respetivos produtos estar disponíveis dois anos após o início dos projetos. A Phoenix Contact participou como parceiro tecnológico com PC industriais (IPC) da família de produtos Valueline, bem como com outros dispositivos. Os IPC, baseados no sistema operativo aberto Linux, suportam, entre outros, a linguagem Python. Esta é uma linguagem de programação de alto nível, ideal para a aprendizagem automática, IA, ciência de dados ou visualização, permitindo também uma integração de sistemas de fácil utilização. Os acopladores de bus Ethernet e os componentes de E/S do sistema modular Axioline também se adaptam de forma flexível aos respetivos requisitos. As fontes de alimentação Quint e a proteção contra sobretensão Trabtech garantem uma operação fiável e a proteção contra sobretensões e transientes, enquanto os dispositivos de medição monitorizam o consumo de energia.

Assistência mundial

A experiência e criatividade da equipa de desenvolvimento da Variadores, combinada com a abertura, a flexibilidade e a fiabilidade dos componentes e dos sistemas da Phoenix Contact, resultou numa solução inovadora que satisfaz os requisitos especiais da indústria petrolífera e do gás. As variantes Quantum ESP e HPS suportam mesmo condições ambientais severas, tais como temperaturas elevadas, humidade e poeira. Além disso, a solução é compatível com vários sistemas de comunicação industrial e com os dispositivos de outros fabricantes. A presença internacional de ambas as empresas garante o fornecimento e a assistência em todo o mundo.