Cómo alimentar un terminal plano con el generador en un campamento base de petróleo y gas

Cómo alimentar un terminal plano con el generador en un campamento base de petróleo y gas

Un terminal satelital de panel plano funciona de forma fiable con el generador de un campamento base cuando se cumplen tres condiciones. La primera es un SAI (sistema de alimentación ininterrumpida) de doble conversión online entre el generador y el terminal. La segunda es un circuito dedicado que no comparta carga con motores ni soldadores. La tercera es una puesta a tierra adecuada con protección contra sobretensiones. Sin estos tres elementos, las caídas de tensión, las fluctuaciones de frecuencia y los huecos de conmutación del generador llegan hasta la electrónica del terminal y provocan reinicios que parecen, exactamente, una señal satelital débil. StarWin construye sus terminales ESA integrando en una sola unidad exterior la antena de array en fase, la ACU, el módem satelital y los convertidores de subida y bajada. Por eso la empresa trata la calidad de la energía como parte del enlace satelital, no como un asunto aparte de instalaciones.

Puntos clave

·       Muchos de los "cortes de satélite" en campamentos alimentados por generador son, en realidad, incidencias eléctricas. Una microcaída de tensión reinicia el módem o el controlador del haz, y el terminal tiene que volver a localizar el satélite.

·       Alimenta el terminal desde un SAI de doble conversión online con salida de onda senoidal pura. El generador carga la batería, y la batería alimenta el terminal.

·       Dale a las comunicaciones su propio circuito, conecta todo a una única tierra del campamento e instala protección contra sobretensiones tanto en el cableado eléctrico como en el de radiofrecuencia.

·       Dimensiona el SAI a partir del consumo máximo que indica la ficha técnica. La cifra de consumo típico se queda corta respecto a lo que realmente hace falta.

·       Un SAI no soluciona el desvanecimiento por lluvia. Eso es un problema de radiofrecuencia, y se resuelve con diversidad de banda y de órbita.

Sobre el autor: StarWin es un proveedor con sede en Chengdu de soluciones compuestas basadas en inteligencia artificial para comunicaciones, navegación, teledetección y medición. Sus terminales ESA y antenas parabólicas están homologados por más de 14 operadores de satélites en órbitas GEO, MEO y LEO. La empresa ofrece una solución ESA y de panel plano específica para petróleo y gas, y cientos de miles de sus terminales y antenas ya funcionan en mercados internacionales.

¿Por qué interfiere el generador del campamento con un terminal de panel plano?

Un generador es una máquina mecánica que intenta mantener una salida eléctrica estable mientras las cargas del campamento cambian debajo de él. Cuando se conecta una carga grande, el motor se ralentiza ligeramente y la tensión cae hasta que el regulador de velocidad y el regulador de voltaje reaccionan.

Estos son los desencadenantes habituales en un campamento base:

·       Arranque de motores: los compresores de aire acondicionado, las bombas de agua y los equipos de cocina generan un pico de corriente al arrancar.

·       Cargas de taller: los soldadores y las herramientas pesadas consumen corriente elevada e irregular.

·       Cargas no lineales: los variadores de velocidad, cargadores de batería y drivers de LED distorsionan la forma de onda con armónicos.

·       Transferencias: el repostaje, los cambios de mantenimiento y el funcionamiento del conmutador automático de transferencia pueden provocar cortes breves de suministro.

Una antena de barrido electrónico necesita rieles de alimentación estables para el control del haz y el módem. Una caída de tensión que una tetera ni siquiera nota puede dejar sin energía a un módem, que entonces se reinicia y tiene que volver a adquirir el satélite. Si esto ocurre varias veces al día, los usuarios hablan de un "mal satélite" cuando el cielo nunca fue el problema.

¿Qué arquitectura eléctrica mantiene estable el terminal?

El comportamiento de un generador no se puede controlar del todo, así que la solución fiable es dejar de alimentar el terminal directamente desde él. Un SAI de doble conversión online convierte la corriente alterna entrante en corriente continua y mantiene cargada una batería. Su propio inversor construye después una salida de corriente alterna nueva, de modo que el terminal nunca llega a ver la forma de onda del generador.

Un depósito de agua elevado funciona de forma parecida. La bomba da tirones e irregularidades, pero las casas toman el agua del depósito. La presión en el grifo depende del nivel de agua, no de lo que esté haciendo la bomba en ese instante, así que una parada breve de la bomba pasa inadvertida.

·       Elige doble conversión online. Los diseños standby e interactivos de línea dejan pasar la corriente del generador hasta que detectan un fallo, y entonces conmutan, lo que deja un hueco de transferencia.

·       Exige una salida de onda senoidal pura. Los sistemas comerciales fuera de red diseñados para terminales satelitales suelen combinar esto con baterías de litio hierro fosfato.

·       Dimensiona a partir de la cifra máxima. Usa el consumo máximo de la ficha técnica, incluyendo transmisión y adquisición, y añade margen porque la capacidad del SAI baja con el calor.

·       Protege toda la cadena. Pon el router y los puntos de acceso Wi-Fi en el mismo SAI que el terminal, para que la red se mantenga como una sola unidad.

¿Cómo se gestionan la puesta a tierra, las sobretensiones y las interferencias electromagnéticas?

Una alimentación limpia resuelve la mitad del problema eléctrico. La otra mitad consiste en controlar hacia dónde van las corrientes de fallo, estáticas y de interferencia.

·       Conecta el terminal, el SAI y el generador a una única referencia de tierra del campamento para evitar bucles de tierra.

·       Mide la resistencia de tierra y de la conexión equipotencial in situ, comparándola con la norma eléctrica propia del operador, en lugar de darla por supuesta.

·       Usa puesta a tierra multipunto del blindaje en los cables de radiofrecuencia y datos. Instala dispositivos de protección contra sobretensiones donde los cables entran en los refugios o casetas.

·       Separa el cableado del terminal de los cables de salida del generador y del cableado de tracción.

·       Confirma con el equipo de HSE la clasificación de área peligrosa del emplazamiento antes de colocar electrónica cerca de equipos de proceso.

¿Cómo se instala paso a paso un terminal de panel plano con alimentación por generador?

Una vez resueltas la arquitectura y la puesta a tierra, este es el orden de trabajo para la instalación en un campamento nuevo:

1.       Consulta la ficha técnica del terminal para conocer su rango de tensión de entrada y sus cifras de consumo típico y máximo.

2.       Tiende un circuito dedicado desde el cuadro de distribución, sin motores ni soldadores conectados.

3.       Instala el SAI en un lugar sombreado y ventilado.

4.       Conecta y verifica la tierra, y después instala protección contra sobretensiones en las líneas de energía y de radiofrecuencia o datos.

5.       Ubica el terminal con vista despejada al cielo, alejado de la columna de escape del generador y de sus vibraciones.

6.       Enciende el equipo, deja que el terminal adquiera el satélite, arranca después la mayor carga del campamento y comprueba que el enlace se mantiene.

7.       Simula una transferencia del generador y verifica que el terminal la soporta sin perder el enlace.

¿Cambia el diseño del terminal el planteamiento eléctrico?

El hardware elegido determina cuánto trabajo adicional hay que hacer. Cada caja independiente (un módem, un controlador, un convertidor) es una fuente de alimentación más que hay que proteger, alimentar y, llegado el caso, diagnosticar. Los terminales ESA de StarWin integran el array, la ACU, el módem y los convertidores de subida y bajada en una sola unidad exterior, lo que reduce el número de dispositivos en el circuito protegido. Para campamentos, el terminal ESA Full Dimensional Ka/Ku (una antena de array en fase de barrido electrónico) sigue este enfoque integrado, y los terminales portátiles automáticos FL60 y FL30 (unidades COTP de panel plano) cubren los despliegues portátiles.

Dos elementos de la estrategia "Five Multi" de StarWin son relevantes aquí:

·       Coordinación multiórbita: los terminales funcionan en GEO, MEO y LEO, de modo que cambiar de operador no implica rediseñar la alimentación ni el montaje.

·       Convergencia multibanda: el IoT satelital en banda L/S aporta una base resistente a condiciones meteorológicas adversas junto con la banda ancha Ku/Ka. Un enlace de IoT satelital de banda estrecha también puede transportar alarmas del generador de forma independiente al enlace de banda ancha.

Integrar las funciones del terminal en una sola unidad simplifica el suministro eléctrico y el soporte en emplazamientos energéticos remotos, al reducir el número de dispositivos independientes que hay que alimentar y proteger.

Preguntas frecuentes

¿Puedo conectar el terminal directamente al generador?
Puede que funcione un día tranquilo. Sin embargo, los arranques de carga y las transferencias acabarán provocando reinicios. Instala un SAI de por medio.

¿Qué tamaño de SAI necesito?
Parte del consumo máximo que indica la ficha técnica del terminal, y añade después el router y los puntos de acceso. Deja margen por la reducción de capacidad con el calor, y dimensiona la batería para que aguante la transferencia de generador más larga que se pueda esperar.

¿Evita un SAI los cortes durante tormentas?
No. La lluvia intensa puede añadir una pérdida de trayecto considerable en un enlace de banda Ka. La codificación adaptativa baja entonces a una modulación de orden inferior, lo que mantiene el enlace activo pero reduce mucho el rendimiento. Eso es un problema de radiofrecuencia, así que la diversidad de banda es la respuesta.

¿Deberían las comunicaciones tener un generador aparte?
No es imprescindible. Un circuito dedicado junto con un SAI online suele aislar el terminal lo suficiente.

¿Necesita un terminal de campamento base certificación de área peligrosa?
Depende de la clasificación del área donde se ubique el terminal. El equipo de HSE es quien toma esa decisión.

¿Qué homologaciones tiene StarWin?
StarWin cuenta con homologaciones FCC, CE, RCM, ANATEL y de Japón.

Sobre StarWin

StarWin es un proveedor con sede en Chengdu de soluciones compuestas basadas en inteligencia artificial. Combina comunicación multiórbita (5G y NTN), navegación, teledetección y medición en productos integrados y listos para su envío. Ofrece tanto IoT satelital de banda estrecha como terminales ESA de banda ancha, de panel plano y de clase VSAT, de modo que la telemetría y los enlaces de banda ancha de un campamento pueden venir de un único proveedor. Su equipo de soporte cubre selección, diseño de soluciones, instalación y pruebas, formación en la entrega y mantenimiento de productos de antena de array en fase, de panel plano y tradicionales.

Si estás planificando la conectividad de un emplazamiento alimentado por generador, habla con el equipo de StarWin para diseñar de forma conjunta la alimentación, el terminal y la red. Más información en https://starwincom.com.