Automatización y robótica industrial: ¿Cómo están redefiniendo la construcción de petroleras?

Autor: Ing. Mario Toyo, 29 noviembre 2023.

Introducción

La industria petrolera es una de las más importantes del mundo, y su desarrollo está estrechamente ligado a la innovación tecnológica. En los últimos años, la automatización y la robótica han experimentado un rápido crecimiento en el sector, con un impacto significativo en la construcción de instalaciones petroleras.

Este artículo explora el impacto significativo y creciente de estas tecnologías en uno de los sectores más importantes y desafiantes del mundo. Desde la implementación de sistemas de control distribuido, hasta la adopción de robots autónomos para tareas de inspección y mantenimiento.

Impacto de la automatización y robótica industrial

A lo largo de la historia, la industria petrolera ha estado asociada con inversiones considerables en infraestructura y tecnología. Desde la perforación manual hasta la automatización avanzada, esta industria ha experimentado una notable evolución. No obstante, es en la última década donde ha cobrado un cambio significativo.

La automatización y la robótica están contribuyendo a una transformación profunda en la forma de construir instalaciones petroleras. Estos avances tecnológicos están mejorando la eficiencia, seguridad y sostenibilidad de las operaciones, y abriendo nuevas oportunidades de innovación.

Estado actual de la tecnología

Con el advenimiento de tecnologías avanzadas, la construcción de instalaciones petroleras ha mejorado en eficiencia y seguridad. Sistemas automatizados y robots controlados a distancia están realizando tareas que antes eran peligrosas para el personal encargado, tales como:

• Robots de inspección de tanques y tuberías: Estos son diseñados para realizar inspecciones detalladas en tanques de almacenamiento de petróleo y tuberías. Pueden detectar fugas, corrosión y otros problemas estructurales sin la necesidad de que el personal entren en áreas potencialmente peligrosas. Ejemplo: El Robot Autónomo para la Inspección de Tanques, de Square Robot.

• Drones aéreos para supervisión y mapeo: Los drones equipados con cámaras y sensores avanzados se utilizan para supervisar instalaciones petroleras extensas, ofreciendo imágenes y datos en tiempo real. Estos drones pueden mapear zonas de difícil acceso y realizar seguimientos de seguridad. Ejemplo: El Matrice 300 RTK, que se utiliza para inspecciones aéreas y mapeo de infraestructuras.

• Robots para operaciones submarinas: Utilizados en operaciones offshore, conocidos como vehículos operados remotamente (ROV), realizan tareas de inspección, mantenimiento y reparación en instalaciones submarinas. Son fundamentales para la industria petrolera en aguas profundas. Ejemplo: El ROV “eROV” de Eelume, que puede maniobrar con agilidad en entornos submarinos complejos.

• Robots para mantenimiento preventivo: Estos robots realizan tareas de mantenimiento preventivo, como la lubricación de maquinaria, la limpieza de superficies y el chequeo de condiciones operativas. Ejemplo: Robots como “ANYmal” de ANYbotics, diseñados para la inspección y el mantenimiento en entornos industriales complejos.

• Sistemas autónomos para la detección de fugas: Equipados con sensores avanzados, estos pueden detectar fugas de gas o petróleo en tiempo real, permitiendo una rápida intervención para evitar desastres ambientales. Ejemplo: Los sensores y sistemas de LIDAR utilizados en vehículos autónomos para la detección rápida y precisa de fugas.

• Sistemas de Control Distribuido (DCS): Son el corazón de la automatización en plantas de procesamiento de petróleo y gas. Controlan y monitorean los procesos de refinación, asegurando que operen de manera eficiente y segura, un ejemplo es el sistema DCS “DeltaV” de Emerson, que proporciona un control de procesos altamente integrado y optimizado.

• Sistemas de monitoreo y control de pozos: Utilizados para optimizar la extracción de petróleo, estos sistemas automatizan el control de la producción de pozos, incluyendo la regulación de la presión, la temperatura y el flujo. Un ejemplo sería el sistema de control de pozos “Wellhead” de Schlumberger, que permite un monitoreo y control remoto preciso, como se puede apreciar en la figura 1.

• Sistemas de Gestión de la Información en Tiempo Real (RTIMS): Estos sistemas recogen datos de múltiples fuentes en una operación petrolera y los presentan en tiempo real para ayudar en la toma de decisiones. Por ejemplo, el sistema “Honeywell Forge” ofrece soluciones de análisis de datos y visualización para optimizar las operaciones.
• Sistemas automatizados de manejo de materiales: En las refinerías, estos sistemas se utilizan para el transporte y manejo automatizado de materiales, reduciendo errores y mejorando la eficiencia. Por ejemplo, los sistemas de cintas transportadoras automatizadas para el manejo de materias primas y productos refinados.

Estos Robots y sistemas autónomos, no solo aumentan la productividad y eficiencia, sino que también mejoran significativamente la seguridad en un entorno industrial de alto riesgo. La integración de la automatización y la robótica en la industria petrolera es un paso importante hacia operaciones más sostenibles y responsables.

Aportes y soluciones al sector petrolero y afines

La implantación de sistemas automatizados y robótica en el sector energético ha aportado soluciones significativas y valiosas. Estos avances tecnológicos están contribuyendo a una transformación profunda en la manera de operar en este sector. Algunos de los aportes y soluciones más importantes son:

• Mejora en la eficiencia operativa: Aumentan significativamente la eficiencia en las operaciones energéticas, debido a una gestión más eficiente de los recursos, una reducción de los tiempos de inactividad y una optimización de los procesos de producción y distribución de energía.

• Aumento de la seguridad en el trabajo: Estas tecnologías reducen la necesidad de intervención personal técnico en tareas peligrosas, como la exploración en entornos extremos o el manejo de materiales peligrosos; lo cual, disminuye el riesgo de accidentes y mejora la seguridad general de los trabajadores.

• Reducción del impacto ambiental: Contribuyen a una menor huella ambiental, optimizando el uso de recursos y energía. Por ejemplo, con la automatización en la gestión de la energía se puede lograr una mayor eficiencia en el consumo y una reducción en las emisiones de gases de efecto invernadero.

• Mantenimiento predictivo y preventivo: La robótica y los sistemas de monitoreo inteligente permiten realizar un mantenimiento predictivo y preventivo de equipos e instalaciones, logrando prevenir fallas y extender la vida útil de los equipos, reduciendo costos a largo plazo.

• Mejora en la toma de decisiones basada en datos: La automatización y robótica generan grandes cantidades de datos operativos que, analizados correctamente, pueden ofrecer perspectivas valiosas para la toma de decisiones estratégicas adecuadas.

• Innovación en exploración y producción: En el sector de petróleo y gas, la robótica ha permitido la exploración y producción en entornos previamente inaccesibles, como aguas profundas o regiones árticas, expandiendo así las posibilidades de extracción de recursos.

• Integración de energías renovables: Los sistemas automatizados facilitan la integración de fuentes de energía renovables al permitir un manejo más eficiente y adaptable de la variabilidad en la producción de estas fuentes, como la solar o eólica.

• Capacitación y desarrollo de nuevas habilidades: La adopción de estas tecnologías también está impulsando la capacitación y el desarrollo en la fuerza laboral, lo que es vital para la modernización y sostenibilidad del sector.

Estos aportes están allanando el camino hacia un futuro energético más sostenible, seguro y eficiente, lo que es crucial para enfrentar los desafíos del cambio climático y la creciente demanda de energía a nivel mundial.

Innovaciones

Innovaciones recientes en IA y robótica

1. Aprendizaje automático y adaptabilidad: Los robots modernos, equipados con IA, no solo realizan tareas preprogramadas, sino que también pueden aprender de su entorno y experiencias. Por ejemplo, los robots equipados con algoritmos de aprendizaje automático pueden mejorar su capacidad de identificar y reparar defectos en tuberías y estructuras bajo el agua, lo cual es crucial en la industria offshore.
2. Mejora en la toma de decisiones: La integración de IA en la robótica permite tomar disposiciones más informadas y acertadas. Por ejemplo, en la industria petrolera, los robots pueden evaluar datos en tiempo real para optimizar rutas de inspección, identificar áreas críticas para el mantenimiento y predecir posibles fallas.
3. Interacción avanzada con humanos: Los avances en IA permiten una mejor interacción robot-humano. Esto es especialmente útil en entornos donde la colaboración entre robots y trabajadores es necesaria para la eficiencia y seguridad, como en plataformas petroleras.

Tendencias futuras en automatización y robótica industrial

Las tendencias futuras en el ámbito de automatización y robótica anticipan una revolución en la forma en que las empresas manufactureras y de producción llevan a cabo sus operaciones, (figura 2). La integración de inteligencia artificial, aprendizaje automático y tecnologías robóticas más avanzadas está perfilando un panorama donde la automatización no solo mejora la eficiencia, sino que también abre nuevas posibilidades en términos de personalización, agilidad y adaptabilidad en entornos industriales. Desde la fabricación flexible hasta la colaboración estrecha entre humanos y robots, estas tendencias están allanando el camino hacia un futuro industrial más inteligente y eficiente

1. Gestión integral de operaciones: Se espera que la robótica y la IA no solo se utilicen para tareas operativas, sino también para la gestión integral de las operaciones petroleras. Esto incluye la planificación estratégica, la gestión de recursos y la respuesta a emergencias, todo basado en análisis de datos en tiempo real.
2. Automatización de decisiones estratégicas: Los avances en IA y el análisis de Big Data permitirán a las petroleras tomar decisiones estratégicas basadas en una comprensión profunda y en tiempo real del mercado, las tendencias geopolíticas y los patrones de consumo.
3. Robótica autónoma avanzada: En el futuro, se espera ver robots completamente autónomos capaces de realizar tareas complejas sin intervención humana, desde la exploración hasta la reparación y el mantenimiento, incluso en condiciones extremas.
4. Integración de energías renovables: Un área emergente es la integración de estas tecnologías en la gestión de energías renovables, donde la IA puede optimizar la producción y distribución de energía, equilibrando fuentes renovables con demandas del mercado.
5. Sostenibilidad y responsabilidad ambiental: La IA y la robótica continuarán jugando un rol importante en mejorar la sostenibilidad y minimizar el impacto ambiental de las operaciones petroleras, mediante la optimización de procesos y la reducción de emisiones y residuos.

La integración de IA en sistemas robóticos representa un avance monumental en la industria petrolera, llevando las operaciones, la seguridad y la eficiencia a nuevos niveles. Estas tecnologías no solo están transformando las operaciones actuales, sino que están moldeando el futuro de la industria, prometiendo un enfoque más inteligente, seguro y sostenible en la gestión de los recursos energéticos.

Casos de éxito y personalidades clave

• Casos de éxito: Un ejemplo notable es la compañía Shell, que ha implementado robots autónomos para la inspección de sus instalaciones, mejorando la seguridad y eficiencia de sus operaciones.

• Personalidades del Sector: Innovadores como Elon Musk, con su apuesta por la tecnología de automatización en diferentes industrias, también han influido indirectamente en el sector petrolero, impulsando una mayor inversión en tecnologías avanzadas.

Conclusión

Las nuevas tecnologías están marcando un antes y un después en la construcción y operación de instalaciones petroleras, no solo están mejorando la eficiencia y la seguridad, sino que también están contribuyendo a la sostenibilidad y rentabilidad de la industria. A medida que avanzamos hacia un futuro más tecnológico, es crucial que las empresas continúen invirtiendo e innovando en estas áreas para mantenerse competitivas y sostenibles en el mercado global.

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Referencias

1. Infobae.com: La revolución de los robots: cómo la automatización transformará el empleo.
2. Petroleumag: La industria del petróleo y el gas está adoptando la robótica
3. Faster Capital: Redefiniendo el futuro aprovechar la tecnología disruptiva para la innovación empresarial