UPS para Oil & Gas: áreas clasificadas, ambiente y autonomía

En una planta de petróleo y gas, la UPS no está para que no se apague una computadora. Está para algo más serio: que, pase lo que pase con la energía, el sistema de control siga viendo el proceso y la planta pueda llevarse a estado seguro. Si la UPS falla en el momento equivocado, lo que se pierde no es un archivo: es la capacidad de mover válvulas, detectar gas o disparar una parada de emergencia.

Por eso una UPS para Oil & Gas se especifica distinto que una UPS para oficinas, e incluso distinto que para otras industrias. Esta guía repasa qué cargas protege, cómo influyen las áreas clasificadas, qué exige el ambiente de un yacimiento y cómo se definen la autonomía y la redundancia.

Qué protege una UPS en una planta de petróleo y gas

Son cargas de potencia moderada pero de criticidad máxima. La UPS de una planta de gas rara vez es muy grande; lo que se le exige es disponibilidad.

Corriente alterna y corriente continua: los dos sistemas conviven

En Oil & Gas es habitual encontrar dos sistemas de energía ininterrumpida trabajando en paralelo:

• UPS de corriente alterna para el DCS, los servidores del sistema de control, SCADA y comunicaciones, que se alimentan en 220 V o 380 V.
• Rectificadores con banco de baterías en corriente continua, típicamente de 110-125 VCC para la protección y el comando de las celdas de media tensión de las subestaciones, y de 24 VCC para instrumentación.

Los dos se dimensionan con criterios parecidos, pero no son intercambiables. La diferencia está explicada en qué es un rectificador industrial y en qué se diferencia de una UPS, y los equipos disponibles en rectificadores industriales.

Áreas clasificadas: dónde va (y dónde no) la UPS

Un área clasificada es un sector de la planta donde puede formarse una atmósfera explosiva por la presencia de gases o vapores inflamables. Según la probabilidad de que esa atmósfera exista, se divide en zonas:

• Zona 0: la atmósfera explosiva está presente de forma continua o durante períodos largos, como en el interior de un tanque.
• Zona 1: es probable que se forme en operación normal.
• Zona 2: no es probable en operación normal y, si ocurre, dura poco.

La clasificación surge de un estudio de la propia planta, según la norma IEC 60079-10-1. Cualquier equipo eléctrico que se instale dentro de esas zonas tiene que estar certificado para ellas —bajo esquemas como IECEx o ATEX— y montarse según IEC 60079-14.

En la práctica, la UPS y sus baterías se ubican casi siempre fuera del área clasificada: en la sala eléctrica o de control, que suele ser un edificio en zona segura o una sala presurizada, donde una sobrepresión de aire limpio impide que ingrese gas. Desde ahí, la energía llega a los instrumentos de campo por cableado e interfaces adecuadas para cada zona. Cuando el proyecto obliga a ubicar equipos cerca o dentro de un área clasificada, existen configuraciones con clasificación para esas zonas, y la elección se hace sobre el plano de clasificación de la planta.

Un detalle que se olvida: el propio banco de baterías de plomo-ácido libera hidrógeno durante la carga. La sala de baterías necesita una ventilación calculada para que ese gas no se acumule, algo que se define en el diseño de la instalación y no en el momento de montar el banco.

El ambiente: temperatura, polvo, humedad y gases corrosivos

Un yacimiento no es una sala de servidores. Las condiciones que más afectan a una UPS en Oil & Gas son:

• Temperaturas extremas. En la cuenca neuquina conviven veranos por encima de 35 °C con heladas en invierno, y un shelter sin climatización puede superar con holgura la temperatura exterior. La electrónica tolera más calor que las baterías: el banco envejece mucho más rápido por encima de 25 °C.
• Polvo y arena. El viento patagónico mete polvo fino en cualquier equipo con ventilación forzada. Tapa filtros y disipadores, y termina en sobretemperatura.
• Gases corrosivos. En instalaciones con presencia de ácido sulfhídrico (H₂S), los contactos y las placas se corroen. Por eso se especifican placas con barniz de protección (tropicalizadas), gabinetes con el grado IP adecuado y salas presurizadas con filtrado.
• Humedad y condensación en instalaciones costeras, o por la diferencia térmica entre el día y la noche.

Las condiciones del sitio también cambian la potencia disponible: con calor o en altura, el equipo entrega menos que su chapa. Cómo se corrige ese derateo está en cómo dimensionar una UPS industrial.

Baterías para Oil & Gas: plomo, níquel-cadmio o litio

La elección de la tecnología de baterías pesa más en un yacimiento que en una ciudad, porque la temperatura y el acceso para el mantenimiento cambian la cuenta:

El níquel-cadmio es una tecnología tradicional en la industria petrolera justamente por su tolerancia térmica y su larga vida, aunque su costo inicial es alto. El plomo-ácido sigue siendo la opción más usada cuando la sala está climatizada. La comparación entre plomo y litio está desarrollada en baterías de litio vs. plomo-ácido para UPS.

Autonomía: el tiempo para llevar la planta a estado seguro

En otras industrias, la autonomía se calcula para cubrir el arranque del grupo electrógeno o un apagado ordenado. En Oil & Gas el criterio es otro: cuánto tiempo necesita cada sistema para cumplir su función de seguridad si se pierde toda la generación.

• El DCS necesita energía para llevar el proceso a una condición estable y registrar lo ocurrido.
• Los sistemas de parada de emergencia y de fuego y gas suelen tener exigencias de autonomía más largas, porque deben seguir vigilando la planta mientras dura la emergencia.
• Las comunicaciones tienen que sostenerse mientras haya personal en el sitio.

Las especificaciones técnicas de cada operador fijan esos tiempos, que pueden ir desde decenas de minutos hasta varias horas según el sistema. Con esa exigencia, sistema por sistema, se arma el banco. El método de cálculo está en cómo calcular la autonomía de un UPS.

Redundancia: sin punto único de falla

Para cargas de seguridad, una sola UPS no alcanza: si el equipo falla, el sistema queda expuesto. Las arquitecturas habituales en el sector son:

• Redundancia en paralelo (N+1): dos o más equipos o módulos comparten la carga; si uno falla, el resto la sostiene sin interrupción. Las UPS modulares lo resuelven dentro de un mismo gabinete, con módulos que se reemplazan en caliente.
• Doble barra (2N): dos sistemas completos e independientes alimentan cargas con doble fuente, como los controladores del DCS que tienen dos fuentes de alimentación. La falla de un sistema entero no afecta a la carga.
• Bypass con transformador de aislación y bypass externo de mantenimiento, para poder intervenir cualquier equipo sin cortar la salida.

La comparación entre arquitecturas está en UPS modular vs. monolítica.

Red débil y generación propia en el yacimiento

Muchas instalaciones de Vaca Muerta y de la cuenca del Golfo San Jorge no están conectadas a una red robusta: se alimentan con generadores a gas propios o con líneas largas de media tensión. Eso trae problemas específicos para la UPS:

• Variaciones de frecuencia cuando entran o salen cargas grandes, como compresores o bombas, que pueden llevar la entrada fuera de la ventana de tolerancia del equipo.
• Distorsión armónica generada por los variadores de frecuencia de los motores.
• Escalones de carga sobre el generador cuando el rectificador de la UPS arranca de golpe después de un corte.

Una UPS de doble conversión aísla la carga de todo eso, siempre que esté bien configurada: ventana de frecuencia de entrada adecuada, arranque progresivo del rectificador (walk-in) para no castigar al generador y un rectificador de baja distorsión. Cuando algo de esto falla, aparecen las típicas alarmas de red fuera de tolerancia o de bypass no disponible.

Mantenimiento en sitios remotos

El mantenimiento de una UPS en un yacimiento tiene su propia lógica. Cada visita exige permisos de trabajo (PTW), inducciones de seguridad y coordinación con la operación, y el sitio puede estar a cientos de kilómetros de la ciudad más cercana. Eso cambia algunas decisiones:

• La frecuencia de mantenimiento suele ser semestral, por el ambiente y por la criticidad de la carga (lo desarrollamos en cada cuánto hacer mantenimiento a un UPS).
• Conviene tener repuestos críticos en el sitio: ventiladores, fusibles y, en sistemas modulares, un módulo de potencia.
• El monitoreo remoto de la UPS, integrado al SCADA o al DCS por Modbus o SNMP, permite detectar alarmas sin esperar la próxima visita.
• Cada visita tiene que aprovecharse al máximo: mediciones, termografía, prueba de baterías e informe con recomendaciones.

Nuestros ingenieros viajan regularmente a Neuquén, Santa Cruz, Chubut, Mendoza y Salta para puesta en marcha, mantenimiento preventivo y servicio correctivo. El detalle de lo que hacemos en el sector está en UPS y rectificadores para Oil & Gas.

Checklist para especificar una UPS para Oil & Gas

1. Lista de cargas por sistema (DCS, ESD, fuego y gas, SCADA, comunicaciones) con su potencia.
2. Autonomía exigida para cada sistema, según la especificación del operador.
3. Plano de clasificación de áreas y ubicación prevista de la UPS y del banco.
4. Temperaturas mínima y máxima del sitio, y si la sala está climatizada.
5. Altura sobre el nivel del mar.
6. Tipo de alimentación: red, generación propia o ambas.
7. Nivel de redundancia requerido: N+1 o 2N.
8. Tecnología de baterías preferida o exigida.
9. Protocolo de integración con el sistema de control: Modbus, SNMP o contactos secos.
10. Normas y especificaciones técnicas del operador que apliquen al proyecto.