Diseño de Sistemas Industriales HMI

Sistema SCADA y HMI

Por Ing. Douglas Díaz
@d_ottoniel

Definitivamenete la existencia de  sistemas SCADA, acrónimo de Supervisory Control and Data Acquisition, brindan la posibilidad de procesos de producción más precisos, seguros e integrales desde el punto de vista operativo y gerencial de una empresa, pues logran conjuntar aspectos como el control y la supervisión además  de permitir la creación de bases de datos e informes que respaldan la toma de decisiones, entre muchas otras prestaciones que dependerán de las características del software y hardware a implementarse según los requerimientos productivos en múltiples ámbitos como pueden ser cementeras, petroquímicas, embotelladoras,  por citar algunos ejemplos.

Figura 1.Interfaz gráfica desarrollada en Intouch

Algo que resulta muy útil de colocar en perspectiva es el hecho que un HMI "Interfaz Humano Máquina" (por eso de la igualdad de género) es una ventana del proceso, es la parte gráfica del mismo que apoya la labor del operario ya sea a nivel de control o simplemente supervisión. Un HMI es una parte integrante  de un sistema SCADA, aunque hay aplicaciones que pueden manejarse de forma independiente comúnmente llamadas Stand Alone.

Fig.2 Esquema de los elementos de un sistema SCADA.

                                             Fuente: http://hamd.galeon.com

Es mucha la información que en lo que respecta a los HMI puede disponerse actualmente como mucha la terminología y los puntos que son precisos aclarar. Es debido a eso que el propósito de este blog es más bien colocar una situación concreta de aprendizaje respecto al tema y más específicamente en el diseño de la interfaz gráfica a partir de software y hardware de diseño existentes en el mercado. En el enlace mostrado abajo, pueden observarse una amplia gama de fabricantes de software y hardware adaptado exclusivamente para el desarrollo de sistemas SCADA/HMI y que en algunos casos permiten a las personas interesadas en conocer  los productos descargar versiones de software más o menos full  o cómo versiones de prueba para conocer los detalles de la programación y las prestaciones del mismo.

Mantenimiento de plantas de emergencia

Mantenimiento de plantas de emergencia

Por Ing. Douglas Díaz.

d.ottoniel@yahoo.com

La intención de este blog es servir como una referencia útil respecto a las generalidades, normas  y mantenimiento de las plantas eléctricas de emergencia estacionarias y portátiles. No se pretende agotar el tema, sino facilitar un poco las posibilidades para conocerlo y comentar algunos de los muchos aspectos de interés respecto al mismo.

Figura 1. Detalle  de planta de emergencia portátil en proceso de  mantenimiento.

Figura 2. Generador eléctrico de planta de emergencia portátil.



Figura 3. Grupo motor-generador de planta de emergencia portátil.

Temas de importancia.

En esta sección se vinculan enlaces para descargas de documentos de terceros, los cuales han sido revisado para garantizar su confiabilidad. No obstante se recomienda a las personas que harán uso de esta información constrastarla con otras referencias también válidas.

1-) Sobre combustibles fósiles, descripción de plantas de emergencia, motores de combustión

• Apuntes de combustión. ESPOL
• Conceptos sobre combustión
• Manual de mantenimiento de plantas de emergencia IGSA
• La contaminación por compuestos orgánicos

2-) Sobre herramientas, equipos elecrógenos y normativas de seguridad 

• Curso CEDECO Tema 7: Herramientas
• Uso de herramientas.   
• Normativo de seguridad de plantas eléctricas. RepDom
• Generadores portátiles de electricidad. Peligros
• Manual Generador portátil
• NEC COVENIN (enlace reparado)
• Puesta a tierra NEC
• Manual Comparc
• Libro práctico de los generadores Harper

3-) Sobre selección de equipos electrógenos

• Dimensionamiento del grupo electrógeno. Manual CAT
• Grupo electrógeno Cálculo
• Sizing Gensets Cummins
• Power Suite 5.0
• Cálculo interruptor de transferencia

Otros enlaces de interés

1. SSMA Matriz de peligros
2. Plantas eléctricas:  Planelec , Cummins ,  IGSA ,  NORAM , WEG, Diesel part usa , SDMO
3. Portal de la Asociación Española de Productores Petrolíficos
4. Funcionamiento motor de combustión
5. El ciclo diésel
6. Cómo funciona un turbocompresor

Mantenimiento de generadores eléctricos portátiles.

Problemas comunes.

Se presentan a continuación algunos problemas típicos de los generadores de electricidad portátiles (la mayoría a gasolina), bien sea por el paso del tiempo y/o condiciones y usos indebidos por lo usuarios de éstos equipos.

    Figura 4. Corrosión y deterioro en pintura del generador portátil. (Clíc para ampliar la imagen)

Figura 4. Degradación en aislamiento de bobinas de campo en generador portátil. (Clíc para ampliar la imagen)

Figura 5. Suciedad extrema en panel de control y eléctrico de un generador portátil. (Clíc para ampliar la imagen)

 Figura 6. Suciedad interna y conductor cortado en un generador portátil. (Clíc para ampliar la imagen)

Figura 6. Acumulación de polvo en campana trasera (motor end bell) de un generador portátil.(Clíc para ampliar la imagen)


Artículo sobre normas y prácticas de trabajo recomendadas. 

Por Juvencio Molina. 

El uso y aplicación normativo debe ser el caso base. Las normas y prácticas recomendadas recogen miles de años hombre de experiencia profesional y académica y por lo tanto son documentos de alto nivel en su contenido con la particularidad de que abordan los temas desde el punto de vista práctico.

De manera que para el crecimiento profesional es excelente y obligante familiarizarse con el contenido y su aplicación. Igualmente desde el punto de vista legal son la base sobre las cuales deben apoyarse todas nuestras acciones profesionales porque son el elemento de comparación que se usa en las investigaciones cuando ocurren cuestionamientos al proceder profesional.

La aplicación de las normas se facilita en la medida que el profesional adquiere mayor experiencia en el campo de trabajo. Al principio, en la generalidad de los casos, veremos que para cualquier situación se va a querer obtener la solución exacta y empleamos grandes cantidades de horas hombre y esfuerzo de consulta para conseguir una solución satisfactoria... Con el correr de los años vemos que obviando algunos casos y situaciones llegamos a soluciones muy buenas con un mínimo tiempo y de paso aplicamos las mismas normas y prácticas recomendadas. El uso intensivo de esos documentos acelera el proceso de aprender a simplificar las cosas.

Esa capacidad de simplificación la logra el adecuado soporte académico aplicado en el mundo real, el que mueve la industria y en el que se gana o se pierde dinero. En ese mundo se mueven los documentos normativos.

Algunas normativas consideradas en relación a plantas de emergencia.

Algunos aspectos de sumo interés en lo que respecta a normativas vinculadas a las plantas de emergencia, son presentadas en el siguiente mapa mental.

Dimensionamiento y selección de plantas de emergencia mediante Cummins Power Suite.

Se presenta conitnuación un tutorial básico para la utilización  la aplicación en línea del fabricante Cummis que sirve para dimensionar y seleccionar un grupo electrógeno y su interruptor de transferencia.

1-) En primer lugar visita el siguiente enlace:

• Power Suite 5.0  (también se encuentra arriba en el numeral 3 de temas de importancia)

Figura 1-1. Página de inico de Cummins Power Suite. (Clíc para ampliar la imagen)

Desde la página de inicio se debe seleccionar REQUEST A FREE ACCOUNT como se indica en el recuadro azul.

           

Figura 1-2. Ventana de creación de usuario nuevo  Cummins Power Suite. (Clíc para ampliar la imagen)

Una vez seleccionada la opción de requisición de cuenta gratis, aparecerá la ventana de registro de usuario nuevo. Si se desea cambiar el lenguaje de creación de la cuenta se debe seleccionar "español" desde la opción Choose language como se indica en el recuadro azul pequeño.

2-) A continuación se debe de crear una cuenta. Los campos con asterisco son obligatorios y aunque todos son importantes hay que prestar atención especial a los que requieren el código postal (que es diferente a código de área), al nombre y contaseña, ingreso de código de seguridad que debe de introducirse y la aceptación de la política de calidad de Power Suite.

            Figura 1-3. Ventana de registro de usuario nuevo de  Cummins Power Suite. (Clíc para ampliar la imagen)

Una vez se complatan correctamente los cuadros aparece un ventana de confirmación de que la cuenta se ha creado satisfactoriamente (no mostrado en imágenes)

3-) El siguiente paso consiste en seleccionar la pestaña GENSIZE desde el entorno de la aplicación como se indica en el recuadro azul superior. A la derecha se tienen enlaces de importancia a temas relacionados, incluyendo un tutorial de utilización de al aplicación.

                Figura 1-4. Entorno de aplicación Cummins Power Suite. (Clíc para ampliar la imagen)

Dentro de la opción GENSIZE se observan los proyectos que se han creado con anterioridad (ver recuadro azul de la izquierda) y desde Browse ( ver recuadro azul derecho)  se debe seleccionar crear un proyecto nuevo o importar uno ya existente ya que la aplicación permite además de guardar en línea, guardar el proyecto en la compurtadora con una extensión de archivo predefinida.

Figura 1-5.Selección de proyecto nuevo , abrir o  importar proyecto existe. (Clíc para ampliar la imagen)

En este caso se seleccionará la opción de crear un proyecto.

4-) A continuación se deben determinar los siguientes parámetros generales del proyecto que pueden adecuarse según las preferencias del usuario.

Cummins recomienda en "Manual de Aplicación -Conjuntos Generadores Enfriados con líquido" que como mínimo, el conjunto generador debe dimensionarse para suministrar los requerimientos de arranque de la máxima carga  y requerimientos de operación del estado estable del equipo.

         Figura 1-6. Determinación de las especificaciones del proyecto. (Clíc para ampliar la imagen)


Se deben de introducir el nombre del proyecto y los comentarios correspondientes relacionados. 

                      Figura 1-7. Nombre y comentarios del proyecto. (Clíc para ampliar la imagen)

Se describen a continuación los parámetros relacionados al país donde se realiza el dimensionamiento conjunto generador, número de generadores conectados a la red y carga mínima y máxima permitidas en el conjunto generador según se muestra en la figura 11.

  Figura 1-8. Carga mínima y máxima del conjunto generador. (Clíc para ampliar la imagen)

En el primer campo "Project Country" se selecciona desde una lista desplegable, el país donde se ejecuta actualmente el proyecto, en este caso El Salvador.

En el campo "Number of Generator Sets Running in Parallel" se  debe de introducir desde 1 hasta 99 conjuntos generadores que  piensen conectar en paralelo a la red. Cummins define en "Impacto del tamaño de las cargas" Potencia Contínua, que es aquella potencia esperada por el generador si se piensa utilizar en paralelo con la red de alimentación principal y que típicamente es un 70% del rango de la potencia de  Emergencia (o standby) que es la que se considera para este ejemplo y es la que se desea utilizar como respaldo de la fuente de potencia primaria (y que no necesariamente estará en paralelo con la red principal). Este rango de utilización de los conjuntos generadores es el más alto disponible para el generador.

El valor predeterminado de este campo es 1 y es el que se utiliza en este caso. Cummins recomienda que si la carga total es mayor que  la capacidad de un conjunto generador solo, se inserten 2, 3 o más según sea pertinente. Esto podría referirse al hecho de que si se conoce o se ha estimado un valor tentativo del tamaño del grupo generador, este valor supere un valor comercial de equipo electrógeno disponible y sea necesario la operación en paralelo de 2 ó 3 equipos para suplir la potencia estimada.

Por otra parte, Cummins recommienda que si la carga total es más de 1000 kW, podría ser ventajoso poner conjuntos generadores en paralelo para lograr una mayor confiabilidad y flexibilidad de operación. Sin embargo cuando la carga total es de 300 kW o menos, normalmente no es efectivo en costo poner conjuntos generadores en paralelo (aunque es técnicamente realizable).

En el campo "Min. genset Load Allowed, % of Rated capacity"  se debe de introducir el valor mínimos de carga permitida al conjunto generador.  

Operar un conjunto generador bajo carga ligera puede conducir a daño en el motor y reducir la confiabilidad del conjunto generador.

Cummins Power Generation no recomienda operar conjuntos generadores con menos del 30% de la carga nominal (éste es el ajuste predeterminado en GenSize). Se deben usar bancos de carga para complementar las cargas regulares cuando la carga cae abajo del valor recomendado.

Los bancos de carga (resistivos) se usan para reducir o eliminar la “sublimación” o acumulación de carbón al interior de los cilindros de los motores Diesel en grupos generadores de emergencia o respaldo, a causa de la baja o nula carga con que operan.

http://www.bordoni.cl/bancos-de-carga.html

Grupos Electrógenos CRAM menciona además que el funcionamiento del equipo a bajas cargas produce humo, excesivo consumo de aceite, drenaje de aceite por el sistema de escape, dificultad en el arranque, demora en el asentamiento del motor, etc.

Estos efectos desaparecen sometiendo al quipo a cargas mayores del 50% de la capacidad nominal del mismo, durante un periodo prolongado. 

Un conjunto generador no debe operar a menos del 10% de la carga nominal durante ningún periodo prolongado.  Para el ejemplo en desarrollo  se selecciona el 10%.

Para completar el campo "Max. genset Load Allowed, % of Rated capacity"  se parte del criterio establecido en la norma ISO 8528 que limita el factor de carga promedio  durante 24 horas al 70% de la capacidad de placa del generador, aunque los fabricantes pueden sugerir otros factores mayores según sus criterios. La norma no otorga un tiempo de ejecución en el caso de un corte en el suministro eléctrico. Establece también que en esta clase de aplicación no existe margen de sobrecarga, por lo que el valor máximo a seleccionar para este campo será del 100%.  Se utiliza  el 70% para el ejemplo.

Caterpillar, en su "Guía para el dimensionamiento de los motores y generadores en aplicaciones de energía eléctrica"  define al factor de carga de un grupo  electrógeno como un criterio de  clasificación.

Se calcula hallando el   producto de varias cargas:     

Factor de carga = % de tiempo x % de carga 

Dónde:

% de tiempo =  tiempo en carga específica / tiempo de operación total     

% de carga =  carga específica  / carga nominal      

El factor de carga variable típico para una aplicación de emergencia, es según este fabricante el 70%   con un uso en tiempo de entre 50 y 200 horas por año.                                               

-----En conformación------

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