diseño de los sistemas de puesta a tierra y control de los muelles 1

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA Y CONTROL DE LOS
MUELLES 1 Y 2 DE LA REFINERÍA EL PALITO
Por:
Valerie Yexsamir Trujillo Rey
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Electricista
Sartenejas, Octubre de 2011
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA Y CONTROL DE LOS
MUELLES 1 Y 2 DE LA REFINERÍA EL PALITO
Por:
Valerie Yexsamir Trujillo Rey
Realizado con la asesoría de:
Tutor académico: Prof. Virgilio de Andrade
Tutor Industrial: Ing. Gerardo Lanza
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Electricista
Sartenejas, Octubre de 2011
i
DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA Y CONTROL DE LOS
MUELLES 1 Y 2 DE LA REFINERÍA EL PALITO
REALIZADO POR:
VALERIE YEXSAMIR TRUJILLO REY
RESUMEN
En el presente informe de pasantías se plantea y se presentan los resultados de la etapa de
diseño del proyecto de automatización de los muelles 1 y 2 de la Refinería El Palito (REP),
reactivados actualmente luego de 10 años de encontrarse fuera de servicio. Para ello se
emplearán cuatro PLC (controladores lógicos programables), destinados a controlar los
sistemas de parada de emergencia, control de incendio y control de los brazos de carga de
cada uno de los muelles. Es importante destacar que los PLC son equipos muy sensibles a las
interferencias electromagnéticas debido a que manejan señales muy pequeñas de tensión y
corriente, es necesario diseñar una puesta a tierra con una impedancia muy baja que garantice
el correcto funcionamiento de los equipos. Debido a la ubicación de los PLC será implantada
en el lecho marino y estará conformada por
barras de grafito material resistente a la
corrosión, cantidad es la necesaria para conseguir la resistencia requerida según las normas
PDVSA en sistemas que posean PLC. Cada uno de los controladores necesita tener una
programación según las necesidades de cada uno de los sistemas para definirla se realizaron
matrices causa efecto y diagramas lógicos que permitiesen establecer las tareas secuenciales
de cada uno de los PLC. Por otro lado, por ser sistemas de seguridad deben poseer un sistema
de potencia ininterrumpida por lo que se empleará un banco de baterías de níquel-cadmio con
tecnología FNC (tecnología de fibras estructuradas) ideal para ambientes corrosivos y con una
vida útil mayor que la de otras baterías industriales.
ii
A mis Padres por darme el ser y luego apoyarme
a lo largo de mi vida.
Por ser las personas que confiaron en mi
cuando ni siquiera yo tenía las fuerzas para hacerlo.
iii
AGRADECIMIENTOS
En primer lugar a Dios por regalarme la vida más maravillosa que he podido tener y poner
siempre a mi lado a personas muy especiales que me han ayudado en mi camino. Gracias por
todos esos milagros que solo tú me podías conceder.
A mi Padre Antonio Trujillo por ser un ejemplo de fortaleza, constancia y trabajo. Por
educarme con el ejemplo de que el hombre es del tamaño del compromiso que se le presente.
Gracias por su apoyo incondicional y sus palabras de ánimo en los momentos ideales.
A mi madre Carmen Cecilia Rey por estar a mi lado en cada paso de mi vida y llevarme
siempre de la mano y no permitirme caer. Gracias porque en los momentos de mayor
dificultad nunca me sentía sola porque sabía que ella y yo contra el mundo.
A mi hermanita Karla Trujillo por apoyarme de esa manera tan especial que tiene para
hacerlo porque aun en silencio siempre estás ahí para mí y por compartir noches de trasnocho
entre cartones y hojas de cálculos.
A mi abuela Delia Rey por ser mi segunda mama por su apoyo sin medida y siempre
mantenerme en sus oraciones ese es el mayor regalo.
A mi novio Gerardo Santana por ser mi compañero, mi amigo y ahora mi colega por su apoyo
incondicional en las buenas y en las malas, por siempre anteponer mi bienestar al suyo y hacer
todo lo posible por verme sonreír.
A las familias Trujillo Hernández, Joya Rey, Benítez Trujillo, Gómez Astorga, Rodríguez
Joya y Joya Rincón por formar la gran familia a la que pertenezco y que me ha apoyado en
todo momento.
A mis amigos que hicieron de mi viaje por la universidad uno de los mejores tiempos de mi
vida: Rosa, Luis M, Daniel, Karina, Pedro, Guillermo, Javier, Shayla, Luis V, Ernesto, Luisa,
Arno, David entre muchos otros gracias por siempre estar allí.
A mi tutor académico el Profesor Virgilio De Andrade por toda su dedicación a mi trabajo sin
él este libro no habría llegado a feliz término y a mi tutor industrial Ingeniero Lanza por
darme esta maravillosa oportunidad. Al Ingeniero Iván Conde por mostrarme el mundo
laboral y por todas sus valiosas enseñanzas.
A todo el personal del departamento de AIT en PDVSA El Palito por hacerme sentir rodeada
de amigos a lo largo de mi pasantía.
Por último gracias a duquesita por acompañarme en mis noches de trasnocho calentándome
los pies.
iv
ÍNDICE GENERAL
INTRODUCCIÓN.....................................................................................................................1
PRESENTACIÓN DE LA EMPRESA.....................................................................................6
1.1 Reseña de la empresa............................................................................................................6
1.2 Misión de la Empresa............................................................................................................6
1.3 Estructura Organizativa de la empresa..................................................................................7
1.4 Descripción del Departamento en el que se realizó la Pasantía............................................7
PUESTA A TIERRA..................................................................................................................9
2.1 Sistema de puesta a tierra......................................................................................................9
2.2 Conceptos básicos de un sistema de puesta a tierra............................................................12
2.3 Elementos sistema puesta a tierra ......................................................................................13
2.4 Normativa para puesta a tierra de instrumentación ............................................................14
2.5 Diseño de puesta a tierra ....................................................................................................18
2.6 Observaciones para el diseño de puesta a tierra para sala de gabinetes en los muelles 1 y 2
REP ..........................................................................................................................................19
2.7 Resistividad del lecho marino ...........................................................................................20
2.8 Material a utilizar para los electrodos ................................................................................21
2.9 Cálculo de puesta a tierra ...................................................................................................23
2.9.1 Barra simple vertical .......................................................................................................24
2.9.2 Electrodos en paralelo .....................................................................................................25
2.9.3 Electrodos paralelos ........................................................................................................27
v
2.10 Propuesta final ..................................................................................................................28
SISTEMA DE PARADA DE EMERGENCIA Y SISTEMA DE CONTROL DE
INCENDIO..............................................................................................................................29
3.1 Reseña histórica .................................................................................................................29
3.2 Controlador lógico programable (PLC) .............................................................................30
3.2.1 Ventajas del uso del PLC ...............................................................................................32
3.3 Funcionamiento PLC .........................................................................................................33
3.4 Módulos principales que conforman un PLC ....................................................................35
3.4.1 Fuente de alimentación ...................................................................................................35
3.4.2 Unidad Central de Proceso .............................................................................................35
3.4.3 Entradas-Salidas .............................................................................................................35
3.5 PLC ControlLogix..............................................................................................................36
3.6 Descripción de los PLC a utilizar para el SPE y SCI.........................................................37
3.7 Descripción del SPE y SCI ................................................................................................39
3.8 Instrumentación asociada al SPE y SCI .............................................................................39
3.9 Conexionado de SPE y SCI ...............................................................................................41
3.10 Programación del PLC .....................................................................................................42
3.10.1 Matrices causa efecto ....................................................................................................43
3.10.2 Simbología en diagramas lógicos .................................................................................44
3.11 Premisas empleadas para la realización de matrices causa efecto y diagramas lógicos...45
3.12 Diagramas de lazo de los instrumentos ............................................................................49
vi
COMUNICACIÓN ENTRE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES............53
4.1 Bus de campo .....................................................................................................................53
4.2 ControlNet ..........................................................................................................................13
4.3 Ethernet ..............................................................................................................................53
4.4 Fibra óptica ........................................................................................................................55
4.5 Descripción de los PLC .....................................................................................................56
4.6 Comunicación entre los PLC .............................................................................................57
4.7 Propuesta ............................................................................................................................58
SISTEMA DE POTENCIA ININTERRUMPIDA...................................................................61
5.1 Sistema de Potencia Ininterrumpida para los sistemas de seguridad................................. 61
5.2 Requerimiento para el banco de baterías............................................................................62
5.3 Tipo de baterías ..................................................................................................................63
5.4 Baterías de níquel-cadmio con tecnologia FNC ................................................................65
5.5 Calculo banco de baterías...................................................................................................66
5.6 Confirmación de rendimiento de baterías ..........................................................................70
5.7 Cargador de baterías ...........................................................................................................71
5.8 Caída de tensión en el cable................................................................................................72
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................................76
REFERENCIAS BILIOGRÁFICAS.......................................................................................80
ANEXO A: “Normas de diseño e instalación de los sistemas de puesta a tierra en centrales
Telefónicas y estaciones de transmisión” ................................................................................82
vii
ANEXO B: Ubicación sala de gabinetes en puente de acceso a los muelles 1 y 2 Refinería El
Palito. .......................................................................................................................................89
ANEXO C:Fragmento documento PDVSA N°01812GIBC50200 “Estudio de hincabilidad y
capacidad de carga de los pilotes”. ..........................................................................................91
ANEXO D:“Resumen norma ISA-S5.1” .................................................................................95
ANEXO E: Minuta reunión para definir lógica de control de los sistemas de parada de
emergencia y control de incendio. ...........................................................................................97
ANEXO F: Matrices causa efecto y diagramas lógicos asociados a los sistemas de parada de
emergencia y control de incendio.
...........................................................................................100
ANEXO G: Diagramas de lazo para instrumentación asociada a los muelles 1 y 2 de la
Refinería El Palito ..................................................................................................................117
ANEXO H: Plano de recorrido de fibra óptica desde la sala de gabinetes hasta la sala de
control en el terminal marino. ................................................................................................123
ANEXO I: Cálculo de carga de baterías a tensión reducida ..................................................125
viii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2.1 Perfil del suelo promedio en la zona donde se requiere implantar la puesta a
tierra..........................................................................................................................................20
Tabla 2.2 Tipos de suelo con su respectiva resistividad promedio.......................................... 20
Tabla 2.3 Características de electrodo comercial de grafito usado para el diseño de puesta a
tierra..........................................................................................................................................23
Tabla 2.4 Datos para el cálculo de la resistencia de puesta a tierra en el caso de usar un único
electrodo vertical.......................................................................................................................24
Tabla 2.5 Valores de resistencia de puesta a tierra para diferentes longitudes de barra...........24
Tabla 2.6 Datos para el cálculo de la resistencia paralela de puesta a tierra.............................26
Tabla 2.7 Comportamiento de la resistencia de puesta a tierra al aumentar el número de
electrodos..................................................................................................................................26
Tabla 2.8 Datos para el cálculo de la resistencia paralela de puesta a tierra.............................27
Tabla 2.9 Comportamiento de la resistencia de puesta a tierra al aumentar el número de
electrodos .................................................................................................................................28
Tabla 3.1 Distribución de los módulos del PLC encargado del control del SPE......................38
Tabla 3.2 Distribución de los módulos del PLC encargado del control del SCI......................38
Tabla 3.3 Listado de instrumentos asociados al SPE y SCI .....................................................40
Tabla 3.4 Simbología empleada para la realización de diagramas lógicos del SPE y SCI ......44
Tabla 3.5 Asignación de señal en el PLC de instrumento en los diagramas de lazo ...............50
Tabla 3.6 Asignación de punto en el DCS de instrumento en el diagrama de lazo .................50
Tabla 3.7 Señales empleadas en el diagrama de lazo ..............................................................51
Tabla 4.1 Descripción de los PLC encargados del control de los brazos de carga ..................56
ix
Tabla 4.2 Distancias para la comunicación entre brazos de carga y muelles ..........................58
Tabla 4.3 Sistemas a administrar por el switch ........................................................................59
Tabla 5.1 Tabla comparativa de los tipos de baterías...............................................................63
Tabla 5.2 Resumen comparativo entre los tres tipos de baterías..............................................63
Tabla 5.3 Carga que debe suplir el sistema de potencia ininterrumpida ante una falla en el
suministro eléctrico...................................................................................................................67
Tabla 5.4 Carga adicional a suplir por el sistema de potencia ininterrumpida en parada de
emergencia ante una falla en el suministro eléctrico. ..............................................................67
Tabla 5.5 Carga adicional a suplir por el sistema de potencia ininterrumpida en situación de
incendio o fuga de gas ..............................................................................................................67
Tabla 5.6 Consumo total de las cargas asociadas al sistema de potencia ininterrumpida .......68
Tabla 5.7 Cálculo del número de celdas a emplear en el banco de baterías ............................70
Tabla 5.8 Datos nominales del cargador de baterías ................................................................72
Tabla 5.9 Corrientes nominales para diferentes calibres .........................................................73
Tabla 5.10 Distancias para realizar el cálculo de la caída de tensión respectivas ...................73
Tabla 5.11 Caída de tensión entre el banco de baterías y los instrumentos en campo ante
funsionamiento con el sistema de respaldo ..............................................................................75
x
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Organigrama de la empresa.......................................................................................8
Figura 2.1 Corrientes inducidas al conectar en tomas diferentes de tierra equipos de control
pertenecientes al mismo sistema...............................................................................................10
Figura 2.2 Inyección de corriente en un punto y recolección por el otro..................................11
Figura 2.3 Equipotenciales y perfil de tensión por una inyección de corriente a tierra ...........11
Figura 2.4 Comportamiento del potencial a tierra de la superficie al aumentar la distancia ...13
Figura 2.5 Efecto sobre un electrodo adyacente al hacer circular corriente por el otro ...........13
Figura 2.6 Diferentes configuraciones de electrodos de puesta a tierra ...................................14
Figura 2.7 Esquema de conexión de equipos a la puesta a tierra .............................................16
Figura 2.8 Detalle de conexión para sistemas alimentados por un rectificador .......................16
Figura 2.9 Ejemplo de voltajes inducidos por descarga atmosféricas ante la existencia de
electrodos aislados ...................................................................................................................17
Figura 2.10 Apariencia de un electrodo de grafito comercial para sistemas de puesta a
tierra..........................................................................................................................................22
Figura 2.11 Relación entre la resistencia de puesta a tierra obtenida con un electrodo
horizontal y su longitud ............................................................................................................25
Figura 2.12 Comportamiento de la resistencia de puesta a tierra.............................................26
Figura 2.13 Esquema de conexión de barras paralelas.............................................................27
Figura 3.1 PLC ControlLogix Allen-Bradley utilizado comunmente en sistemas que necesiten
controlar procesos secuenciales ...............................................................................................31
Figura 3.2 Esquema funcional simplificado del funcionamiento de un PLC...........................32
Figura 3.3 Diagrama de flujo detallado funcionamiento de un PLC........................................34
xi
Figura 3.4 Módulos de comunicación familia ControlLogix....................................................36
Figura 3.5 Esquema de comunicación del controlador del SPE y SCI.....................................37
Figura 3.6 Esquema de conexionado de los módulos ..............................................................42
Figura 3.7 Matriz causa efecto .................................................................................................47
Figura 3.8 Diagrama de lógica..................................................................................................48
Figura 3.9 Diagrama de lazo.....................................................................................................52
Figura 4.1 Tipos de topología controlnet..................................................................................54
Figura 4.2 Red Ethernet en planta industrial.............................................................................57
Figura 4.3 Módulo repetidor de controlNet..............................................................................58
Figura 4.4 Módulo de fibra óptica............................................................................................59
Figura 4.5 Topología red de datos............................................................................................60
Figura 5.1 Esquema de conexión del sistema de potencia ininterrumpida para circuitos de
control.......................................................................................................................................62
Figura 5.2 Ciclo de trabajo del sistema de potencia ininterrumpida.........................................69
Figura 5.3 Tiempo de carga de las celdas para diferentes voltajes de recarga con una
intensidad I5..............................................................................................................................71
xii
LISTA DE SÍMBOLOS
Símbolo
Significado
Unidad
a
Radio de barra
m
metro
d
Distancia entre electrodos
m
metro
I
Corriente
A
amperio
I5
Intensidad de descarga de cinco horas
A
amperio
Ie
Corriente a través del electrodo
A
amperio
In
Corriente nominal de la carga
A
amperio
L
Longitud de barra
m
metro
n
Número de electrodos
r
Radio de cable
m
metro
R
Resistencia
Ω
ohm
t
Tiempo
h
hora
V
Voltaje
V
voltio
Vn
Voltaje nominal en la carga
V
voltio
Vs
Voltaje inducido en la superficie
V
voltio
Símbolo
Significado
Unidad
ρ
Resistividad
Ω.m
xiii
ohm.metro
LISTA DE ABREVIATURAS
Abreviatura
Significado
AIT
Automatización, informática y telecomunicaciones.
CP
Carga permanente.
CPE
Carga adicional parada de emergencia.
CIG
Carga adicional ante incendio o fuga de gas.
CPU
Central processing unit (Unidad central de proceso).
DCS
Distributed Control System (Sistema de control distribuido).
FNC
Fibre structured technology (Tecnología de fibras estrucuradas).
HMI
Human machine interface (Interfaz hombre máquina).
ISA
International Society of Automation (Sociedad internacional de
automatización).
PLC
Programable logic controller (Controlador lógico programable).
PDVSA
Petróleos de Venezuela sociedad anónima.
RAMPA
Reparación y adecuación de los muelles de la refinería El Palito.
REP
Refinería El Palito.
RPT
Resistencia de puesta a tierra.
SPE
Sistema de parada de emergencia.
SCI
Sistema control de incendio.
VS
Válvula solenoide.
xiv
1
INTRODUCCIÓN
En la actualidad la Refinería El Palito cuenta con la infraestructura de cuatro muelles
ubicados en su parte norte. Sin embargo solo dos de ellos, se encuentran en funcionamiento, y
son los que permiten el acceso de buques provenientes de cualquier zona de la costa
venezolana o de otros países a través del mar Caribe. A través de estos muelles ocurre la
llegada de crudo y la salida de productos procesados tales como gasolina, diesel, kerosén, jet
fuel, lubricantes, isobutano entre otros que permiten el abastecimiento de toda el área central
del país y ciertas exportaciones.
El abastecimiento de los buques se realiza por medio de seis brazos de carga ubicados
en cada uno de los muelles. Estos poseen un mecanismo que permite conectar cada una de las
tuberías de proceso provenientes del sector de la refinería conocido como Movimiento de
Crudo y Producto (sector encargado del almacenado de productos procesados) al interior de
los buques.
Los muelles dispuestos para la recepción de buques deben tener la capacidad de
mantener los buques fijos para una correcta extracción de crudo y descarga de productos; para
prevenir derrames y posibles colisiones con la estructura del muelle. Para ello a lo largo del
muelle se encuentran instalados ocho ganchos de amarre accionados por motores trifásicos
distribuidos de la siguiente manera: dos para soportar la carga de proa, dos la de popa y cuatro
para sostener el cuerpo central del buque. Además el muelle tiene instalados tres estructuras
elásticas en sus bordes para amotiguar posibles colisiones.
En la actualidad los Muelles 1 y 2 de la Refinería el Palito se encuentran fuera de
servicio debido a que el 17 de Enero de 2000, durante una maniobra de desatraque de
emergencia, el Buque Tanquero Bárbara Palacios derribó el pilote Noroeste junto con la
pasarela de acceso y golpeó severamente la plataforma de carga del Muelle 1, ocasionando un
desplazamiento permanente de la plataforma en sentido horizontal, deformaciones
permanentes en los pilotines soportes de la plataforma, rotura de la viga soporte y del brocal
en el puente de acceso a la plataforma, daños en tres brazos de carga, desplazamiento y
deformaciones en las tuberías mecánicas y rotura de tuberías de electricidad e
instrumentación, quedando en consecuencia, fuera de operación el referido Muelle 1.
2
Por su parte, las maniobras en el Muelle 2 eran riesgosas y de difícil operación, debido a
que se disponía de un solo pilote principal erguido. Para el año 2000 se hizo una evaluación de
la estructura de los sistemas de atraque y de amarre del muelle 2 usando la normativa
internacional vigente. Dicha evaluación reveló que la estructura original no puede recibir buques
de la capacidad esperada.
Los accidentes mencionados no pudieron ser evitados por la ausencia de sistemas de
automatización y control en los muelles. Esto impidió al personal de operaciones de Terminal
Marino (Nodo del Sistema de control Distribuido) visualizar en tiempo real variables de
posición del Buque respecto al muelle, velocidad de aproximación necesarias para controlar
dichas operaciones y evitar la ocurrencia de daños a las plataformas.
Con la finalidad solventar los daños ocasionados a los Muelles 1 y 2, se propuso la
ejecución del proyecto RAMPA (Reparación y Adecuación de los Muelles Refinería El Palito),
en el cual se incluyen estudios, servicios de inspección, ingeniería, procura y construcción
necesarios para restituir las condiciones de operatividad y mejorar el rendimiento, la
confiabilidad y seguridad operacional de ambos muelles.
En la actualidad se está ejecutando el proyecto RAMPA con el diseño por parte de los
Ingenieros de PDVSA y la ejecución de la obra en el área civil, eléctrica y de instrumentación
por parte de la contratista HCL-Servimont Alianza.
Planteamiento del problema
Los Muelles 1 y 2 de la refinería el Palito requieren una infraestructura en la cual
converja la seguridad, automatización y control de todos los procesos que en ella se realizan
para mejorar su eficiencia y colocarlos a la vanguardia de la tecnología de puertos marinos. Es
importante resaltar que por ser un lugar de embarque y desembarque de hidrocarburos la
seguridad debe ser la principal filosofía de operación, debido al alto nivel de toxicidad y fácil
combustión de los productos que en ella se manejan.
Para la seguridad en los muelles de los operadores, personas que laboran en los
buques y equipos, es necesario el diseño de dos sistemas principales para el control de
procesos: el Sistema de Parada de Emergencia (SPE) y el Sistema Contra Incendio (SCI). Este
diseño se debe realizar a nivel de control, automatización, protección e instrumentación para
su correcta implantación.
3
Por otro lado, la sala de gabinetes que se encuentra en el puente de acceso a los
muelles, donde se hallarán los dispositivos de control y telecomunicaciones, requiere del
diseño de una puesta a tierra para evitar sobretensiones e interferencias en los equipos de
control. Esta se implantará en el lecho marino debido a la cantidad de recursos que requeriría
el cableado de puesta a tierra hasta un punto en tierra firme
Es importante destacar que los sistemas de seguridad deben estar respaldados por un
sistema de potencia ininterrumpida, por lo que es necesario el uso de un rectificador y un
banco de baterías que cubra con la demanda de todos los instrumentos, bajo los parámetros de
diseño establecidos por la normas PDVSA. Por lo tanto se hace necesario calcular la
capacidad del banco de baterías y el rectificador asociado y diseñar el conexionado para una
correcta puesta en marcha de los equipos.
Los muelles contarán con cuatro PLC que se encargarán de controlar el sistema de los
brazos de carga tomando en cuenta los estados de el Sistema de Parada de Emergencia y el
Sistema Contra incendio. Cada uno de los PLC, aunque poseen autonomía en el control de
sus variables, necesitan estar interconectados para el correcto flujo de información. Esto
aumentará la eficiencia y seguridad en los muelles.
Justificación
En los últimos años se ha llevado a cabo un plan de acción llamado PDVSA 20062012 encargado de mejorar la producción del sector petrolero nacional, este plan contempla la
adaptación de las refinerías de Puerto La Cruz, El Palito y Amuay para el procesamiento de
crudos pesados y extra pesados. En específico la refinería el palito contempla la instalación de
una unidad de Conversión profunda. Cuando el plan PDVSA 2006-2012 se desarrolle en su
totalidad va a aumentar la entrada de crudo a la refinería y por ende la salida de productos
procesados. Esto traerá como consecuencia la necesidad de reactivar los muelles 1 y 2 para
futuras exportaciones; abriendo así nuevas ventanas para la salida de productos.
Por otro lado, en la actualidad y desde hace 10 años, los muelles 3 y 4 suplen todas las
salidas de producto y entrada de crudo a la refinería, lo que trae como consecuencia la
necesidad de un mantenimiento y revisión de estos, debido a su uso excesivo e
ininterrumpido.
4
Por todas las razones planteadas se presenta como una necesidad para el sector
petrolero nacional un proyecto que permita poner en funcionamiento los Muelles 1 y 2 de la
Refinería El Palito. Este plan debe contemplar todas las necesidades de un puerto marino en
las áreas de protección, automatización, control y telecomunicaciones, para que la
infraestructura diseñada y ejecutada sea eficiente y perdurable en el tiempo.
En los últimos años se han presentado problemas con los equipos electrónicos al ser
conectados al sistema de puesta a tierra de grandes Industrias. En especial en el
funcionamiento de los PLC se evidencian fallas importantes en la recepción de datos. Esto
ocurre por estar conectados a puestas a tierra de: motores grandes, máquinas soldadoras,
contactores con cargas electromagnéticas, etc. Es por esto que es necesario un puesta a tierra
para instrumentación, que garantice el correcto funcionamiento de los sistemas de seguridad
evitando falsas alarmas y escenarios de peligro no detectados.
Los Sistemas de Seguridad en La Refinería El Palito se ven en la necesidad de estar
alimentados por un sistema de potencia ininterrumpida que les permita seguir en
funcionamiento ante una falla eléctrica. Esto es necesario debido a que resguardan procesos
en los que intervienen productos altamente inflamables que pueden ser causantes de
escenarios de peligro que ponen en riesgo vidas humanas, el equilibrio ambiental y costosas
infraestructuras. Por lo tanto, es necesario dimensionar correctamente el sistema de potencia
ininterrumpida.
En la actualidad,
la automatización de las industrias se encuentra basada en la
filosofía de interconectar los elementos de control para que exista un flujo de información
continuo. Esto permite mejorar la eficiencia y seguridad en los procesos, y además se tiene el
valor agregado de poder utilizar variables de un PLC en la lógica de otro. Es necesario
entonces encontrar el medio de comunicación más adecuado para realizar la comunicación
entre los cuatro PLC que serán implantados.
Los sistemas de control actuales tienden a jerarquizar, distribuir y redundar sus
funciones, por lo que son del tipo distribuido (DCS). Estos se caracterizan por la integración
de las aplicaciones y la ubicación distribuida de los datos. En la refinería El Palito
actualmente se cuenta con el DCS I/A Foxboro, por lo que se debe integrar los nuevos
elementos de control implantados en los Muelles al sistema de control distribuido existente.
5
Objetivo general
Establecer parámetros de diseño para la automatización, protección, puesta a tierra y
control de los Muelles 1 y 2 de la Refinería El Palito.
Objetivos específicos

Interpretar planos eléctricos y de control de los muelles 1 y 2 y el sistema de
control distribuidos de la refinería.

Verificar las fuentes (rectificador y banco de baterías) y cableado del sistema
de potencia ininterrumpido de la Sala de Gabinetes.

Diseñar el sistema de puesta a tierra de los equipos electrónicos ubicados en la
Sala de Gabinetes.

Definir las lógicas de control de los Sistemas de Parada de Emergencia y
Control de Incendio.

Realizar los diagramas de interconexión de los instrumentos (diagramas de
lazo) que forman parte de los Sistemas de Parada de Emergencia y Control de
Incendio.

Diseñar la comunicación entre los cuatros PLC a implementar (Sistema de
Parada de Emergencia, Sistema Contra Incendio y Control de los Brazos de
carga de cada uno de los Muelles).

Integrar los sistemas de automatización y control al sistema de control
distribuido.
CAPÍTULO I
PRESENTACIÓN DE LA EMPRESA
1.1 Reseña de la empresa
La Refinería El Palito está ubicada en las costas del estado Carabobo y procesa
actualmente un promedio de 140 mil barriles de crudo por día. Este complejo de PDVSA se
encarga del suministro de combustible al centro occidente del país. Además, entre sus clientes
internacionales directos se incluyen empresas procesadoras de energía eléctrica y también la
costa este y oeste de Estados Unidos y el Caribe.
El Palito entrega los productos requeridos por la Región Central de nuestro país, a
través de un sistema de bombas y poliductos que cubren una extensión de más de 200
kilómetros. Los productos refinados en El Palito son almacenados, vendidos y despachados a
través de las plantas de distribución El Palito, Yagua y Barquisimeto
En la actualidad la Refinería cuenta con la infraestructura de cuatro muelles ubicados
en la parte norte de la refinería pero solo dos se encuentran en funcionamiento, estos permiten
el acceso de buques provenientes de cualquier zona de la costa venezolana o de otros países a
través del mar Caribe. Permitiendo la llegada de crudo y la salida de productos destilados
tales como gasolina, diesel, Kerosén, Jet Fuel, lubricantes, isobutano entre otros que permiten
el abastecimiento de toda el área central del país y ciertas exportaciones.
1.2 Misión de la Empresa.
Garantizar el proceso de refinación y valorización de los hidrocarburos de la Refinería
El Palito, asegurando la continuidad del negocio y la confiabilidad de las operaciones
cumpliendo con la normativa de seguridad, protección al ambiente y la salud.
7
1.3 Estructura Organizativa de la Empresa.
La Refinería El Palito, se encuentra formada por cuatro (04) nominas: Nómina
ejecutiva, Nómina Mayor, Nómina Menor y Nómina Diaria; al mismo tiempo existe personal
en condiciones laborales de tipo permanente y temporal y personal que ingresa a través de
contratistas y cooperativas.
Por su parte la estructura de la refinería está conformada por quince gerencias con sus
respectivas superintendencias: Las medulares, que comprenden Operaciones, Técnica y
Mantenimiento, y las restantes: Recursos Humanos, AIT (Automatización, Informática, y
Telecomunicaciones), Finanzas, Ambiente, Seguridad, Legal, Salud, Materiales, Servicios
Logísticos, Auditoria, Pérdida y Control de Perdida (PCP), Desarrollo Social y Asuntos
Públicos.
1.4 Descripción del Departamento en el que se realizó la Pasantía.
La pasantía fue desarrollada en la Gerencia de AIT encargada de la plataforma
tecnológica de la Refinería. Esta se encuentra conformada por tres Superintendencias:
Automatización, Informática, y Telecomunicaciones. Automatización se encarga de la
medición y control de las variables de procesos; Informática de desarrollar, adquirir,
implementar, mantener las bases de datos y los sistemas de información que requiere la
empresa; Telecomunicaciones vela por el buen funcionamiento y mantenimiento de los
sistemas de comunicación.
Este proyecto se realizó específicamente en la Superintendencia de Automatización,
encargada de Preservar la función de la plataforma AIT mediante el mantenimiento detectivo,
predictivo, preventivo y correctivo oportuno a fin de dar continuidad operativa a los servicios
prestados por PDVSA, minimizando las interrupciones de los servicios e incrementando su
disponibilidad, para evitar perdida de producción directa o indirecta que pueda ocasionar
incrementos en el costo de los productos generados y comercializados. En la figura 1.1 se
puede observar el organigrama de la empresa.
8
Figura 1.1 Organigrama de la empresa.
CAPÍTULO II
PUESTA A TIERRA
2.1 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
Los sistemas de puesta a tierra tienen como fin principal conseguir que en las
instalaciones, edificios y superficies no existan tensiones peligrosas y al mismo tiempo
permitir el paso a tierra de las corrientes de fallas ó las de descargas de origen atmosférico.
La puesta tierra se establece principalmente para limitar las tensiones que se puedan
presentar en un momento dado en las partes metálicas que constituyen la instalación y
asegurar que las protecciones actúen. La puesta a tierra bien diseñada permite mantener los
valores de tensión de paso (diferencia de potencial entre dos puntos de un terreno que pueden
ser tocados por los pies de una persona) y tensión de contacto (tensión a la que puede verse
sometida el cuerpo humano al estar en contacto con alguna estructura metálica puesta a tierra
teniendo los pies en el terreno) en valores admisibles y seguros para el cuerpo humano.
Además el sistema de puesta a tierra debe diseñarse de manera que minimice el ruido e
interferencia que podría alterar los registros de baja tensión que manejan los equipos de
automatización y control.
Es importante destacar que como ruido se conoce a todas las corrientes o tensiones que
son extrañas a la señal de interés. Las tensiones parásitas aparecen en el funcionamiento
básico de los equipos electrónicos o resultan del uso inadecuado del circuito asociado a ellos.
Los efectos de ruido conviene reducirlos al mínimo a fin de caracterizar las señales con la
mayor precisión posible y permitir la amplificación de las señales de interés [1]. El ruido
introducido en los circuitos prácticos se debe frecuentemente a tensiones de señales parasitas
acopladas al circuito desde sus alrededores. La fuente más común de ruido proviene de los
campos eléctricos y magnéticos de 60 Hz originados en la red eléctrica de potencia. Estas
señales inducidas reciben el nombre de zumbido porque en los amplificadores conectados a
un altavoz se percibe un tono de baja frecuencia. Otra captura de corrientes parasitas puede
deberse a los campos inducidos por equipos electrónicos, motores eléctricos, descargas
atmosféricas etc. [1].
10
Para prevenir los efectos del ruido en equipos de control es conveniente blindar
aquellas partes del circuito en las que el nivel de la señal es bajo y donde, en consecuencia, las
tensiones de ruido son más molestas [1]. Un blindaje es una superficie metálica dispuesta
entre dos regiones del espacio que se utiliza para atenuar la propagación de los campos
eléctricos y magnéticos [2].
Por otro lado, según las normas PDVSA y sus filiales se debe colocar en el interior del
edificio una barra colectora de cobre con una leyenda indicativa, que es de uso exclusivo para
el sistema de puesta a tierra de electrónica y control [3]. Esto es consecuencia de que cuando
se conectan varios dispositivos electrónicos, el sistema debe conectarse a tierra en un solo
punto porque si se conectan en múltiples tomas se pueden originar acoplamientos nocivos y
corrientes circulatorias apreciables [1].
Según se ilustra en la figura 2.1 es importante que todo el sistema esté conectado a
tierra en un punto único, debido a que si se pone a tierra cada uno por separado tal como
indican las líneas punteadas en el circuito podrán inducirse corrientes intensas A y B que
podrán afectar el funcionamiento de los equipos. Cuando se conecta entre sí varios
componentes electrónicos para llevar una señal de unas unidades a otras de utiliza cable
blindado (apantallado). El blindaje consiste en un conductor conectado a tierra y otro
conductor denominado vivo y es el que transmite la señal [1].
Figura 2.1 Corrientes inducidas al conectar en tomas diferentes de tierra equipos de
control pertenecientes al mismo sistema [1].
La tierra es un material bastante complejo, de la cual cabe destacar dos características
contradictorias: la primera es que puede considerarse un conductor eléctrico muy pobre, si se
le compara con la mayoría de los metales, lo que dificulta el transporte de la corriente
eléctrica [4]. Sin embargo si se dispone de un área muy extensa para realizar la conducción,
como ocurre generalmente, se obtiene una baja resistencia como se puede comprobar en la
siguiente ecuación:
11
(2.1)
De lo anterior se puede concluir que la corriente utilizará toda el área transversal
disponible para propagarse y su comportamiento no corresponde a un modelo circuital sino a
un modelo de distribución de campos, donde las líneas de corriente coinciden con las de
campo eléctrico. Se puede observar en la figura 2.2 la inyección de corriente en el punto A y
su recolección en el punto B o viceversa.
Figura 2.2 Inyección de corriente en un punto y recolección por el otro [4].
La presencia de dos puntos de puesta a tierra hará que en la superficie del suelo
aparezcan voltajes entre puntos no localizados sobre la misma equipotencial como se puede
observar en la figura 2.3. Si esas tensiones son suficientemente altas las personas e
instalaciones podrían entrar en contacto con tensiones peligrosas [4], lo que produce salidas
de operación, averías de equipos y daños al personal.
Figura 2.3 Equipotenciales y perfil de tensión por una inyección de corriente a tierra [4].
12
La resistencia de puesta a tierra máxima en sistemas de control según las normas
PDVSA y sus filiales debe ser de menor o igual a un ohm para sistemas de control y
automatización. Si por algún motivo no se alcanza la resistencia adecuada con la
configuración sugerida, se debe modificar la configuración de puesta a tierra hasta lograr ese
requerimiento, con el objeto de no comprometer el buen funcionamiento de los equipos.
En resumen un sistema de puesta a tierra mal diseñado puede causar: operaciones
erráticas de los equipos, ruidos en las señales y circuitos, fallas prematuras de componentes y
problemas de seguridad eléctrica.
2.2 Conceptos básicos de un sistema de puesta a tierra [5].

Sistema de Puesta a tierra: Conjunto de elementos que permiten hacer un contacto
eléctrico conductivo entre el suelo y un equipo o parte de este, instalado fuera del
suelo.

Puesta a Tierra: Unión intencional o casual mediante la cual se une un equipo o
conductor a tierra.

Resistividad: resistencia que se obtiene en un centímetro cúbico de cualquier sustancia
al hacer circular una corriente a través de ella.

Equipotencialidad: efecto de colocar todos los puntos asociados al sistema de puesta a
tierra interconectados esto tiene como objetivo que todos los elementos tengan la
misma diferencia de potencial.

Resistencia de puesta a tierra: resistencia existente entre el electrodo de tierra y un
punto denominado tierra remota

Tierra remota: punto de tierra donde la resistencia mutua con el electrodo o malla de
puesta a tierra es cero. Como se observa en la figura 2.4 al aumentar la distancia al
electrodo la tensión superficial disminuye hasta anularse prácticamente.
13
Figura 2.4. Comportamiento del potencial a tierra de la superficie al aumentar la
distancia [6].

Resistencia mutua: es la relación entre el cambio de tensión que se produce en un
electrodo o malla debido a la circulación de 1 A en otro. Este efecto puede observarse
en la figura 2.5.
Figura 2.5. Efecto sobre un electrodo adyacente al hacer circular corriente
por el otro [6].
2.3 Elementos sistema puesta a tierra
Un Sistema de Puesta a Tierra está formado por:

Electrodos de puesta a tierra: Elemento conductor enterrado en el suelo, usado para
drenar o dispersar las corrientes eléctricas por el terreno [6]. Pueden tener diferentes
naturaleza y forma como se observa en la figura 2.5. Su diseño depende de muchos
factores entre los que se encuentra: calidad conductiva del suelo, espacio disponible
para la instalación y resistencia de puesta a tierra requerida.
14
Figura 2.6 Diferentes configuraciones de electrodos de puesta a tierra [6].

Neutro del servicio eléctrico A.C: Es el punto eléctrico común de las tres fases para el
drenado de corrientes de desbalance. Las normas PDVSA establecen que debe ir
conectado al sistema de puesta a tierra de la siguiente forma:
a. Puesta a Tierra Sólida: Sistemas de 120/208 V.
b. Puesta a Tierra Sólida: Sistemas de 480 V.
c. Puesta a Tierra de Baja Resistencia: Sistemas de 4,16 KV, 69KV y 13,8KV [3].

Barras Colectoras: es el área donde terminan todas las conexiones a tierra provenientes
de los equipos. Físicamente es una barra de cobre que permite soportar conexiones del
tipo doble [3].

Conductores de puenteo: es la unión entre los terminales de puesta a tierra de los
equipos y las barras colectoras [7].

Conductores a tierra: Son los conductores que parten de las barras colectoras o de los
terminales de puesta a tierra de los equipos a los electrodos de tierra unidos mediante
soldadura [3].
2.4 Normativa para puesta a tierra de instrumentación
La puesta a tierra electrónica o de instrumentación tiene un esquema normalizado para
PDVSA y sus filiales que cumplen con los requerimientos necesarios para el correcto
funcionamiento de los equipos y evita posibles sobretensiones.
15
Para evitar que el ruido eléctrico afecte a los instrumentos de control y automatización
en sistemas donde se encuentren asociados equipos que produzcan corrientes parásitas, se
hace necesario tener una puesta a tierra bien diseñada que cumpla con el valor máximo de
resistencia de puesta a tierra. Si no se cumple, es necesario mejorarla agregando más
electrodos o cambiando la configuración existente. La necesidad de una resistencia baja
responde a que según la ecuación 2.2, al existir una mayor resistencia de puesta a tierra (RPT)
se producen mayores voltajes superficiales lo que aumenta las tensiones de toque y paso y las
magnitudes de corrientes circulatorias en conductores puestos a tierra en varios puntos con
tierras no conectadas.
(2.2)
Dónde:
Vs: Voltaje producido en la superficie (V).
Ie: Corriente a través del electrodo o malla de puesta a tierra (A).
RPT: Resistencia de puesta a tierra (Ω)
La puesta a tierra para referencia de señales de los equipos de instrumentación se hará
con una conexión a tierra en un solo punto. Esto puede lograrse usando barras colectoras
aisladas conectadas a un electrodo de puesta a tierra local y al mismo tiempo este al sistema
de puesta a tierra general [3].
La barra colectora se conectará mediante un solo enlace al neutro de la fuente de poder
AC, como se observa en la figura 2.7. Cuando la fuente de poder sea un sistema derivado
como un transformador de aislamiento, una fuente de potencia ininterrumpida (UPS), un
conjunto motor–generador o un rectificador, la barra colectora se conectará al neutro de este
sistema derivado (ver figura 2.8). Esto se realiza con el fin de que todo el sistema tenga la
misma referencia de potencial [3].
Es importante destacar que los electrodos de puesta a tierra del sistema de potencia y
el local de instrumentación deben estar conectados como se observa en la figura 2.7 (puntos 6
y 7) para impedir altos voltajes transferidos que puedan afectar los equipos u ocasionar daños
al personal que opera en el sitio. Aunque haya una elevación del voltaje superficial en el
punto 6 por una falla a tierra o una descarga atmosférica se mantiene que: Vs7= Vs6. Por el
contrario si no existiera el conductor 6-7, el neutro de los equipos de instrumentación y
control va a estar a un voltaje Vs6 y la carcasa de los mismos a Vs7. Si el voltaje producido
en el punto 6 es muy grande en comparación al potencial de tierra en el punto 7, pude ocurrir
el daño de los equipos.
16
Figura 2.7 Esquema para conexión de equipos a la puesta a tierra [3].
Figura 2.8 Detalle de conexión para sistemas alimentados por un rectificador.
En la figura 2.9 caso 1 se puede ver el efecto de tener los equipos conectados solo por
el cable de señal ante descarga atmosférica, sin embargo este ejemplo aplica para cualquier
corriente de falla. Al momento de existir una contingencia en el equipo que recibe la descarga
se elevará el potencial de tierra mientras que el otro se mantendrá a un potencial de puesta a
tierra muy bajo, en consecuencia se producirán tensiones nocivas para los equipos y personas
en la superficie que se encuentra entre los dos electrodos o mallas de puesta a tierra. Por su
parte el caso 2 demuestra que al tener los electrodos de puesta a tierra unidos y existir una
descarga atmosférica o falla en uno de los equipos, se producirá la elevación del potencial de
tierra en ambos, produciéndose un voltaje superficial entre ellos de prácticamente cero.
17
Para finalizar el caso 3 corresponde a un sistema de puesta a tierra para
instrumentación, donde se emplea una barra colectora para realizar una sola conexión al
electrodo o malla. Si existiese una descarga en cualquier punto del sistema y una pérdida de
conexión a tierra como se observa en la figura, el equipo afectado se encontraría a un
potencial de tierra suministrado por el gabinete en el que está instalado. Si la diferencia entre
los voltajes superficiales del emisor y el receptor es lo suficientemente grande ocurre el daño
de los equipos.
Figura 2.9 Ejemplos de voltajes producidos por descarga atmosférica ante diferentes
escenarios [5].
18
La conexión entre las barras colectoras de tierra aisladas y el electrodo de puesta a
tierra local se hará mediante dos cables calibre 1/0 AWG o mayor de acuerdo al nivel de
cortocircuito. Dichos cables serán de cobre trenzado, cubierto con aislamiento de PVC,
coloreado en verde [3].
Por otro lado la normativa de PDVSA y sus filiales para sistemas de puesta a tierra de
control e instrumentación dicta que el valor de la resistencia máxima debe ser menor a 2 Ω.
Sin embargo para sistemas que tengan PLC (controladores lógicos programables) asociados el
valor disminuye a 1 Ω debido a que manejan señales tan pequeñas que son susceptibles a
perturbaciones. Como se mencionó anteriormente respondiendo a la ecuación 2.2 es necesario
tener resistencias de puesta a tierra muy bajas para crear caminos de baja impedancia para el
drenado de las corrientes parasitas (perturbaciones).
2.5 Diseño de puesta a tierra
Es necesario establecer los procedimientos y parámetros de diseño para el correcto
dimensionado del sistema de puesta a tierra encargado de proteger equipos de instrumentación
y control. Para este fin se tomaran en cuenta las bases impuestas en el documento de la
CANTV “Normas de diseño e instalación de los sistemas de puesta a tierra en centrales
telefónicas y estaciones de transmisión” (ver anexo A).
Pasos para Diseñar Sistemas de Puesta Tierra [7]
1. Medir la resistividad del suelo tan cerca como sea posible al sitio que se desea proteger. La
medición se realiza con los electrodos en línea horizontal, a la profundidad necesaria, dándole
la separación adecuada.
2. Usar la fórmula para calcular la resistencia esperada con la distribución propuesta de los
electrodos.
3. Se debe iniciar con las configuraciones más simples y continuar con las configuraciones
más complejas hasta alcanzar el objetivo (usar cables horizontales, configuraciones en
estrella, etc.).
4. Calcular la resistencia usando electrodos más largos y profundos.
5. Calcular la resistencia incrementando el número de electrodos.
6. Permitir mejoras al sistema tales como el uso de concreto o bentonita; solamente como
último recurso.
7. El electrodo recomendado es el tipo anillo de alambre y barras.
19
2.6 Observaciones para el diseño de puesta a tierra para sala de gabinetes de los muelles
1 y 2 REP
La puesta a tierra que se plantea diseñar es para proteger los equipos que formarán
parte de los sistemas de parada de emergencia y control de incendio, encargados de mejorar la
seguridad de las instalaciones, el ambiente y las personas que laboran en los muelles. Es por
esto que es necesario garantizar la menor impedancia posible para evitar falsas señales o
condiciones riesgosas no detectadas.
La primera consideración a tomar en cuenta es la ubicación de los equipos. Ellos se
encuentran en un gabinete instalado en la sala de control. Este es el sitio de trabajo de los
operadores donde se realizará el monitoreo de los sistemas. Esta sala se ubica en el puente de
acceso a los muelles a 900 metros de la escollera (zona costera formada por altos rompe olas)
y a mas de 1 km de tierra firme (ver anexo B). Por esta razón resulta costoso tender el
conductor de tierra desde la barra colectora ubicada en la sala de gabinetes hasta tierra firme.
Por lo tanto el sistema de puesta a tierra se implantará en el lecho marino, por lo que se deben
tomar las siguientes consideraciones:

Se debe estimar la resistividad del suelo debido a que no se tiene proyectado
un trabajo de buzos para realizar mediciones directas. Es importante tomar en
cuenta el efecto de la salinidad en la resistividad del lecho marino.

Es necesaria la búsqueda de un material con características eléctricas similares
a las barras usadas comúnmente para instalaciones de puesta a tierra que sea
resistente a la corrosión.

Debido a que la implantación de la puesta a tierra será realizada por buzos, es
necesario escoger configuraciones preferiblemente de fácil instalación (barra,
barras paralelas, etc.) y omitir las más complejas (anillo de alambre y barras).
El sistema eléctrico de potencia de los muelles posee una puesta a tierra cuya
resistencia se desconoce y a la cual están asociados los motores trifásicos de los brazos de
carga y ganchos de amarre, el transformador de servicios auxiliares, etc. Todos estos equipos
operan a 60 Hz produciendo corrientes parasitas en las señales de comunicación, se hace
necesario tener una impedancia de puesta a tierra menor a 1 Ω (ohm) para mitigar estas
interferencias y garantizar el correcto funcionamiento de los PLC. Se aspira conseguir la
20
resistencia de la puesta a tierra requerida con el diseño a realizar aprovechando al máximo las
características conductivas del lecho marino.
2.7 Resistividad del lecho marino
El valor de resistividad del suelo fue obtenida de forma indirecta a través del “Estudio
de hincabilidad y capacidad de carga de los pilotes” (ver anexo C) informe realizado por
Geohidra consultora encargada de estudios geológicos durante el desarrollo de la obra
constructiva de los muelles. En él se puede observar el tipo de suelo promedio de la zona
donde se requiere instalar la puesta a tierra. Esta información se encuentra resumida en la
siguiente tabla.
Tabla 2.1 Perfil del suelo promedio en la zona donde se requiere implantar la puesta a tierra.
Tipo de suelo
Arena fina limosa
Limo arenoso con grava
Arena Gravosa
Arena poco limosa
Arena limosa con cuarzo
Profundidad (m)
0-1.5
1.5-2.7
2.7-8.5
8.5-11.8
11.8-17.3
Posteriormente con estos datos se determinó la resistividad del suelo de acuerdo a la
tabla 2.2. Es importante destacar que los siguientes valores son para terrenos secos sin
presencia de humedad o salinidad propias del lecho marino.
Tabla 2.2 Tipos de suelo con su respectiva resistividad promedio [9].
Tipo de Suelo
Gravas
Arenas
Arenas Limosas
Limo
Limo Arenoso
Arcilla Arenosa
Arcilla Limosa
Arcilla
Resistividad (Ω.m)
500-1000
50-100
50-100
30-500
15-30
15-25
10-15
5-10
Las propiedades físicas de los suelos están fuertemente influenciadas por su porosidad
y grado de saturación, y además, las propiedades eléctricas dependen de salinidad del agua
contenida en los poros. Sin embargo, por no poseer mayor información sobre el lecho marino
donde se requiere implantar los electrodos, se tomarán las siguientes consideraciones:
21

En primer lugar el electrodo para su fijación mecánica necesita un terreno firme y para
su correcto funcionamiento eléctrico una baja resistividad del suelo. Por ello se decide
realizar el diseño en la segunda capa de terreno el limo-arenoso.

La resistividad promedio incluidas en las tablas es para terreno secos y no salinos. Si
se toma en cuenta la porosidad del suelo y que el agua marina por sus componentes
tiene una resistividad de 0,2 Ω.m, se puede concluir que la puesta a tierra se está
sobrestimando aun usando el valor de resistividad promedio menor. Sin embargo al
diseñar usando los valores de la tabla 2.2 se está garantizando conseguir una
resistencia de puesta a tierra menor al valor requerido y calculado.

Por último, la refinería está muy cerca de la costa y del continuo transito de buques
con hidrocarburos, lo que afecta la naturaleza del lecho marino. En consecuencia se
deben realizar cálculos con amplios márgenes de seguridad.
2.8 Material a utilizar para los electrodos
La segunda consideración a tomar en cuenta para el diseño de la puesta a tierra
implantada en el lecho marino, es el material a utilizar debido a que estará sometido a
humedad y salinidad durante toda su vida útil.
El sistema de puesta a tierra podría sufrir daños físicos por la posible corrosión en sus
diversas formas, y es especialmente visible en suelos de baja resistividad (<50 Ω.m) y con
alta presencia de humedad (zonas salinas). La consecuencia directa, es la disminución
progresiva de la sección transversal de los elementos conductores empleados, hasta su
completa desaparición, comprometiendo de manera grave la seguridad eléctrica de la
aplicación. Estas situaciones son muy comunes en zonas de costa (continentales o insulares)
[10]. Para disminuir la corrosión se plantean las siguientes alternativas:

Usar un acondicionador químico. Esta es una sustancia que protege al electrodo y
disminuye el esfuerzo mecánico que debe realizar aumentando su vida útil. Sin
embargo, esta debe descartarse por la presencia de agua.

Usar piezas galvanizadas en caliente de acero al carbono. Esta es una opción muy
rentable y usada comúnmente en la industria petrolera, sin embargo, no se puede
22
garantizar un tiempo de vida útil ante condiciones tan extremas como las del lecho
marino.

Usar electrodos de grafito. Este material se caracteriza por ser de color negro con
brillo metálico, refractario y de fácil exfoliación (ver figura 2.8). En la dirección
perpendicular a las capas presenta una conductividad de la electricidad baja que
aumenta con la temperatura, comportándose como un semiconductor. A lo largo de las
capas la conductividad es mayor y aumenta proporcionalmente a la temperatura,
comportándose como un conductor semimetálico [11].
Figura 2.10 Apariencia de un electrodo de grafito comercial para sistemas de puesta a tierra
[10].
Se justifica ampliamente el uso de estos electrodos en zonas agresivas, pues al tratarse
de un elemento no metálico que se comporta como metal, reúne las características buscadas
en aplicaciones de puesta a tierra:

Baja resistividad eléctrica entre
.

No se afecta por ninguno de los tipos de corrosión conocidos por no ser un elemento
metálico.

Soporta condiciones de circulación de corrientes de cortocircuito y tipo rayo, sin
afectarse como elemento.

El grafito es un material muy compacto, por lo que no absorbe agua. Debido a que es
hidrofóbico, es una opción muy conveniente para instalaciones de puesta a tierra por
debajo del nivel del mar.
23
Aplicaciones típicas para la utilización de este tipo de electrodos, son todas aquellas
zonas con presencia de salinidad y humedad en alta concentración, donde el problema no es la
cantidad de electrodos a emplear para lograr una resistencia de puesta a tierra, sino la
durabilidad y confiabilidad del componente [10]. Este es el caso del lecho marino, debido a
que el espacio no es una limitante para colocar el número de electrodos necesarios para
conseguir la resistencia necesaria para el buen funcionamiento de los equipos. Es importante
destacar que es necesario el empleo de un mayor número de electrodos que al usar cobre
debido a que el grafito no tiene una resistencia mecánica elevada y se deben usar barras de
menor longitud.
Por las razones antes mencionadas, se plantea el uso de electrodos de grafito para el
diseño del sistema de puesta a tierra de instrumentación para los muelles 1 y 2. Las
características del electrodo comercial de grafito a emplear se muestran en la siguiente tabla:
Tabla 2.3 Características de electrodo comercial de grafito usado para el diseño de puesta a
tierra
Longitud (cm)
Diámetro (cm)
Peso (kg)
Resistencia (mΩ)
325
5
1.96
3
2.9 Cálculo de Puesta a Tierra
Los requerimientos mínimos para el diseño de una puesta a tierra vienen dados por la
norma de PDVSA y sus filiales en la sección de puesta a tierra y protección contra
sobretensiones que dicta que los electrodos consistirán de barras o tubos hincados y cumplirán
con las siguientes condiciones:

Las barras tendrán un diámetro mínimo de 5/8 pulg. (16 mm).

El tope de las barras se enterrará a 450 mm (18 pulg.) como mínimo, y su ubicación se
identificará mediante un testigo.

Cuando se conecte más de un electrodo artificial a un sistema de tierra, los electrodos
estarán separados a un mínimo de 3 m (10 pies).
24

Tanto el tope de la barra como su conexión al conductor de tierra estarán enterrados
[11].
El método de cálculo se basó en probar diferentes tipos de configuración de puesta
tierra de naturaleza hincable para encontrar la que más se adapte a las necesidades de la sala
de control. Todas las ecuaciones fueron tomadas del anexo A.
2.9.1 Barra simple vertical
(2.3)
R: Resistencia de puesta a Tierra
ρ: Resistividad promedio del suelo (Ω.m)
L: Longitud de la Barra (m)
a: Radio de la Barra (m)
Para realizar los cálculos de resistencia de puesta a tierra se utilizarán los datos
observados en la siguiente tabla:
Tabla 2.4 Datos para el cálculo de la resistencia de puesta a tierra en el caso de usar un único
electrodo vertical.
Resistividad del suelo (Ω.m)
15
Radio de la barra (m)
0.025
En la siguiente tabla se puede ver el comportamiento de la resistencia de puesta a
tierra al variar la longitud de la barra que funciona como electrodo único:
Tabla 2.5 Valores de resistencia de puesta a tierra para diferentes longitudes de barra.
Longitud (m)
Resistencia (Ω)
1
7.13
2
5.69
2.5
4.77
3
4.12
Se puede observar que con un solo electrodo vertical no se alcanza el valor de
resistencia deseado para el correcto funcionamiento de los equipos de control. Por ello se debe
buscar una configuración de mayor complejidad.
25
Por otro lado se percibe en la siguiente figura la relación inversa de la longitud con la
resistencia. Esto se debe a que mientras exista mayor superficie de contacto entre el electrodo
y tierra, menor será la resistencia de este al paso de corriente.
Resistencia (Ω)
Resistencia vs. Longitud
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
3,25
Longitud (m)
Figura 2.11 Relación entre la resistencia de puesta a tierra obtenida con un electrodo
horizontal y su longitud.
2.9.2 Electrodos en Paralelo
Para
(2.4)
Rp: Resistencia paralela de puesta a Tierra
ρ: Resistividad promedio del suelo (Ω.m)
L: Longitud de la Barra (m)
A: Radio de la Barra (m)
d: Distancia entre electrodos (m)
n: Número de electrodos
26
Para el cálculo de la resistencia de puesta a tierra se utilizarán los siguientes datos:
Tabla 2.6 Datos para el cálculo de la resistencia paralela de puesta a tierra.
Resistividad del suelo (Ω.m)
15
Longitud de la barra (m)
2.1
Radio de la barra (m)
0.025
Distancia entre electrodos (m)
3
La próxima tabla muestra las diferentes resistencias de puesta a tierra al aumentar el
número de electrodos:
Tabla 2.7 Comportamiento de la resistencia de puesta a tierra al aumentar el número de
electrodos
Número de Electrodos
Resistencia (Ω)
3
1.55
4
1.24
5
1.06
6
0.94
Se puede observar en la siguiente Figura como la resistencia disminuye con cada
electrodo que se introduce a la configuración, esto se debe a que las corrientes tienen más
caminos a tierra lo que disminuye la resistencia equivalente del sistema.
Resistencia (Ω)
Resistencia vs. Número de Electrodos
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
3
4
5
6
Número de Electrodos
Figura 2.12 Comportamiento de la resistencia de puesta a tierra.
27
Es importante destacar que se fija un valor de longitud de 3,1 metros para respetar la
condición de electrodos en paralelo: la longitud de la barra debe ser mayor a la distancia entre
ellos. Sin embargo, debido a que el grafito no tiene una resistencia mecánica tan elevada
como el acero; al enterrar una barra demasiado larga se corre el riego de que el material sufra
daños irreparables que pongan en peligro el correcto funcionamiento de la puesta a tierra.
2.9.3 Electrodos Paralelo
Para
(2.5)
Rp: Resistencia paralela de puesta a Tierra
ρ: Resistividad promedio del suelo (Ω.m)
L: Longitud de la Barra (m)
A: Radio de la Barra (m)
d: Distancia entre electrodos (m)
n: Número de electrodos
Esta configuración está basada en cierto número de barras del mismo tamaño y
naturaleza, conectadas en paralelo como se muestra en la siguiente figura:
Figura 2.13 Esquema de conexión de barras paralelas. [6]
Para el cálculo de la resistencia paralela de puesta a tierra se utilizaran los siguientes
datos:
Tabla 2.8 Datos para el cálculo de la resistencia paralela de puesta a tierra
Resistividad del suelo (Ω.m)
15
Longitud de la barra (m)
1
Radio de la barra (m)
Distancia entre electrodos (m)
0.025
3
28
Se empleará una barra de 1 metro para prevenir el daño del grafito al ser enterrado en
el suelo marino, por lo que será necesario el empleo de un mayor número de electrodos. La
próxima tabla muestra las diferentes resistencias de puesta a tierra al aumentar el número de
electrodos:
Tabla.2.9 Comportamiento de la resistencia de puesta a tierra al aumentar el número de
electrodos
Número de Electrodos
Resistencia (Ω)
8
1.56
10
1.28
12
1.09
14
0.95
Se puede observar que es necesario implantar una configuración de puesta a tierra
formada por 14 electrodos en paralelo para lograr el valor de resistencia deseado. En este caso
se presenta el impedimento económico por ser necesario el uso de un mayor número de barras
en comparación con la configuración anterior. Sin embrago por tener menor longitud, se tiene
una mayor seguridad que al enterrarlos no sufrirá el material un daño que ponga en riesgo el
funcionamiento de la puesta a tierra.
2.10 Propuesta Final
Para el diseño de la puesta a tierra de los equipos de automatización y control ubicados
en la sala de gabinetes de los muelles 1 y 2 de la Refinería El Palito se empleara una
configuración de barras paralelas con las siguientes características:

Las barras estarán conformadas por grafito, tendrán una longitud de un metro y un
diámetro de cinco centímetros.

Existirá una distancia entre electrodos adyacentes de tres metros.

El arreglo de barras estará conformado por catorce electrodos.

Las barras serán implantadas un metro por debajo del lecho marino, para tener una
mejor consistencia y resistividad.
29
CAPÍTULO III
SISTEMA DE PARADA EMERGENCIA Y SISTEMA DE CONTROL DE INCENDIO
3.1 Reseña Histórica [13]
La automatización de los procesos industriales hasta hace unos años se venía realizando
con circuitos cableados por medio de contactores y relés. El personal que se encargaba de la
instalación y mantenimiento, se le exigía tener altos conocimientos técnicos para poder
realizarlas y posteriormente mantenerlas. Además cualquier variación en el proceso acarreaba
modificar físicamente gran parte de los circuitos, siendo necesario para ello un gran esfuerzo
técnico y una mayor inversión económica.
El problema de este tipo de automatización era que cuando los requerimientos de
producción cambiaban también lo hacía el sistema de control. Esto comenzó a resultar
bastante costoso cuando los cambios fueron frecuentes. Por otro lado, dado que los relés
usados eran dispositivos electromecánicos y poseen una vida limitada, se requería un estricto
mantenimiento planificado. Por otra parte, a veces se debían realizar conexiones entre cientos
o miles de relés, lo que implicaba un enorme esfuerzo de diseño y mantenimiento.
Como consecuencia de esto se necesitaba una solución que debía ser fácilmente
programable por ingenieros de planta o personal de mantenimiento. El tiempo de vida debía
ser largo y los cambios en el programa tenían que realizarse de forma sencilla. Finalmente se
imponía que trabajaran sin problemas en entornos industriales adversos. La solución fue el
empleo de una técnica de programación familiar y reemplazar los relés mecánicos por
controladores lógicos programables (PLC).
El PLC nació como solución al control de circuitos complejos de automatización. Por
lo tanto se puede decir que es un aparato electrónico que sustituye los circuitos auxiliares o de
mando de los sistemas automáticos. Se conectan los captadores (sensores, pulsadores, etc.)
por una parte, y los actuadores (bobinas de contactores, lámparas, válvulas, etc.) por otra.
30
Se introducen por primera vez en la industria en 1960 aproximadamente. Bedford
Associates propuso algo denominado Controlador Digital Modular (MODICON, Modular
Digital Controler) a un gran fabricante de coches. Otras compañías propusieron a la vez
esquemas basados en ordenador, uno de los cuales estaba basado en el PDP-8. El MODICON
084 (Scheider) resultó ser el primer PLC del mundo en ser producido comercialmente. A
mediados de los 70 las tecnologías dominantes de los PLC eran máquinas de estado
secuencial y CPU basadas en desplazamiento de bit. Los microprocesadores convencionales
cedieron la potencia necesaria para resolver de forma rápida y completa la lógica de los
pequeños PLC.
Las habilidades de comunicación comenzaron a aparecer en 1973. Aproximadamente
en este momento el PLC podía ahora dialogar con otros PLC y en conjunto podían estar en
localidades remotas a las máquinas que controlaban. También podían enviar y recibir señales
de tensión variables.
En la actualidad no existen procesos complejos de alto nivel desarrollados por técnicas
cableadas. El ordenador y los Controladores Lógicos Programables han cambiado el
panorama de forma considerable para que este tipo de instalaciones se hayan visto sustituidas
por otras controladas de forma programada.
3.2 Controlador lógico Programable (PLC)
El término PLC proviene de las siglas en inglés para Programmable Logic Controler,
que traducido al español se entiende como “Controlador Lógico Programable”. Es un equipo
electrónico diseñado para programar y controlar procesos en tiempo real. Los PLC son la
respuesta a la automatización de las grandes industrias que buscan la eficiencia, seguridad y
rápida respuesta en sus procesos [13].
Para que un PLC logre cumplir con su función de controlar, es necesario programarlo
con cierta información acerca de los procesos que se quiere secuenciar. Esta información es
recibida por captadores, que gracias al programa lógico interno, logran implementarla a través
de los accionadores de la instalación.
Un PLC es un equipo comúnmente utilizado en industrias petroleras, maquinarias
industriales de fabricación, en máquinas de embalajes, entre otras. En conclusión, es posible
31
encontrarlos en todas aquellas maquinarias que necesitan controlar procesos secuenciales, así
como también, en aquellas que realizan maniobras de instalación, señalización y control.
Entre las marcas de PLC más utilizadas se encuentra Modicon, Triconex,
ControlLogix, entre otras.
Figura 3.1. PLC ControlLogix Allen-Bradley utilizado comúnmente en sistemas que
necesiten controlar procesos secuenciales [14].
Dentro de las funciones que un PLC puede cumplir se encuentran operaciones como
las de detección y de mando, en las que se elaboran y envían datos de acción a los
accionadores. Además tienen la facilidad de ser programables, pudiendo introducir, crear y
modificar las aplicaciones del programa en cualquier momento [13].
Dentro de las ventajas que estos equipos poseen se encuentra que, gracias a ellos, es
posible ahorrar tiempo en la elaboración de proyectos, debido a que se pueden realizar
modificaciones sin costos adicionales. Por otra parte, son de tamaño reducido y
mantenimiento de bajo costo, además permiten ahorrar dinero en mano de obra y la
posibilidad de controlar más de una máquina con el mismo equipo.
El funcionamiento de los PLC se encuentra basado en un proceso sencillo como se
puede observar en la figura 3.2. EL CPU o modulo procesador recibe la energía de una fuente
de alimentación, para procesar las señales recibidas a través de las interfaces de entrada y de
esta manera generar las respuestas que el proceso amerita para funcionar correctamente por
medio de las interfaces de salida. Es importante destacar que toda la lógica con la que el PLC
realiza sus respectivas Tareas es necesario almacenarlas en las memorias de la Unidad Central
de Proceso por medio de un dispositivo programador.
32
Figura 3.2 Esquema funcional simplificado del funcionamiento de un PLC [13].
3.2.1 Ventajas del uso de PLC
Entre las principales ventajas que ofrece un PLC con respecto a los relés
electromecánicos usados en el pasado se encuentran:

Menor tiempo de elaboración de proyectos. debido a que no es necesario dibujar el
esquema de contactos

Posibilidad de añadir modificaciones sin costo añadido en otros componentes.

Mínimo espacio de ocupación.

Menor costo de mano de obra de la instalación

Mantenimiento económico.

Posibilidad de gobernar varias máquinas con el mismo PLC

Menor tiempo de puesta en funcionamiento.
En principio se perfilaba como una desventaja de los PLC la instrucción que requería
el personal que se iba a encargar de su instalación y posterior mantenimiento. Sin embargo
este obstáculo se ha ido solventando debido a que todos los PLC han comenzado a ser más
sencillos de programar. En cuanto al costo tampoco se perfila como un problema, debido a
que hay Controladores Lógicos Programables para todas las necesidades y con relaciones
costo-valor muy beneficiosas.
33
Las funciones de los PLC son apreciadas en procesos donde se tengan las siguientes
características:

Espacio reducido.

Procesos de producción periódicamente cambiantes.

Procesos secuenciales.

Verificación centralizada de las partes del proceso.

Señalización y control.
3.3 Funcionamiento PLC
Los Controladores Lógicos Programables son maquinas secuenciales que ejecutan
progresivamente las instrucciones indicadas en el programa de usuario almacenado en su
memoria, generando unas órdenes o señales de mando a partir de las señales de entrada leídas
de la planta. En el momento que se detecta cambios en las señales, la unidad central de
proceso reacciona según el programa hasta obtener las órdenes de salida necesarias. Esta
secuencia se ejecuta continuamente para conseguir el control actualizado del proceso.
La secuencia básica de operación de la unidad central de proceso se puede dividir en
tres fases principales: lectura de señales desde la interfaz de entrada, ejecución del programa
del usuario para la obtención de las señales de control y por último la escritura de estas en la
interfaz de salida. A fin de optimizar el tiempo, la lectura y escritura de las señales se realiza a
la vez para todas las entradas y salidas. Entonces, las entradas leídas de los módulos de
entrada se guardan en una memoria temporal. A esta acude la CPU en la ejecución del
programa, y según se va obteniendo las salidas, se guardan en otra memoria temporal (imagen
de salida). Una vez ejecutado el programa completo, estas imágenes de salida se transfieren
todas a la vez al módulo correspondiente [13].
34
Alimentacion
Comprobación del
Hardware
Inicialización de
Variables
Puesta en cero del
reloj
Comprobación
Conexiones y
Memorias
Comprobación
correcta
NO
Si
Lectura
Entradas
Indicación de
Error
Ejecución
Programa del
Usuario
Servicios a
periféricos
Externos e
Internos
Escritura
Salidas
3.3 Diagrama de Flujo detallado funcionamiento de un PLC.
35
3.4 Módulos principales que conforman un PLC
3.4.1 Fuente de Alimentación
La alimentación de la unidad central de procesos puede ser en corriente continua a 24
Vdc, tensión muy frecuente en los tableros de control, o en corriente alterna a 110 / 220 Vac.
En ambos casos es el CPU el que alimenta las interfaces de entrada y salidas relacionadas con
el PLC corrrespodiente.
3.4.2 Unidad Central de Proceso
La CPU (Central Procesing Unit) es la parte inteligente del sistema. Interpreta las
instrucciones del programa de usuario y consulta el estado de las entradas. Dependiendo de
dichos estados y del programa, ordena la activación de las salidas deseadas. La CPU está
constituida por los siguientes elementos:
 Procesador
 Memoria monitor del sistema
 Circuitos auxiliares
3.4.3 Entradas - Salidas
La sección de entradas mediante su interfaz, adapta y codifica de forma comprensible
para la unidad central de proceso las señales procedentes de los dispositivos de entrada. Un
ejemplo de estos son sensores de fuego y gas, estaciones manuales, pulsadores entre otros.
Por su parte la sección de salida trabaja de forma inversa a las entradas, es decir, decodifica
las señales procedentes de la Unidad Central de Proceso, las amplifica y envía a los
dispositivos de salida o actuadores como válvulas, difusores de sonido, extintores entre otros
para que cumplan su respectiva tarea. Existen dos tipos de entradas y salidas: las analógicas
(continuas) y las digitales (discretas).
36
3.5 PLC ControlLogix [15]
La familia ControlLogix de la compañía Allen- Bradley es sinónimo de Control de
Gran Desempeño. Este sistema proporciona soluciones adecuadas para varios tipos de control.
Este sistema puede realizar el control secuencial y de procesos en cualquier combinación. Por
otro lado una de las principales ventajas que presenta esta familia de programables es que
posee una arquitectura flexible debido a que en un mismo chasis pueden converger una
combinación ilimitada de múltiples procesadores, comunicaciones, entradas y salidas para
satisfacer las necesidades de un sistema creciente.
Es importante destacar que parte fundamental del control en la actualidad es el flujo
de información entre sus elementos. Los PLC en particular cuentan con una serie de módulos
que le permiten mantener comunicación en anillo o estrella entre ellos en un sistema formado
por varios PLC o estar integrados a un Sistema de Control Distribuido. En particular la
familia ControlLogix es compatible con redes abiertas tales como Ethernet, ControlNet y
DeviceNet. Esto diversifica la cantidad de elementos con los que la arquitectura del
ControlLogix satisface la creciente demanda de comunicaciones como se puede observar en la
figura 3.4.
3.4 Módulos de comunicación familia ControlLogix [16].
37
3.6 Descripción de los PLC a utilizar para el SPE y SCI
El sistema se seguridad de los Muelles 1 y 2 se encuentra conformado por dos
subsistemas. Un Sistema de Parada de Emergencia (SPE) y un Sistema de Fuego y Gas para
el control de incendios (SCI). Estos se encuentran integrados dentro de un mismo gabinete de
control.
Es importante destacar que cada uno de los subsistemas tiene funciones específicas sin
embargo se encuentran unidos a través de una red de comunicación Ethernet. Esta
característica es de vital importancia debido a que la unión de ambos subsistemas conforma la
seguridad automatizada de los muelles.
Por otro lado el sistema cuenta con un equipo de Interfaz Hombre-Máquina (HMI) en el
cual se puede monitorear el estado de diagnósticos y alarmas. Su comunicación con los
subsistemas se realiza mediante la red Controlnet. El HMI estará en todo momento bajo la
vigilancia de un operador para detectar cualquier anormalidad en el sistema automatizado.
Este sistema de comunicación se puede observar en la figura 3.7.
Por su parte el SPE contiene un módulo de comunicación Modbus, que permitirá la
futura integración de este, con el Sistema de Control Distribuido (DCS) de la refinería. Cada
subsistema posee controladores y módulos de entrada y salidas independientes instalados en
su respectivo chasis.
3.5 Esquema de comunicación del controlador de SPE y de SCI.
38
Los módulos del Sistema de Parada de Emergencia y del Sistema de Control de
Incendio se encuentran organizados respectivamente de la siguiente forma:
Tabla 3.1 Distribución de los módulos del PLC encargado del control del SPE.
DISTRIBUCIÓN MÓDULOS CHASIS SPE
SLOT
TIPO DE MÓDULO
DESCRIPCIÓN
NA
Fuente
Fuente Alimentación 24-32 VDC
0
Procesador (CPU)
Procesador Logix5561 con 2 Mbytes de memoria
1
Comunicación
Módulo de comunicación Ethernet
2
Comunicación
Modulo de comunicación Modbus
3
Entradas Discretas
Módulo de 16 Entradas Digitales 24 VDC
4
Entradas Discretas
Módulo de 16 Entradas Digitales 24 VDC
5
Entradas Discretas
Módulo de 16 Entradas Digitales 24 VDC
6
Entradas Discretas
Módulo de 16 Entradas Digitales 24 VDC
7
Salidas Discretas
Módulo de 16 Salidas Digitales 24 VDC
8
Salidas Discretas
Módulo de 16 Salidas Digitales 24 VDC
9
Salidas Discretas
Módulo de 16 Salidas Digitales 24 VDC
Tabla 3.2 Distribución de los módulos del PLC encargado del control del SCI.
DISTRIBUCIÒN MÒDULOS CHASIS SCI
SLOT
TIPO DE MÓDULO
DESCRIPCIÓN
NA
Fuente
Fuente Alimentación 24-32 VDC
0
Procesador (CPU)
Procesador Logix5561 con 2 Mbytes de memoria
1
Comunicación
Módulo de comunicación Ethernet
2
Comunicación
Modulo de comunicación ControlNet
3
Disponible
Tapa ciega Slot Vacío
4
Entradas Discretas
Módulo de 16 Entradas Digitales 24 VDC
5
Entradas Discretas
Módulo de 16 Entradas Digitales 24 VDC
6
Entradas Discretas
Módulo de 16 Entradas Digitales 24 VDC
7
Salidas Discretas
Módulo de 16 Salidas Digitales 24 VDC
8
Salidas Discretas
Módulo de 16 Salidas Digitales 24 VDC
9
Salidas Discretas
Módulo de 16 Salidas Digitales 24 VDC
39
3.7 Descripción del SPE y SCI
El SPE es un sistema instrumentado de seguridad, encargado del monitoreo y parada
de seguridad de los Muelles 1 y 2 de la Refinería El Palito de PDVSA. La finalidad del
mismo es garantizar las operaciones en ambos muelles sean realizadas en forma segura, y
ejecutar una parada parcial o total de cada muelle en caso de que ocurra una desviación en
alguna de las variables del proceso que pudiera generar una condición peligrosa, poniendo en
riesgo los equipos de proceso, personas o medio ambiente.
El SCI es un sistema instrumentado de seguridad, destinado para el monitoreo de
equipos por medio de sensores de fuego y gas, y la respectiva activación de los mecanismos
de extinción automáticos existentes en los Muelles 1 y 2 de la Refinería El Palito de PDVSA.
Esto con la finalidad de evitar que ocurran catástrofes o pérdidas significativas asociadas a
equipos de proceso, personas o medio ambiente, ante un evento de fuego o fuga de gas en los
muelles.
3.8 Instrumentación asociada al SPE y SCI
Debido a que el SPE y el SCI son subsistemas instrumentados, reciben señales de
campo de elementos receptores a sus módulos de entrada que son procesadas de acuerdo al
programa establecido por el usuario y generan salidas que serán enviadas a los instrumentos
actuadores ubicados en campo. De esta forma el sistema de seguridad de los Muelles se
encuentra automatizado mejorando la eficiencia y tiempo de respuesta de los procesos.
Los instrumentos en PDVSA son etiquetados, con un código o TAG
único e
irrepetible. El formato de los TAG se encuentra diseñado de la siguiente forma:
XXYYY-ZZ
Donde:
XX: Área de procesos a la que está asociada el instrumento.
YYY: Nomenclatura para descripción del instrumento según normas ISA (ver anexo D)
ZZ: Numeración asignada al instrumento
40
La lista de instrumentos asociada al SPE y al SCI es la siguiente:
Tabla 3.3 Listado de instrumentos asociados al SPE y SCI.
TAG
75SDV-01
75SDV-02
75SDV-03
75SDV-04
75SDV-05
75SDV-06
75SDV-07
75SDV-08
75SDV-09
75BE-101
75BE-102
75BE-103
75BE-104
75BE-105
75BE-106
75BE-201
75BE-202
75BE-203
75BE-204
75BE-205
75BE-206
75AE-101
75AE-102
75AE-103
75AE-104
75AE-201
75AE-202
75AE-203
75AE-204
75YI-280
75YI-281
DESCRIPCIÓN
VALVULA ASOCIADA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Crudo)
VALVULA ASOCIADA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Fuel oil)
VALVULA ASOCIADA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Gasolina S/P)
VALVULA ASOCIADA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (BUNKER)
VALVULA ASOCIADA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Lubricantes)
VALVULA ASOCIADA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Diesel)
VALVULA ASOCIADA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (C/P)
VALVULA ASOCIADA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Isobutano)
VALVULA ASOCIADA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Benceno)
SENSOR DE LLAMA 1 MUELLE 1
SECTOR SURESTE
SENSOR DE LLAMA 2 MUELLE 1
SECTOR SURESTE
SENSOR DE LLAMA 1 MUELLE 1
SECTOR NOROESTE
SENSOR DE LLAMA 2 MUELLE1
SECTOR NOROESTE
SENSOR DE LLAMA 1 MUELLE 1
TANQUE DE SLOP
SENSOR DE LLAMA 2 MUELLE 1
TANQUE DE SLOP
SENSOR DE LLAMA 1 MUELLE 2
SECTOR NORESTE
SENSOR DE LLAMA 2 MUELLE2
SECTOR NORESTE
SENSOR DE LLAMA 1 MUELLE 2
SECTOR SUROESTE
SENSOR DE LLAMA 2 MUELLE2
SECTOR SUROESTE
SENSOR DE LLAMA 1 MUELLE2
TANQUE DE SLOP
SENSOR DE LLAMA 2 MUELLE 2
TANQUE DE SLOP
SENSOR DE GAS 1 VALVULA DE
ISOBUTANO MUELLE 1
SENSOR DE GAS 2 VALVULA DE
ISOBUTANO MUELLE 1
SENSOR DE GAS 1 BRAZO DE CARGA
ISOBUTANO MUELLE 1
SENSOR DE GAS 2 BRAZO DE CARGA
ISOBUTANO MUELLE 1
SENSOR DE GAS 1 VALVULA DE
ISOBUTANO MUELLE 2
SENSOR DE GAS 2 VALVULA DE
ISOBUTANO MUELLE 2
SENSOR DE GAS 1 BRAZO DE CARGA
ISOBUTANO MUELLE 2
SENSOR DE GAS 2 BRAZO DE CARGA
ISOBUTANO MUELLE 2
DIFUSOR DE SONIDO SPE
DIFUSOR DE SONIDO SCI MUELLE 1
TIPO DE
SEÑAL
DIGITAL
MAGNITUD
DE SEÑAL
24 VDC
SALIDA
DIGITAL
24 VDC
SALIDA
DIGITAL
24 VDC
SALIDA
DIGITAL
24 VDC
SALIDA
DIGITAL
24 VDC
SALIDA
DIGITAL
24 VDC
SALIDA
DIGITAL
24 VDC
SALIDA
DIGITAL
24 VDC
SALIDA
DIGITAL
24 VDC
SALIDA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
ANALÓGICA
24 VDC
ENTRADA
ANALÓGICA
24 VDC
ENTRADA
ANALÓGICA
24 VDC
ENTRADA
ANALÓGICA
24 VDC
ENTRADA
ANALÓGICA
24 VDC
ENTRADA
ANALÓGICA
24 VDC
ENTRADA
ANALÓGICA
24 VDC
ENTRADA
ANALÓGICA
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
DIGITAL
24 VDC
24 VDC
SALIDA
SALIDA
TIPO
41
TAG
DESCRIPCIÓN
75YI-282
DIFUSOR DE SONIDO SCI MUELLE 2
ESTACION MANUAL SISTEMA PARADA
DE EMERGENCIA MUELLE 1
ESTACION MANUAL SISTEMA PARADA
DE EMERGENCIA MUELLE 2
ESTACION MANUAL SISTEMA CONTRA
INCENDIO MUELLE 1
ESTACION MANUAL SISTEMA CONTRA
INCENDIO MUELLE 2
VALVULA DE DILUVIO PANEL DE
DETECCION DE INCENDIO MUELLE 1
VALVULA DE DILUVIO HACIA
MONITOR GANGWAY MUELLE 1
VALVULA DE DILUVIO HACIA
MONITOR TORRE MUELLE 1
VALVULA DE DILUVIO GENERADOR
DE ESPUMA MUELLE 1
VALVULA DE DILUVIO PANEL DE
DETECCION DE INCENDIO MUELLE 2
VALVULA DE DILUVIO HACIA
MONITOR GANGWAY MUELLE 2
VALVULA DE DILUVIO MONITOR
TORRE MUELLE 2
VALVULA DE DILUVIO PLATAFORMA
MUELLE 2
PUSH-BUTTON PARA SISTEMA DE
PARADA DE EMERGENCIA
PUSH-BUTTON VALVULA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Crudo)
PUSH-BUTTON VALVULA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Fuel oil)
PUSH-BUTTON VALVULA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Gasolina S/P)
PUSH-BUTTON VALVULA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (BUNKER)
PUSH-BUTTON VALVULA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Lubricantes)
PUSH-BUTTON SISTEMA PARADA DE
EMERGENCIA (Diesel)
PUSH-BUTTON VALVULA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Gasolina C/P)
PUSH-BUTTON VALVULA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Isobutano)
PUSH-BUTTON VALVULA SISTEMA
PARADA DE EMERGENCIA (Benceno)
75HS-101A
75HS-201A
75HS-101B
75HS-201B
75XV-101
75XV-102
75XV-103
75XV-104
75XV-201
75XV-202
75XV-203
75XV-204
75PB-230
75PBH-01SD
75PBH-02SD
75PBH-03SD
75PBH-04SD
75PBH-05SD
75PBH-06SD
75PBH-07SD
75PBH-08SD
75PBH-09SD
TIPO DE
SEÑAL
DIGITAL
DIGITAL
MAGNITUD
DE SEÑAL
24 VDC
24 VDC
SALIDA
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
24 VDC
ENTRADA
DIGITAL
120 VAC
SALIDA
DIGITAL
120 VAC
SALIDA
DIGITAL
120 VAC
SALIDA
DIGITAL
120 VAC
SALIDA
DIGITAL
120 VAC
SALIDA
DIGITAL
120 VAC
SALIDA
DIGITAL
120 VAC
SALIDA
DIGITAL
120 VAC
SALIDA
DIGITAL
24VDC
ENTRADA
DIGITAL
24VDC
ENTRADA
DIGITAL
24VDC
ENTRADA
DIGITAL
24VDC
ENTRADA
DIGITAL
24VDC
ENTRADA
DIGITAL
24VDC
ENTRADA
DIGITAL
24VDC
ENTRADA
DIGITAL
24VDC
ENTRADA
DIGITAL
24VDC
ENTRADA
DIGITAL
24VDC
ENTRADA
TIPO
3.9 Conexionado de SPE y SCI
Los PLC de sistema de Parada de Emergencia y Sistema de Control de Incendio se
encuentran
en un gabinete denominado SPE/SCI tipo Nema 12. Estos son los más
comúnmente usados en aplicaciones de uso interior para sistemas de control y automatización.
Están diseñados para prevenir el ingreso de suciedad, polvo, salpicaduras de agua y aceite.
En el gabinete SPE/SCI se encuentran dos circuitos de alimentación uno con tensión
24 Vdc con el cual se sustentan los PLC e instrumentación asociada a los dos subsistemas y
42
otro a 120 Vac para suplir los requerimientos propios del gabinete (iluminación, enchufe
auxiliar, etc.) y las válvulas de diluvio.
Por otro lado existe una caja de fusibles asociada a cada una de las tarjetas tanto de
entrada como de salida a donde llegan y surgen las señales de campo. Esta se utiliza como
protección para los módulos del
PLC ante una falla o sobre tensión en alguno de los
instrumentos. Todos los puntos de entradas y salidas son cableados hacia el módulo a través
de los conectores denominados IFM como se observa en la Figura 3.8, las cuales son unidades
terminales de interconexión pre cableadas con fusible e indicación visual de fusible abierto
por cada canal.
Figura 3.6 Esquema de Conexionado de los módulos
El primer circuito de alimentación tiene un nivel de tensión de 110 VAC se encarga de
alimentar el rectificador, la iluminación del gabinete, el tomacorriente auxiliar y las válvulas
de diluvio. Por su parte el segundo alimenta con un nivel de tensión de 24 VDC el PLC de
SPE y SCI, la interfaz hombre maquina, el suiche ethernet y las fusileras se ambos
subsistemas.
3.10 Programación del PLC.
El diseño de la programación lógica parte del planteamiento del problema, continua
con un diagrama lógico y termina con la programación del PLC termina. El procedimiento
es el siguiente:
43
1. Se establece el problema.
2. Se asignan las variables de entrada y salida.
3. Se construye la matriz causa efecto.
4. Se establece los retardos que sean necesarios.
5. Se dibuja el diagrama lógico.
3.10.1 Matrices Causa Efecto
Las matrices causa- efecto son tablas de doble entrada que permiten visualizar de
forma clara las posibles causas y sus consecuencias en cada una de los segmentos que
conforman un proceso. Es una técnica de mucha utilidad en sistemas donde existan múltiples
combinaciones posibles de eventos.
Los pasos para realizar una matriz causa-efecto son los siguientes:
 Identificar el problema.
Es necesario identificar y definir con exactitud el problema, fenómeno, evento o
situación que se quiere analizar. Éste debe plantearse de manera específica y concreta para
que el análisis de las causas se oriente correctamente.
 Identificar las principales categorías dentro de las cuales pueden clasificarse las
causas del problema.
Para identificar categorías en una matriz Causa-Efecto, es necesario definir los
factores o agentes generales que dan origen a la situación, evento, fenómeno o problema que
se quiere analizar y que hacen que se presente de una manera determinada. Generalmente, la
mejor estrategia para identificar la mayor cantidad de categorías posibles, es realizar una
lluvia de ideas con el equipo de trabajo.

Identificar las causas y sus efectos.
Mediante una lluvia de ideas y teniendo en cuenta las categorías encontradas, identifique
las causas y efectos del posible evento. Éstas son por lo regular, aspectos específicos de cada
una de las etapas de un proceso o sistema. Es importante destacar que ninguna de las celdas
de una matriz causa efecto debe quedar vacía.
44
3.10.2 Simbología en diagramas lógicos
Los diagramas lógicos están conformados por una serie de compuertas que permiten
relacionar las entradas de manera conveniente para conseguir la respuesta deseada de los
sistemas. Cada una de estas compuertas tiene una simbología normalizada que permite a
cualquier programador entender los diagramas realizados por el diseñador de la lógica de un
sistema.
Por otro lado se utilizan simbologías para representar eventos, salidas hacia otros
equipos y temporizaciones. Todos estos aspectos permiten representar de forma clara y
simplificada los requerimientos de un subsistema.
La simbología empleada para realizar los diagramas lógicos de los sistemas
instrumentados de SPE y SCI es la siguiente:
Tabla 3.4 Simbología empleada para la realización de diagramas lógicos del SPE y SCI.
Símbolo
Descripción
Compuerta lógica AND: sus entradas se multiplican de forma lógica
esto se traduce en que si y solo si todos los escenarios (entradas) se
cumplen, se tendrá como resultado la salida esperada.
Compuerta lógica OR: sus entradas se suman de forma lógica esto
quiere decir que si cualquiera de los escenarios (entradas) se cumplen,
se tendrá como resultado la salida esperada.
Evento: Con un hexágono se señala cualquier evento donde exista una
entrada o salida de datos.
Salida: Con un trapecio se simboliza la salida lógica hacia otros
dispositivos ubicados en campo. En general esta es la última etapa del
diagrama.
Continuación: Con un pentágono se simboliza la continuidad de otro
plano. Esto permite interconectar las diferentes etapas que conforman
un sistema.
45
Símbolo
Descripción
Dispositivo: Señal proveniente de dispositivos ubicados en campo.
Temporizador: Con un rombo se simboliza el tiempo en que va a
suceder un evento, posterior al inicio de la causa del mismo.
3.11 Premisas empleadas para la realización de matrices causa efecto y diagramas
lógicos.
Los Sistemas de Seguridad automatizados por su importancia deben ser el resultado
del trabajo y experiencia de muchos especialistas en diferentes áreas. Las siguientes premisas
resultaron de una reunión tipo mesa de trabajo con el personal de Operaciones de Terminal
marino, el cuerpo de bomberos de La Refinería el Palito,
Rockwell contratista con
experiencia en seguridad en puertos marinos y representantes del departamento de
automatización de PDVSA, incluyendo al autor de este trabajo. Ver anexo E la minuta de la
reunión.
Sistema de Parada de Emergencia:
1. El Sistema de Parada de Emergencia se encuentra formado por:

Nueve válvulas solenoides de parada de emergencia

Dos estaciones manuales y un difusor de sonido,

Una luz estroboscópica y una señal luminosa en el HMI.
2. Cada una de las válvulas de parada de emergencia deben tener un pulsador que
permitirá su cierre individual automático.
3. Debe existir un pulsador que active el SPE.
4. Ante un incendio o fuga de gas en cualquiera de los muelles debe activarse el SPE.
5. Al existir una alarma en los Brazos de Carga de cualquiera de los muelles se activará
el SPE.
46
6. Si se activan alguna de las Estaciones Manuales ubicadas en cada muelle se activará el
SPE.
7. Al existir cualquiera de los escenarios mencionados anteriormente que activen el SPE
debe activarse la Luz estroboscópica y la señal luminosa en el HMI.
Sistema Contra Incendio
1. El Sistema contra incendio se encuentra formado por:

Doce detectores de llama repartidos entre los dos muelles. En cada uno de
estos existen tres zonas con dos detectores cada una

Ocho detectores de gas repartidos entre los dos muelles concentrados en la
línea de isobutano.

Dos estaciones manuales y dos difusores de sonido ubicados en cada uno de
los muelles.

Ocho válvulas de diluvio relacionadas con los monitores contra incendio.

Una luz Estroboscópica y una señal luminosa en el HMI.

Un proporcionador de espuma.
2. La indicación prolongada de llama o falla de un detector deberá generar la activación
del sistema de control de incendio
3. La indicación de llama en una zona (dos detectores de llama) deberá generar la
activación inmediata del sistema de control de incendio
4. La indicación prolongada de llama en una zona (dos detectores de llama) deberá
generar la activación del sistema proporcionador de espuma
5. La indicación de llama en dos zonas (cuatro detectores llama) deberá generar la
activación inmediata del sistema proporcionador de espuma
6. Los sensores de gas tendrán una gama de niveles de isobutano. El mínimo valor para
considerarse fuga activará los difusores de sonido de ambos muelles mientras que el
máximo pondrá en funcionamiento el Sistema de Parada de Emergencia.
En las siguientes figuras se puede observar un ejemplo de matriz causa efecto y un
diagrama lógico. Para ver la totalidad de la secuencia de programación ver el anexo F.
47
Figura 3.7 Matriz causa efecto
48
Figura 3.8 Diagrama de lógica
49
3.12 Diagramas de Lazo de los Instrumentos
Los diagramas de lazo son planos que indican los diferentes puntos de conexión de
un instrumento. Este es necesario para la realización de las pruebas de lazos de
Instrumentación en la fase de puesta en marcha y mantenimiento de la planta. En él se debe
indicar toda la información que permita la interpretación en forma clara y sencilla de su
instalación desde el punto de vista de su conexión eléctrica y neumática. Es importante
destacar que los diagramas de lazo se realizan en base a los planos de Canalizaciones
Eléctricas, Ubicación de instrumentos, Diagramas de Interconexión de Señales, Diagramas de
Tuberías e Instrumentación y Simbología [17].
Los diagramas de lazo en PDVSA y sus filiales siguen una serie de consideraciones
que permiten normalizarlos mejorando así su eficiencia en la fase de planificación, ejecución
y mantenimiento de un sistema. Estas consideraciones se encuentran reflejadas en el Sistema
Unificado de Calidad; entre ellas se encuentran:
1.
El diagrama del lazo de medición o control estará dividido en zonas correspondientes
a campo, sala de control y sistema supervisorio remoto. Cada uno de los elementos
que conforman el lazo de medición o control, deberá aparecer representado en la zona
de ubicación que le corresponda.
2.
Cada instrumento indicado en el diagrama de lazo mostrará las características
relevantes para la interpretación funcional del mismo.
3.
Se representarán cada una de las regletas de conexiones con la identificación del punto
de regleta y caja de conexiones que intervengan en el mismo, tratando demostrar
únicamente las regletas que correspondan al lazo de control representado.
4.
Se representarán todos los instrumentos que intervienen en el lazo con sus
características más significativas y sus regletas de conexión (del instrumento) tal como
aparecen en los catálogos del fabricante.
Para los subsistemas instrumentados de Sistema de Parada de Emergencia y Sistema
contra Incendio se realizaron los diagramas de lazo de cada uno de los dispositivos que
intervienen como captadores o actuadores siguiendo los lineamientos exigidos por el Sistema
Unificado de Calidad de PDVSA y sus filiales.
50
El esquema empleado para realizar los diagramas de lazo es el siguiente:
1.
El plano se dividirá en tres zonas especificas

Campo: en este sector del plano se ubicará el instrumento con su TAG y
respectiva regleta de conexión. En caso de necesitarse se realizara un detalle de
conexión interna del instrumento

Sala de Gabinetes: esta sala se encuentra ubicada en el puente de acceso a 400
metros de los Muelles, ella alberga el Gabinete principal donde se encuentran
las borneras, caja de fusibles y PLC relacionados con el SPE y SCI. Las cajas
de fusibles están correctamente denominadas y los puntos de conexión
señalados. Por otro lado, la ubicación se encuentra descrita en una tabla de la
siguiente manera:
Tabla 3.5 Asignación de señal en el PLC de instrumento en los diagramas de Lazo.
PLC
TARJETA
SLOT
SEÑAL

GAB
Sala de Control Terminal Marino: esta sala se encuentra aproximadamente a
900 metros de los muelles y es uno de los nodos que conforman el Sistema de
Control Distribuido (DCS) de la refinería. En ella se realiza el control remoto
de los sistemas implantados. En el diagrama de lazo se encuentra descrito de la
siguiente forma:
Tabla 3.6 Asignación de punto en el DCS de instrumento en los diagramas de Lazo.
GAB
FBM
TIPO
SLOT
PUNTO
DCS
51
2. El tipo de señales se identificaran mediante las normas ISA de instrumentación como
se indica a continuación:
Tabla 3.7 Señales empleadas en los Diagramas de Lazo.
Símbolo
Descripción
Señal Neumática
Señal Eléctrica
Señal de Comunicaciones
3. Las borneras son regletas de 16 entradas o salidas dependiendo del tipo de señal
asociada a ellas pero en el diagrama de lazo solo se representaran los puntos al que
será conectado el instrumento respectivo.
4. En caso de ser necesario se realiza el detalle de conexión interna del instrumento tal
como aparece en el manual de instalación.
En la siguiente figura se puede observar un ejemplo de diagrama de lazo. Para ver la
totalidad de los planos dirigirse al anexo G.
52
Figura 3.9 Diagrama de lazo
CAPÍTULO IV
COMUNICACIÓN ENTRE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES.
4.1 Bus de Campo [18]
El bus de campo constituye el nivel más simple y próximo al proceso dentro de la
estructura de comunicaciones industriales. Está basado en procesos simples y utiliza un
protocolo mínimo para gestionar el enlace entre las rutinas. Sin embargo es importante
destacar que la característica más importante de este tipo de bus es que permite intercambiar
órdenes y datos entre productos de un mismo o de distintos fabricantes a través de un
protocolo reconocido por cada uno de los nodos.
En la mayoría de los casos donde se usan los buses de campo se pretende conseguir un
enlace entre elementos cuyo procesador está dedicado explícitamente a la función de controlar
los sistemas y tiene una capacidad de comunicación limitada, debido a que esto supone una
pérdida importante de velocidad e información.
4.2 ControlNet [19]
ControlNet es un protocolo de red abierto tipo bus de campo empleado en aplicaciones
de automatización industrial. Está orientado al control en tiempo real gracias a su elevada
velocidad de transferencia y tiene un campo de uso muy extenso debido a que puede ser usado
por todo aquel que requiera entradas y salidas digitales rápidas o señales analógicas remotas.
Es una red que cumple las dos premisas básicas requeridas para que un sistema cumpla
las exigencias del control en tiempo real: determinismo y repetitividad. Es determinista,
porque se puede saber en qué momento llegaran los datos a su destino y repetible porque
asegura que los tiempos de transmisión son fijos, sin importar si se añaden o retiran nodos de
la red. El dialogo utilizado por el protocolo controlnet se basa en los siguientes aspectos:

Todos los nodos de la red pueden acceder al mismo dato de forma simultánea bajando
así la carga de comunicaciones.

Todos los nodos están sincronizados, pues los datos llegan al mismo tiempo a todos.
54
A nivel físico controlNet está basado en tecnología de bus, pero permite implementar
topologías de árbol o estrella mediante el uso de repetidores (se encuentran señalados con la
letra R) como se observa en la siguiente figura.
Figura 4.1 Tipos de topología controlnet [19].
ControlNet tiene una única capa física basada en cable coaxial con conectores BNC. Es
importante destacar que se diferencia de otros buses de campo porque incluye el soporte
incorporado para cables totalmente redundantes y el hecho de que toda comunicación es
estrictamente planificada y organizada. Esto se logra por medio de un mensaje testigo pasado
de un nodo a otro. Los nodos pueden enviar la información sólo cuando poseen el testigo
impidiendo las colisiones. Cada nodo lo posee durante un cierto tiempo, por ello el tiempo de
rotación es limitado.
4.3 Ethernet [18]
Ethernet es una tecnología de redes ampliamente aceptada con conexiones disponibles
para computadoras, estaciones de trabajo científicas y de alta desempeño, PLC entre otros. La
arquitectura Ethernet provee detección de errores pero no corrección de los mismos. Tampoco
posee una unidad de control central, todos los mensajes son transmitidos a través de la red a
cada dispositivo conectado. Cada dispositivo es responsable de reconocer su propia dirección
y aceptar los mensajes dirigidos a ella; el acceso al canal de comunicación es controlado
individualmente. Sin embargo la principal ventaja de una red Ethernet es que al usar
protocolos no propietarios, permiten la interconexión de sistemas de automatización de
diferentes fabricantes y facilita las comunicaciones entre controladores industriales debido a
que se basa en comunicaciones y conexiones utilizadas en computadoras convencionales.
55
Las características de una red Ethernet son:

Compatibilidad: Todas las implementaciones de Ethernet deberán ser capaces de
intercambiar datos.

Direccionamiento flexible: El mecanismo de direccionamiento debe proveer la
capacidad de dirigir datos a un único dispositivo, a un grupo de dispositivos, o
alternativamente, difundir el mensaje a todos los dispositivos conectados a la red.

Equidad: Todos los dispositivos conectados deben tener el mismo acceso a la red.

Progreso: Ningún dispositivo conectado a la red operando de acuerdo al protocolo
Ethernet, debe ser capaz de prevenir la operación de otros dispositivos.

Bajo retardo: En cualquier nivel de tráfico de la red, debe presentarse el mínimo
tiempo de retardo posible en la transferencia de datos.

Estabilidad: La red debe ser estable bajo todas las condiciones de carga. Los mensajes
entregados deben mantener un porcentaje constante de la totalidad del tráfico de la
red.
Para el correcto tráfico de información por red Ethernet se hace necesario el uso de un
switch de comunicaciones que permita tener un mayor número de equipos conectados. Cada
switch contiene una lista de direcciones de elementos conectados. Cuando se recibe un
paquete, el switch verifica el destino del mismo y lo reenvía por el puerto correcto. Esto
elimina las colisiones y el flujo de información innecesaria debido a esto es adecuado para la
implementación de sistemas en tiempo real. La conexión entre los equipos y los switch se
realiza mediante cable UTP (cable de cobre trenzado sin apantallar).
4.4 Fibra Óptica [20]
La fibra óptica es una estructura dieléctrica de pequeña sección generalmente circular,
de gran longitud y con sus bases perpendiculares a la superficie lateral; encargada de
transmitir pulsos de luz. Desde el punto de vista geométrico, en el interior de una fibra óptica
la luz se propaga en zigzag debido a los fenómenos de reflexión total que tienen lugar en la
superficie lateral de la fibra. Estas se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que
permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia y a una alta velocidad. Son el
medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas por
ser su fuente un laser o LED.
56
4.5 Descripción de los PLC
En los muelles 1 y 2 de la refinería el Palito se cuentan con cuatro PLC para realizar la
automatización que permita la operación correcta y segura de todos los siguientes sistemas:

Sistema de parada de emergencia.

Sistema contra incendio.

Sistema control brazos de carga muelle 1.

Sistema control brazos de carga muelle 2.
Todos los PLC son de la familia ControlLogix. Los dos primeros fueron descritos en
el capitulo anterior mientras que las características de los encargados de los sistemas de
control de brazos de carga se pueden observar en la siguiente tabla.
Tabla 4.1 Descripción de los PLC encargados del control de los brazos de carga.
Tipo de Módulo
Procesador (CPU)
Comunicación
Comunicación
Comunicación
Entrada Digital
Entrada Digital
Entrada Digital
Entrada Digital
Comunicación
Salida Digital
Salida Digital
Salida Digital
Salida Digital
Salida Digital
Salida Digital
Salida Digital
Salida Digital
Salida Digital
PLC Brazos de Carga Muelle 1 y 2
Descripción
Controlador ControlLogix
Módulo de Comunicación Controlnet
Módulo de Comunicación Devicenet
Módulo de Comunicación Prosoft
Entrada Digital (10-31 Vdc) 32 ptos
Entrada Digital (10-31 Vdc) 32 ptos
Entrada Digital (10-31 Vdc) 32 ptos
Entrada Digital (10-31 Vdc) 32 ptos
Slot Disponible
Slot Disponible
Módulo de Comunicación Controlnet
Salida Digital (10-31 Vdc) 32 ptos
Salida Digital (10-31 Vdc) 32 ptos
Salida Digital (10-31 Vdc) 32 ptos
Salida Digital (10-31 Vdc) 32 ptos
Salida Relay (10-265 Vdc) (5-150 Vac)
Salida Relay (10-265 Vdc) (5-150 Vac)
Salida Relay (10-265 Vdc) (5-150 Vac)
Salida Relay (10-265 Vdc) (5-150 Vac)
Salida Relay (10-265 Vdc) (5-150 Vac)
Rack
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Slot
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
En la tabla 4.1 se debe destacar que los PLC están distribuidos en dos rack. Esto se
debe a la cantidad de módulos necesarios para el correcto funcionamiento del sistema. En
consecuencia, debe existir una comunicación constante entre ellos. Se puede observar en la
tabla 4.1 que ambos rack tienen un módulo de comunicación controlnet que les permite
transmitir información entre ambos a través de cable coaxial.
57
Los PLC asociados a los brazos de carga se encuentran en un gabinete al final de los
muelles, distantes de la sala de control donde se encuentran los PLC de parada de emergencia
y control de incendio.
4.6 Comunicación entre los PLC
En la actualidad, existe una tendencia orientada a adoptar redes Ethernet que permitan
el control de todos los dispositivos asociados a los sistemas de automatización, como se
puede observar en la siguiente figura.
Figura 4.2 Red Ethernet en planta industrial [19].
Es por esto que en la medida de las posibilidades se buscará unificar todos los
dispositivos a protocolo Ethernet. Debido a esto los PLC asociados al sistema de parada de
emergencia y el de control de incendio poseen módulos que les permite comunicarse entre
ellos y con otros dispositivos asociados a los sistemas de automatización a través de esta red.
Estos dos PLC se encuentran conectados para la transmisión de datos a través de un switch de
comunicaciones; esto se debe a que una de las entradas del PLC de parada de emergencia es la
detección de incendio o fuga de gas en alguno de los muelles.
Por su parte, otra de las entradas del PLC asociado a la parada de los muelles es la
alarma de alguno de los brazos. Es por ello que se hace necesaria la comunicación entre los
PLC de los brazos de carga y los ubicados en la sala de control. La configuración a emplear es
tipo estrella (ver figura 4.1) debido a que es necesaria la comunicación con un punto común
pero no es necesaria entre ambos muelles.
58
4.7 Propuesta
El primer aspecto a evaluar es que los PLC de los brazos de carga no poseen un
módulo Ethernet por lo cual se hace imposible su incorporación actual a esta red. En
consecuencia, es necesario utilizar un bus de campo. Debido a que cada uno de los PLC posee
un módulo de tipo controlNet se realizará la comunicación a través de este protocolo.
En segundo lugar, con ayuda de un odómetro se realizó la medición del recorrido entre
la sala de control y los gabinetes ubicados en cada uno de los muelles, obteniéndose las
siguientes distancias:
Tabla 4.2 Distancias para la comunicación entre brazos de carga y muelles.
Desde
Sala de Control
(puente de acceso)
Sala de Control
(puente de acceso)
Sala de Control
(puente de acceso)
Hasta
Gabinete brazos de
carga muelle 1
Gabinete brazos de
carga muelle 2
Sala del sistema de
control distribuido
Distancia (ml)
200
160
800
Es importante señalar que el medio para la transmisión escogido es fibra óptica frente
a cable coaxial. Esto se debe a las distancias obtenidas y las ventajas descritas anteriormente.
En tercer lugar es necesario conseguir un convertidor que sea compatible con el protocolo
controlnet y permita enviar una señal luminosa a través de la fibra óptica y otro para que
realice el proceso contrario en el lado receptor. Para ello se consiguió una solución en los
módulos suministrada por la compañía Allen- Bradley.

El primero es un modelo 1786-RPA que responde a un módulo repetidor de
controlnet. Se puede utilizar para extender la longitud de la red, crear una topología de
estrella o realizar la conversión de la red de medios de cobre a la fibra, y viceversa. El
módulo con sus partes principales se puede observar en la siguiente figura [21].
Figura 4.3 Módulo repetidor de controlnet [21].
59

El segundo es el modelo 1786-RPFRL que responde a un módulo de fibra óptica. Este
es un repetidor modular que soporta la redundancia de fibra de los medios de
comunicación en una topología de anillo. Este módulo debe ser usado cuando un
enlace de fibra óptica de larga distancia (anillo o estrella) se requiere entre dos
productos controlnet. Este enlace de fibra proporciona aislamiento a tierra entre los
nodos y es menos susceptible a ambientes ruidosos que los medios de cobre [22].
Figura 4.4 Módulo de fibra óptica [22].
Por último es necesario realizar la conexión de todos los sistemas implantados en los
muelles con el sistema de control distribuido de la refinería. Para ello es necesario colocar un
switch de comunicaciones para poder manejar todas las variables, permitiendo la
visualización en la computadora del operador y en la red de PDVSA. Los sistemas a
administrar por el switch se pueden observar en la siguiente tabla.
Tabla 4.3 Sistemas a administrar por el switch.
Sistema de Control
Sistema Parada de Emergencia
Sistema de Control de Incendio
Sistema Control de Brazos de carga
Sistema Control de Ganchos de Amarre
Sistema de atraque de buques
Sistema control válvulas motorizadas
Fabricante
Rockwell, ControlLogix
Rockwell, ControlLogix
Rockwell, ControlLogix
Marimatech
Marimatech
Rotork
Gracias a las características de la red Ethernet se pueden manejar sistemas de
diferentes fabricantes compartiendo y enviando información con un solo switch de
comunicaciones. Este se encontrará en la sala control y se enviará la información por medio
de fibra óptica a la sala de consolas que maneja el sistema de control distribuido. La distancia
a recorrer se puede ver en la tabla 4.2 y el plano para el tendido en el anexo H. En la siguiente
figura se observa la topología física de la red de datos descrita.
60
Figura 4.5 Topología red de datos.
CAPÍTULO V
SISTEMA DE POTENCIA ININTERRUMPIDA
5.1 Sistema de Potencia Ininterrumpida para los sistemas de seguridad
Los sistemas de seguridad en el mundo no pueden presentar interrupciones por falla en
el suministro eléctrico, debido a que la ausencia de ellos por pocos minutos puede traer como
consecuencia pérdidas millonarias tanto materiales como humanas. Debido a esto el Sistema
de Parada de Emergencia y el Sistema de Control de Incendio implantados en los Muelles
ameritan un Sistema de Potencia Ininterrumpida que garantice la seguridad en todo momento
de la infraestructura y de las personas que laboran en el sitio.
El manual de ingeniería de riesgo de PDVSA y sus filiales contempla que el
suministro de energía eléctrica para sistemas de detección de incendio, el tablero central de
control y los demás componentes del sistema se seguridad, deberá provenir de dos fuentes de
alimentación independientes y confiables, la fuente principal de alimentación deberá ser de la
capacidad adecuada mientras que la de respaldo bajo condiciones de máxima carga deberá
tener suficiente capacidad para operar el sistema [24].
Los circuitos de control en general se encuentran alimentados con 24 Vdc. Debido a
esto,
es necesaria la utilización de un rectificador que permita conseguir la tensión en
corriente continua adecuada para el buen funcionamiento de los equipos. Es importante
resaltar que el suministro eléctrico del rectificador es sensible a fallas, por ello se necesita
una fuente de respaldo constituida por un banco de baterías que serán cargadas por el mismo
rectificador teniendo este una doble función en el sistema: alimentar las cargas durante el
suministro eléctrico y cargar las baterías.
Los instrumentos y equipos de control se encuentran protegidos por fusibles o
interruptores de baja tensión, y el banco de baterías tiene una protección que permite aislar
ambos sistemas como se observa en el punto 3 de la figura 5.1, además el rectificador cuenta
con las siguientes protecciones en la entrada de alimentación a 120 Vac y a la salida a 24 Vdc.
62
Figura 5.1 Esquema de conexión del sistema de potencia ininterrumpida para circuitos de
control [24].
5.2 Requerimiento para Banco de Baterías [24]
Para el diseño de un Sistema de Potencia Ininterrumpida es necesario cumplir con una
serie de requerimientos basados en las normas PDVSA para escoger la batería adecuada:

La capacidad de la batería a la temperatura mínima de diseño, debe ser tal que
suministre la carga máxima por un lapso de ochos horas.

Las baterías para control deben tener la tapa herméticamente sellada al recipiente. Los
puntos de ventilación deben ser a prueba de rociado.

A las baterías se les proveerá de cargadores automático, serán de tipo estado sólido,
capaces de dar la salida nominal con una tolerancia de la tensión de alimentación de
10% y de frecuencia de 5%.

La tensión de cada banco de baterías no excederá del 2% de la tensión nominal de los
equipos

Las baterías deben tener al menos 15 años de vida útil.

Las baterías deben ser de los siguientes tipos: plomo-antimonio, plomo-clacio o níquel
cadmio.
63
5.3 Tipo de Baterías [24]
Las baterías existentes en el mercado para sistemas de potencia ininterrumpida pueden
ser de muchos tipos de acuerdo al material con el que está constituido su electrolito o placas.
PDVSA aprueba el uso de tres tipos: plomo-antimonio, plomo-calcio y níquel-cadmio. En la
tabla 5.1 y 5.2 se puede observar las comparaciones entre ellas para una primera selección.
Tabla 5.1 Tabla comparativa de los tipos de Baterías [24].
Variable
Ciclo de vida
Regulación de
tensión
Vida útil
Tensión de flotación
Tensión de
Nivelación
Consumo de agua
Costo
Plomo-Antimonio
Bueno
Aceptable
Plomo-Calcio
Aceptable
Aceptable
Níquel-Cadmio
Excelente
Deficiente
15-20 años
2,15-2,20 Vn
2,33-2,35 Vn
20-30 años
2,20-2,25 Vn
2,33-2,35 Vn
20-30 años
1,35-1,45 Vn
1,50-1,55 Vn
Alto
Moderado
Bajo
Moderado- Alto
Moderado
Alto
Tabla 5.2 Resumen comparativo entre los tres tipos de baterías [24].
Tipo de batería
Físicas
Plomo-Calcio
Placa positiva de plomocalcio electrolito de ácido
sulfúrico
Plomo-Antimonio
Placa positiva de plomoantimonio electrolito de
ácido sulfúrico
Níquel-Cadmio
Placa positiva de níquel,
placa negativa de cadmio,
electrólito de hidróxido de
potasio.
Características Típicas
Duración 12 y 15 años, pobre
en altas temperaturas o con
frecuentes e intensas
descargas. Es la más
económica
Duración de 20 a 23 años.
Buen comportamiento para
usos cíclicos. Costo
intermedio.
Duración de 20-23 años.
Buen comportamiento en
altas o bajas temperaturas.
Excelentes para descargas
cortas y rápidas. Tiene el
costo más alto.
Esta comparación indica que la selección del tipo de baterías dependerá de la
aplicación específica. Por ejemplo, si el costo inicial es el factor preponderante, entonces las
baterías de plomo–antimonio son la selección más conveniente (las baterías de plomo–calcio
64
pueden resultar entre un 5% y 10% más costosa). Sin embargo en el caso que se intente
minimizar el mantenimiento, tal como en localizaciones remotas como es el caso de los
Muelles 1 y 2 de la Refinería El Palito, las baterías de plomo–calcio o níquel–cadmio pueden
ser la mejor opción. La diferencia de costo entre las celdas del tipo plomo–ácido y las de
níquel–cadmio usualmente restringen el uso de estas últimas para casos especiales.
Un problema relevante que puede causar la falla de la batería es la filtración del ácido,
especialmente en climas húmedos y cálidos, produciendo a corrosión de los terminales y las
interconexiones. Este es un factor determinante en la vida útil de las baterías por ello en este
aspecto las de níquel-cadmio son más ventajosas que las que poseen plomo ácido en su
configuración como se observa en la tabla 5.1.
Por otro lado se presenta como una desventaja que las baterías de níquel- cadmio
muestran una regulación de tensión deficiente comparadas con las de plomo ácido. Sin
embargo, existen innovaciones que han permitido mejorar este aspecto, como es el caso de la
tecnología FNC (tecnología de fibras estructuradas).
Un banco de baterías ideal es aquél que reúne confiabilidad y rendimiento con un bajo
nivel de mantenimiento. Las baterías de níquel-cadmio emplean materiales relativamente
costosos en su fabricación consecuencia de ello su costo es más elevado que otras baterías
comerciales, sin embargo se obtiene de ellas un buen rendimiento con una larga vida útil.
Por otro lado su instalación no requiere de un alto costo de inversión y a largo plazo
resultará mucho más económica que otras baterías.
Las baterías a ser instaladas para suplir la demanda de los sistemas de seguridad en los
muelles 1 y 2 serán de níquel-cadmio por las siguientes razones:

Necesitan poco mantenimiento. Esta es una característica importante debido a
que la sala de control se encuentra a 800 metros de tierra firme.

Tienen un comportamiento resistente ante condiciones ambientales húmedas y
corrosivas por lo cual es ideal para su uso en ambientes marinos.

Funciona correctamente ante temperaturas extremas. Esto es ventajoso debido
a que se encontrará en un ambiente como la sala de gabinetes ubicada en el
puente de acceso a los muelles.

Su vida útil es alta.
65

Son fáciles de manejar debido a que se encuentra disponibles en recipientes de
plástico resistentes al impacto y a los efectos del electrolito.
5.4 Baterías de níquel-cadmio con tecnología FNC [25]
Las baterías de níquel-cadmio se encuentran formadas internamente por dos
electrodos, el de cadmio (negativo) y el de hidróxido de níquel (positivo), separados entre sí
por un electrolito de hidróxido de potasio y un aditivo de hidróxido de litio. Llevan también
un separador situado entre el electrodo positivo y la envoltura exterior y un aislante que las
cierra herméticamente.
En el mercado existen diferentes tecnologías para baterías de níquel-cadmio. Desde
hace más de una década existe la tecnología FNC (Tecnología de fibras estructuradas). En
esta, en contraposición con otras técnicas, el soporte del electrolito no es un metal rígido y
pesado, sino una fibra de polipropileno metalizado muy flexible y ligera. La
estructura
de
fibra tridimensional es extremadamente porosa. Como resultado de ello, un 90 % del volumen
del soporte de fibra puede rellenarse con material activo. Esto permite conseguir altas
corrientes con niveles de electrolito muy bajos y un considerable ahorro en volumen.
Por
otro lado, no se utilizan aditivos como el grafito o hierro, lo que disminuye el riesgo de
oxidación o formación de carbonato en el electrolito. El resultado es que los electrodos no
envejecen en contraste con las baterías de níquel-cadmio convencionales.
Otra característica notable de la tecnología FNC es que solucionan debilidades
comunes causadas por los siguientes factores:

El volumen del material activo cambia debido a que durante la carga el agua del
electrolito se descompone en gas por electrólisis provocando su descenso.

Por otro lado las baterías de níquel cadmio luego de un determinado número de ciclos
sufren el denominado efecto memoria que consiste en la degradación del electrolito lo
que limita su correcto funcionamiento.
El efecto memoria logra corregirse debido a que los electrodos de fibra estructurada
FNC son capaces de ajustarse para cambiar en volumen durante todo el ciclo de
funcionamiento, tienen la capacidad de mantener un contacto continuo entre el material activo
y los electrodos.
66
Las ventajas de esta tecnología son importantes en aplicaciones que requieren baterías
con larga vida útil. Entre las características más relevantes se encuentran:

No hay fallos repentinos porque no hay corrosión interna.

Hasta 25 años de vida útil.

Más de 3000 ciclos de carga/descarga.

La batería no falla en caso de descarga profunda.

Más del 85 % de la capacidad nominal disponible a -20 ºC
El voltaje nominal de una celda FNC es típicamente 1.2 voltios. Puede operarse con
fiabilidad en un rango de temperaturas que va de -20 a +50 ºC.
5.5 Cálculo de banco de baterías [23]
Para calcular la capacidad del banco de baterías de Níquel-Cadmio debido a las
razones planteadas anteriormente. Se empleara las normas IEEE 1115-2000 [26].
Según la norma antes descritas existen dos tipos de cargas: continuas y no continuas.
Las primeras se encuentran en funcionamiento todo el ciclo de trabajo. Entre estas se
encuentran:

Iluminación,

Motores de funcionamiento continuo,

Indicación luminosa,

Sistemas de comunicación y automatización.
Las cargas no continuas se activan durante una parte del ciclo de trabajo. Estas cargas
pueden encender en cualquier momento, por acción del operador o del sistema automatizado
durante un tiempo determinado, o continuar hasta el final del ciclo de trabajo. Cuando varias
cargas se producen simultáneamente en el mismo período de tiempo y no se puede establecer
una secuencia única, se debe asumir como la mayor suma de todas las cargas que ocurran en
dicho período. Si se puede establecer una secuencia posible, la carga para el periodo debe
considerarse como la máxima en cualquier instante.
Las cargas que debe suplir el banco de baterías se dividen en tres escenarios básicos:
el primero es bajo funcionamiento normal de los subsistemas, el segundo es ante la
67
contingencia de parada de emergencia y el tercero ante incendio o fuga de gas. A
continuación se muestran las magnitudes de consumo en los tres casos:
Tabla 5.3 Carga que debe suplir el sistema de potencia ininterrumpida ante una falla en el
suministro eléctrico.
CARGA PERMANENTE (CP)
EQUIPO
PLC Sistema de Parada
de Emergencia
PLC Sistema Contra
Incendio
Suiche N-TRON
306TX
HMI (PANEL VIEW PLUS
3000)
DETECTORES DE
LLAMA (UV-IRS-AR)
DTECTORES DE GAS
(M21 AR-A)
SOLENOIDE Válvulas
parada de Emergencia
ALIMENTACIÓN
(Vdc)
NUMERO DE
EQUIPOS
CONSUMO
PARCIAL
CONSUMO
TOTAL (A)
24
1
0,3
0,30
24
1
0,3
0,30
24
1
0,25
0,25
24
1
2,90
2,90
24
12
0,09
1,08
24
8
0,1
0,80
24
9
0,48
4,35
TOTAL
9,98
Tabla 5.4 Carga adicional a suplir por el sistema de potencia ininterrumpida en parada de
emergencia ante una falla en el suministro eléctrico.
CARGA ADICIONAL EN PARADA DE EMERGENCIA (CPE)
EQUIPO
DIFUSOR DE SONIDO
(300GCX)
Luz Estroboscópica
Parada de Emergencia
ALIMENTACIÓN
(Vdc)
NUMERO DE
EQUIPOS
CONSUMO
PARCIAL
CONSUMO
TOTAL (A)
24
1
1,1
1,1
24
1
0,83
0,85
TOTAL
1,95
Tabla 5.5 Carga adicional a suplir por el sistema de potencia ininterrumpida en situación de
incendio o fuga de gasCARGA ADICIONAL EN INCENDIO O FUGA DE GAS (CIG)
68
EQUIPO
DIFUSOR DE SONIDO
(300GCX)
Luz Estroboscópica
Parada de Emergencia
ALIMENTACIÓN
(Vdc)
NUMERO DE
EQUIPOS
CONSUMO
PARCIAL
CONSUMO
TOTAL (A)
24
3
1,1
3,3
24
1
0,83
0,85
TOTAL
4,15
Se asumirá el peor caso para el diseño del sistema de potencia ininterrumpida que
suplirá los subsistemas de parada de emergencia y control de incendio. Según la tabla 5.4, el
mayor consumo es cuando los sistemas se encuentran operando en régimen permanente. Esto
se debe a que las válvulas solenoide (VS) de parada de emergencia por seguridad son
normalmente cerradas esto quiere decir que para su funcionamiento normal en todo momento
deben estar energizadas para que estén abiertas y los muelles operativos. Para el cálculo de las
cargas para condición de incendio o fuga de gas y parada de emergencia se emplearon las
siguientes expresiones:
(5.1)
(5.2)
Tabla 5.6 Consumo total de las cargas asociadas al sistema de Potencia Ininterrumpida
Carga
Permanente
Incendio o Fuga de Gas
Parada de Emergencia
Consumo (a)
9,98
9,78
7,58
Para el dimensionado de un banco de baterías es necesario conocer la duración de la
carga asociada al sistema de potencia ininterrumpida. Según las normas eléctricas PDVSA la
capacidad de las baterías de un sistema de respaldo a la temperatura mínima del sitio, debe ser
tal que suministre la carga máxima por un lapso de 8 horas (480 minutos) con el cargador
apagado sin que la tensión del banco de baterías decaiga tanto que llegue a la tensión de corte.
En la Figura 5.1 se puede observar el ciclo de trabajo que deberá suplir el sistema de
respaldo ante una falla eléctrica con una duración de 8 horas manteniendo la carga
permanente de los dos subsistemas. Es importante destacar que para el cálculo de consumo
69
total que deben suplir las baterías se debe tomar en cuenta un factor de reserva debido a que
se aspira incluir a futuro otros instrumentos. En este caso se tomará un factor de 25% de la
carga actual.
Figura 5.1 Ciclo de trabajo del sistema de potencia ininterrumpida
(5.3)
Para el cálculo del número de celdas que debe formar el banco de baterías para suplir
el consumo de los equipos de control que formaran parte del sistema de parada de emergencia
y del sistema contra incendio se usará la ecuación 5.4 y 5.5 extraídas de las normas IEEE
para baterías de níquel-cadmio:
(5.4)
(5.5)
En el diseño del banco de baterías se tomaran los siguientes datos: los equipos tienen
una tolerancia de voltaje del ±10%, y para los valores de voltaje de celda se emplearán los
70
extraídos del manual de puesta en servicio de las baterías de níquel-cadmio. Empleando las
ecuaciones 5.4 y 5.5, se obtienen los resultados expresados en la tabla 5.7:
Tabla 5.7 Cálculo del número de celdas a emplear en el banco de baterías
Características
Máximo
Mínimo
Nominal
Voltaje baterías (V)
26.4
21.6
24
Voltaje de celda (V)
1.35
1.15
1.2
Número de Celdas
20
19
20
5.6 Confirmación de rendimiento de baterías
Las baterías de níquel-cadmio deben que han recibido carga a tensión constante. Esto
presenta la ventaja de que la cantidad de carga que han recibido pueda ser calculada
directamente a partir del tiempo de recarga. Con intensidades más elevadas se puede reducir
el tiempo de recarga. La figura 5.2 muestra la curva de tensión con respecto al tiempo de las
baterías seleccionadas.
Si se carga de manera constante las celdas, se debe limitar la corriente de recarga a la
intensidad de descarga de cinco horas I5 según el manual de puesta en servicio de las baterías
de níquel-cadmio tecnología FNC (p. ej. para una batería de 100 A.h la intensidad sería I5 =
20 A). Para una carga de puesta en servicio a tensión constante limitada de 1,15 V por celda y
una intensidad limitada a I5 es necesario prolongar el tiempo de carga debido a la reducción
en la energía recibida por hora en la recarga. A continuación se pueden apreciar los cálculos
para el tiempo óptimo de carga. Las ecuaciones fueron extraídas del manual de puesta en
servicio de las baterías de níquel-cadmio con tecnología FNC.
71
Figura 5.2 Tiempo de recarga para una celda de niquel-cadmio tecnología FNC a tensión
constante con una corriente I5 [27].
(5.6)
Para el cálculo de tiempo óptimo se utiliza la siguiente ecuación:
(5.7)
En conclusión,
para el dimensionamiento de las baterías de níquel-cadmio con
tecnología FNC debe seguirse el procedimiento anteriormente descrito de acuerdo a las
características propias del cargador. Se usará un banco de baterías de 20 celdas y este será
cargado por un tiempo de 7,5 horas con una intensidad de 20 A.
5.7 Cargador de baterías
El cargador disponible para el banco de baterías diseñado anteriormente es un
rectificador SENS con los siguientes datos nominales:
72
Tabla 5.8 Datos nominales del cargador de baterías.
Ubicación
Entrada
Salida
Voltaje
120 Vac
24 Vdc
Corriente
16 A
35 A
Según las normas PDVSA un rectificador debe cumplir con las siguientes
características para poder ser utilizado en sistemas de respaldo:

Los cargadores para baterías serán de tensión controlada ajustable para las operaciones
de carga, nivelación y flotación.

El cargador tendrá voltímetro y amperímetro para corriente continua.

Será de tipo estado sólido, capaces de dar la salida nominal con una tolerancia de la
tensión de alimentación de 10% y de frecuencia de 5%.
Se puede observar en la tabla 5.8 que el valor de corriente nominal del rectificador es
35 A a una tensión de 24 voltios; si se realizará la carga con esta intensidad y no con la
corriente I5 se conseguiría un menor tiempo de recarga sin embargo el fabricante garantiza la
vida útil de las baterías y su correcto funcionamiento en cada ciclo de trabajo si estas realizan
su recarga bajo condición de descarga de 5 horas (I5), lo que implica utilizar un tiempo de
recarga de 7,5 horas. Para conocer el procedimiento para el cálculo de tiempo de carga para
rectificadores sin operaciones de nivelación y flotación ver anexo I.
5.8 Caída de tensión en el cable
Como se ha indicado anteriormente, si las baterías reciben la intensidad correcta a
tensión nominal durante el tiempo óptimo, se puede garantizar que el voltaje no se deprimirá
por debajo de la tensión de corte en las primeras ocho horas, tiempo de autonomía estipulado
para el sistema de respaldo. Sin embargo, un factor a tomar en cuenta es la caída de tensión en
el cable, sobre todo si las celdas se encontrarán alejadas del cargador de baterías o de los
circuitos de alimentación.
En el caso de la sala de control de los Muelles 1 y 2, el cuarto de baterías se encuentra
separado del área donde se halla el gabinete que alberga el rectificador y los circuitos de
alimentación. Es por esto que se hace necesario incluir las caídas de tensión en el cable, tanto
73
para los cálculos de carga de las baterías como para el suministro de cada uno de los
instrumentos debido a que su correcto funcionamiento depende de que sean alimentados a una
tensión que se encuentre dentro del intervalo admisible.
En primer lugar, el cable entre el banco de baterías y el gabinete donde se encuentra el
cargador, se escogerá en base a la corriente de carga de las celdas debido a que es la mayor
intensidad que experimentará por un tiempo prolongado. Basados en que la corriente de carga
es de 20 A y en la tabla 5.9 se puede concluir que el cable debe tener como mínimo un
calibre 8 AWG. Por su parte el cableado de los instrumentos hasta la sala de control se realiza
con cable calibre 16 AWG trenzado tal como dicta la norma PDVSA para instalaciones
eléctricas.
Tabla 5.9 Corrientes nominales para diferentes calibres [28].
Calibre
(AWG)
7
8
9
16
Diámetro
(mm)
3,6652
3,2639
2,9058
1,2903
Corriente
máxima (A)
30
24
19
3,7
Para el cálculo de caídas de tensión es necesario tener las distancias de cableado. Las
mediciones se realizaron en campo con un odómetro y
se encuentran reflejadas en la
siguiente tabla. Cuando hay más de un instrumento conectado, se toma en cuenta para el
cálculo la longitud del más alejado.
Tabla 5.10 Distancias para realizar el cálculo de las caídas de tensión respectivas.
Desde
Baterías
Gabinete rectificador y circuitos
de alimentación
Gabinete rectificador y circuitos
de alimentación
Gabinete rectificador y circuitos
de alimentación
Gabinete rectificador y circuitos
de alimentación
Hasta
Gabinete rectificador y circuitos
de alimentación
Distancia (m)
Detectores de llama
195
Detectores de Gas
190
Válvulas parada de emergencia
130
Difusores de sonido
140
4
74
Para calcular la resistencia en el cable se empleará la expresión 5.10
(5.8)
En donde ρ es la resistividad del cobre y d la distancia lineal entre los dos puntos. Esta
última es el doble de la medición realizada debido a que para cerrar el circuito existe un par
de cables por instrumento.
Por último se calcula el voltaje en la batería por medio de la expresión 5.11. Para el
voltaje del rectificador se emplea el de nivelación debido a que el rectificador es ajustable.
Este valor fue obtenido del manual del rectificador.
(5.9)
Podemos concluir con el resultado anterior que la resistencia en el cable entre el
rectificador y el banco de baterías no representa una caída de potencial que pueda afectar el
proceso de recarga de la batería.
Por su parte, para las caídas de tensión en cada uno de los cables de alimentación de
los instrumentos en el escenario de pérdida de la fuente principal, se utilizará el siguiente
procedimiento:

En primer lugar, se calcula la resistencia total en el trayecto desde los circuitos de
alimentación hasta el instrumento en campo, con la ecuación 5.10. Es importante
resaltar que las distancias son tomadas de la tabla 5.8 y el radio es el estandarizado
para calibre 16 AWG.
75
Posteriormente se calcula la resistencia equivalente del instrumento con la siguiente

ecuación donde los datos fueron extraídos de los datos nominales de la carga.
(5.10)
 Por medio de un divisor de tensión se calcula el voltaje en la carga, asumiendo que
durante la falla de la fuente principal las baterías llegan a su voltaje mínimo:
(5.11)

Finalmente, se calcula el porcentaje de caída de tensión por medio de la siguiente
ecuación:
(5.12)
Siguiendo el procedimiento anterior se consiguieron los resultados mostrados en la
próxima tabla.
Tabla 5.11 Caída de tensión entre el banco de baterías y los instrumentos en campo ante
voltaje mínimo en las baterías.
Instrumento
Detectores de
llama
Detectores de
Gas
Solenoide
Válvulas
(SPE)
Difusores de
sonido
Vmin
(V)
In (A)
Distancia
(m)
R carga
(Ω)
Rcable
(Ω)
Vcarga
(V)
Caída
de
tensión
(%)
Rango de
voltajes
operación.
(V)
21,6
0,09
195
266,67
1,34
21,49
0,51
10-32
21,6
0,1
190
240,00
1,31
21,48
0,56
10,5-32
21,6
0,48
130
50,00
0,89
21,22
1,76
20-32
21,6
1,1
140
21,82
0,96
20,69
4,21
20-32
76
Podemos concluir que los instrumentos funcionan correctamente ante una falla
eléctrica, debido a que todos reciben una tensión dentro del rango de operación descrito por su
fabricante ante voltaje mínimo de las baterías.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En el marco de desarrollo de este proyecto se pudo poner en práctica las herramientas
adquiridas a lo largo de los estudios de ingeniería eléctrica. Adicionalmente se obtuvieron
conocimientos en el área de automatización y control industrial sobre el uso de diferentes
tecnologías y su uso de forma eficiente.
Una parte fundamental del estudio fue determinar la importancia de una puesta a tierra
de baja impedancia en sistemas que manejen señales pequeñas. En general, en circuitos
donde intervienen motores, contactores o cualquier carga alimentada a 60 Hz se introducen
interferencias electromagnéticas conocidas coloquialmente como ruido. Estas pueden llegar a
tener mayor magnitud que la señal que recibe un PLC o cualquier instrumento de control, lo
que puede traer como consecuencia falsas alarmas.
Por otro lado, una puesta a tierra aislada es igual de nociva que no tener ninguna. Esto
se debe a que la corriente utiliza toda el área transversal disponible en el terreno para
propagarse y su comportamiento no corresponde a un modelo circuital sino a un modelo de
distribución de campos donde si por un punto de puesta a tierra se inyecta una corriente el
otro punto la recolecta generando sobretensiones peligrosas en las estructuras asociadas a la
puesta a tierra aislada.
Es importante destacar que los equipos electrónicos deben conectarse a través de un
solo punto a tierra a través de una barra colectora. De otra manera se podrían inducir
corrientes intensas entre las diferentes conexiones que podrían afectar el funcionamiento de
los equipos. Por otro lado, es importante señalar que la puesta a tierra debe aportar una
referencia a todos los potenciales del sistema, para tener interacciones no dañinas con otros
sistemas.
La configuración de puesta a tierra depende de muchos factores entre los que se
encuentra la impedancia requerida, el lugar a ser implantada, el material de los electrodos y
las dimensiones mínimas por seguridad para el diseño. A partir de estos aspectos se pudo
77
concluir que el grafito es un material no corrosivo e hidrofóbico, por lo cual se puede usar en
el lecho marino con una mayor vida útil que cualquier material metálico.
La resistencia de puesta a tierra disminuye ante alguno de los siguientes escenarios:

Aumento de longitud de electrodos

Incremento de número de electrodos.
El grafito tiene una resistencia mecánica menor que el acero (material usado
comúnmente en electrodos para aumentar su resistencia mecánica), por lo cual se recomienda
usar longitudes de electrodo menores para garantizar que al implantarlo no sufra daños que
pongan en peligro el correcto funcionamiento de la puesta a tierra. En casos como el
estudiado en el presente trabajo, la solución recomendada es usar un mayor número de barras
de menor longitud.
La recomendación final para implantar la puesta a tierra es realizar una medición
directa de la resistividad del terreno debido a que el cálculo de la configuración fue realizado
obteniéndola de forma indirecta.
Con respecto a los sistemas de parada de emergencia y control de incendio, se puede
concluir que los PLC pertenecientes a la familia ControlLogix, son amigables y poseen una
gran variedad de módulos de comunicación que les permite transmitir información entre ellos
y con otros sistemas suministrados por diferentes fabricantes. La identificación de equipos, las
listas de señales, las matrices causa-efecto y los diagramas lógicos son herramientas de mucha
utilidad para realizar el diseño de procesos secuenciales debido a que permiten mantener un
orden, en un lenguaje entendible para todo aquel involucrado en la programación del PLC.
Para un sistema instrumentado, los diagramas de lazo son de vital importancia durante
toda su vida útil desde su instalación, mantenimiento preventivo y correctivo hasta su
sustitución. Esto es consecuencia de que deben presentar de forma detallada todas las
conexiones desde el campo hasta la tarjeta del sistema de control distribuido.
La recomendación final es mantener el proceso de realizar matrices causa efecto y
diagramas de lógica para sistemas secuenciales, debido a que es una manera de proteger el
conocimiento sobre el funcionamiento de los sistemas, permitiendo una rápida revisión y
78
corrección de fallas suscitadas. Además es una fuente de información y consulta para futuros
proyectos. Por otro lado, es necesaria la adquisición de tarjetas que den valores continuos
(“analógicas”) para optimizar la seguridad de los sistemas de control de incendio y gas, que
permita visualizar el nivel de llama o gas presente en la zona de la contingencia (las tarjetas
“digitales” dan valores discretos y no permiten ver el nivel de las variables; solo dan alarma o
señal por violación de los límites).
La comunicación más utilizada a nivel industrial en la actualidad es por medio de red
Ethernet porque permite la interacción de sistemas de diferentes naturalezas y fabricantes a
nivel corporativo, de control y de dispositivos. Sin embargo, la familia ControlLogix permite
la comunicación entre sus equipos a través de un bus de campo denominado controlNet.
La fibra óptica es actualmente el medio por excelencia para la transmisión de datos
porque permite enviar gran cantidad de información, a largas distancias y con mucha rapidez.
Adicionalmente, por transferir pulsos de luz, no tiene tensiones ni corrientes asociadas lo que
la hace más segura comparada con cables de cobre convencionales, en ambientes que tengan
presencia de sustancias inflamables.
La recomendación final es adquirir módulos Ethernet, para los PLC de control de los
brazos de carga que les permita unirse a la red común, de los demás sistemas a funcionar en el
muelle. Esto permitirá al operador tener un solo protocolo a usar para la transmisión de datos,
facilitando el mantenimiento y corrección de fallas.
Las baterías de níquel cadmio con tecnología FNC se presentan como una opción
bastante atractiva en ambientes extremos debido a que funcionan correctamente ante
variaciones de temperatura, se elimina el peligro de corrosión por fuga de ácido y se aumenta
la vida útil del banco. Es importante destacar que debido a que los electrodos de fibra
estructurada FNC son capaces de ajustarse para cambiar en volumen durante todo el ciclo de
funcionamiento, tienen la capacidad de mantener un contacto continuo entre el material activo
y los electrodos mientras que el material de otras tecnologías es incapaz de absorber estos
cambios.
La recomendación final es respetar y cumplir a cabalidad los procedimientos de carga
y de mantenimiento de las baterías, presentados en el trabajo para poder garantizar el
funcionamiento de los equipos e instrumentos ante una falla en el suministro eléctrico. De
79
manera de preservar la seguridad del personal y de la infraestructura de los muelles 1 y 2 de la
Refinería El Palito.
80
REFERECIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Reverte, Madrid, pp. 387-390.
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Tierra y protección contra sobretensiones, pp. 25-30.
4. MORENO, G. 2007. Fundamentos e Ingeniería de la puesta a tierra. 1ra Edición.
Ciencia y Tecnología, Antioquia, pp. 1-12.
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6. MARTÍNEZ, M. Presentación: Sistemas de puesta a tierra en redes de baja tensión
asociadas a equipos de telecomunicaciones, aspectos de diseño, auditoria,
construcción y mantenimiento.
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estandarización. Documento NI-GE-150802 “normas de diseño e instalación de los
sistemas de puesta a tierra en centrales telefónicas y estaciones de transmisión”.
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carga de los pilotes”.
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Propiedades Texturales de Los Suelos por Tomografía Eléctrica: Principios Y
Aplicaciones”. Universidad de Barcelona. Facultad de Geología.
10. MARTÍNEZ, M; LIMONGI, A; ABREU, I; BEJARANO. “Electrodo sólido de grafito
para aplicación de sistemas de puesta a tierra en zonas muy corrosivas”. Universidad
Simón Bolívar. Departamento de conversión y transporte de energía eléctrica.
11. MARTÍNEZ, M. Presentación: Electrodo sólido de grafito para aplicación de sistemas
de puesta a tierra en zonas muy corrosivas.
12. PDVSA, Manual de Ingeniería de diseño. Volumen 4-I. Guía de Ingeniería. Obras
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13. Universidad Nacional de Córdoba. Departamento de Electrotecnia. Apuntes de
Elementos y equipos eléctricos. Capitulo 9: PLC. Se puede encontrar en:
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14. Expert Indsutrial Electronics. La imagen Se puede encontrar en:
http://www.acsindustrial.com/skins/common/images/equip/plc-repair.jpg. Consultado
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15. ABRODOS, José. 2010. Documento NºQNLQJ0001v1.1: Propuesta técnico comercial
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81
16. ZERLING, José. 2010. Documento NºM9830K: Especificaciones de diseño RockwellPDVSA.
17. PDVSA. Sistema Unificado de la Calidad. Manual de instrucciones. Apoyo técnico.
Instrumentación. Diagramas de Lazo, pp. 5-7.
18. BALCELLS, J. 1997. Autómatas Programables. Serie Mundo Electrónico. Barcelona,
pp 35-37.
19. RODRÍGUEZ, A. 2007. Sistema Scada. 2da edición. Editorial Marcombo. Mexico
D.F, pp. 347-359.
20. RODRÍGUEZ, J. Fundamentos de óptica geométrica. Publicado por la Universidad de
Oviedo. Asturias, pp.187-191.
21. Documento Allen Bradley CAT: 1756-RPFM. ControlNet Modular Repeater Medium
Distance Fiber Module.
22. Documento Allen Bradley CAT: 1756-RPFM. ControlNet Fiber Optic Ring Repeater
Modules.
23. PDVSA. Manual de Ingeniería de Riesgo. Volumen 2 IR-I -01. Equipo UPS
24. PDVSA, Manual de Ingeniería de diseño. Volumen 4-I. Guía de Ingeniería. Obras
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muy
altas
corrientes.
Se
puede
encontrar
en:
http://todoproductividad.blogspot.com/2010/12/baterias-de-niquel-cadmio-para.html.
Consultado 20 de enero 2011.
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27. Manual de puesta en servicio de las baterías estacionarias de níquel cadmio con
tecnología FNC. HOPPECKE.(2007).
28. Valores normalizados cables A.W.G (American Wire Gauge) se puede encontrar en:
http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Valores-normalizados-cables-AWG.php.
Consultado 25 de enero 2011.
82
ANEXO A
“Normas de diseño e instalación de los sistemas de puesta a tierra en centrales telefónicas y
estaciones de transmisión”
83
84
85
86
87
88
89
ANEXO B
Ubicación sala de gabinetes en puente de acceso a los muelles 1 y 2 Refinería El Palito.
90
91
ANEXO C
Fragmento documento PDVSA N°01812GIBC50200 “Estudio de hincabilidad y capacidad de
carga de los pilotes”.
92
93
94
95
ANEXO D
“Resumen norma ISA-S5.1”
96
97
ANEXO E
Minuta reunión para definir lógica de control de los sistemas de parada de emergencia y control
de incendio.
98
99
100
ANEXO F
Matrices causa efecto y diagramas lógicos asociados a los sistemas de parada de emergencia y
control de incendio.
101
102
103
104
105
106
ANEXO G
Diagramas de lazo para instrumentación asociada a los muelles 1 y 2 de la Refinería El Palito.
119
120
121
122
123
ANEXO H
Plano de recorrido de fibra óptica desde la sala de gabinetes hasta la sala de control en el terminal
marino.
124
125
ANEXO I
Cálculo de carga de baterías a tensión reducida
126
Para la carga con voltaje reducido, por ejemplo 1,15 V
Se puede observar que mientras la tensión disminuya el tiempo de carga aumenta
respondiendo al comportamiento reflejado en la siguiente figura sunminitrada por el fabricante.
Figura 1. Tiempo de carga de las celdas para diferentes voltajes de recarga con una intensidad I5
[27].
Por otro lado si el cargador asociado al banco de baterías no puede suplir la intensidad I5
para la correcta carga de las celdas, se debe tomar cuenta la siguiente ecuación para el tiempo de
carga para su óptimo desempeño.
Por ejemplo para una intensidad de 15 A.