Sistema de Control en un Proceso de Inertización

Sistema de Control en un Proceso de Inertización
AUTOR: Pau Comí Font.
DIRECTOR: José Ramón López López.
FECHA: 12 de Junio de 2002.
Proyecto Realizado en Colaboración con:
REHAU
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Índice.
1
Memoria Descriptiva. ____________________________________________ 3
1.1 Introducción.__________________________________________________ 3
1.2 Objetivo del proyecto. __________________________________________ 4
1.3 Emplazamiento. _______________________________________________ 4
1.4 Titular. ______________________________________________________ 5
1.5 Proceso de preparado de materias termoplásticas en caliente. ____________ 6
1.5.1 Estructura de la planta de preparado. _____________________________ 7
1.5.2 Descripción del proceso de preparado. ___________________________ 9
1.6 Proceso de inertización. ________________________________________ 17
1.6.1 Concentración de O2. _______________________________________ 19
1.6.2 Control. __________________________________________________ 28
1.6.3 Gas CO2. _________________________________________________ 34
2
Memoria de Cálculo. ____________________________________________ 45
2.1 Proceso de inertización. ________________________________________ 45
2.1.1 Control. __________________________________________________ 45
3
Conclusiones.__________________________________________________ 53
4
Presupuesto.___________________________________________________ 55
4.1 Control._____________________________________________________ 55
4.2 Concentración de O2. __________________________________________ 57
4.3 Gas CO2. ___________________________________________________ 59
5
Planos _______________________________________________________ 61
6
Pliego de condiciones. ___________________________________________ 63
6.1 Objeto. _____________________________________________________ 63
6.1.1 Condiciones Generales. ______________________________________ 63
6.1.2 Condiciones Facultativas. ____________________________________ 64
6.1.3 Condiciones Económicas. ____________________________________ 65
6.1.4 Condiciones Técnicas. _______________________________________ 66
6.1.5 Materiales. ________________________________________________ 72
6.1.6 Conclusiones ______________________________________________ 73
7
Referencias. ___________________________________________________ 75
1
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Memoria descriptiva.
1.1 Introducción.__________________________________________________ 3
1.2 Objetivo del proyecto. __________________________________________ 4
1.3 Emplazamiento. _______________________________________________ 4
1.4 Titular. ______________________________________________________ 5
1.5 Proceso de preparado de materias termoplásticas en caliente. ____________ 6
1.5.1 Estructura de la planta de preparado. _____________________________ 7
1.5.2 Descripción del proceso de preparado. ___________________________ 9
1.6 Proceso de inertización. ________________________________________ 17
1.6.1 Concentración de O2. _______________________________________ 19
1.6.2 Control. __________________________________________________ 28
1.6.3 Gas CO2. _________________________________________________ 34
2
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
1
Memoria Descriptiva.
1.1
Introducción.
Memoria Descriptiva.
Si observamos los objetos que nos rodean, nos daremos cuenta que el plástico ha
pasado a formar parte de nuestras vidas.
Se conoce como plástico a un cuerpo químico, obtenido generalmente por síntesis de
estructura macromolecular, que sirve para distintos usos y que puede ser moldeado por
efecto del calor o la presión.
Figura 1: Diferentes aplicaciones de plásticos.
Existen diversos tipos de plástico: PVC, ABS, PP, LDPE, HDPE... favoreciendo su
mayor implantación en diferentes aplicaciones. Algunos de los sectores donde se utilizan
los diferentes tipos de plástico son:
•
Construcción: calefacción por suelo radiante, instalaciones sanitarias,
instalaciones de aire comprimido, aislamiento acústico, perfiles para puertas y
ventanas.
•
Medioambiental: tubos para aguas residuales, drenaje y desgasificación de
vertederos.
•
Abastecimiento: agua, gas y electricidad.
•
Obras públicas: mallas, arquetas de registro, juntas para puentes.
•
Automoción: piezas de revestimiento de carrocerías, componentes exteriores e
interiores, componentes para el motor.
•
Muebles y electrodomésticos: molduras para cantos, sistemas de organización de
cables, persianas para armarios, cornisas.
•
Medicina: catéter, urología, drenaje de heridas.
Algunos de los métodos para dar forma a los diferentes tipos de plástico son:
extrusión, inyección, conformación en caliente, espuma de reacción, compresión,
espumación...
La necesidad de fabricar productos con otros plásticos para adaptarse a las exigencias
del mercado; ha llevado a las empresas del sector a la adecuación de los procesos de
preparado y maquinación del plástico.
3
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
1.2
Memoria Descriptiva.
Objetivo del proyecto.
El proyecto estudia la adaptación de las instalaciones de preparado de materias
termoplásticas en caliente actuales a la sustitución del plástico tipo PVC por ABS. Este
cambio puede originar una deflagración de las materias primas en el proceso de preparado.
Se ha dotado al proceso actual de los dispositivos y del control necesario para
eliminar el riesgo de deflagración.
Los objetivos que se han perseguido son:
•
Mantener la concentración de O2 por debajo del nivel seguro para evitar el riesgo
de deflagración del preparado.
•
Conseguir un proceso automático e independiente de la instalación existente.
•
Realizar un sistema abierto que permita la implantación en otras instalaciones de
parecidas características.
•
Posibilidad de producir tanto plástico tipo ABS como PVC, donde no es
necesaria la inertización, en la misma instalación.
Preparado de
Plástico PVC
+
Inertización
Preparado de
Plástico ABS
Figura 2: Adaptación del proceso de preparado de plástico tipo PVC a ABS.
1.3
Emplazamiento.
El proyecto se ubica en la fábrica de Tortosa, W TORT, de la empresa Industrias
REHAU, S.A.
Su dirección es:
Polígono Industrial Baix Ebre
Calle F Parcelas 53-56
43897 Campredo – Tortosa
Esta empresa tiene dos máquinas de preparado de materias termoplásticas en
caliente, en la sección “mezcladoras” en la nave antigua. La adaptación se realiza en la
máquina situada a la derecha al entrar en dicha sección.
4
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
1.4
Memoria Descriptiva.
Titular.
REHAU es un grupo internacional con base en Alemania especializado en la
transformación de materias plásticas. Desde su creación en 1948 el grupo está dirigido por
el Señor Helmut WAGNER.
El grupo REHAU está formado por un conjunto de empresas de tamaño medio
jurídicamente independientes. Cada una de estas empresas tiene sus propios objetivos y sus
propios resultados. La denominación del grupo en España es Industrias REHAU, S.A. y su
NIF es A-58189473.
En España existe una dirección propia formada por:
•
Señor LIEBEZEIT: Director Industrial (fábrica de Tortosa).
•
Señor DE TIENDA: Director Administrativo y Financiero (base en Barcelona).
•
Señor ESPARZA: Director Comercial (delegaciones comerciales de Barcelona y
Madrid).
La dirección administrativa y financiera del grupo en España se encuentra en:
C/ Dr. Trueta, 11 Apdo. 225
08860 Castelldefels
R EH A U Barcelona
Dirección administrativa y financiera: 20 pers.
Delegación comercial: 50 pers.
Departamento técnico y marketing: 5 pers.
R EH A U Madrid
Delegación comercial: 20 pers.
R EH A U Tortosa
Fábrica: 305 pers.
Figura 3: Industrias Rehau S.A. en España.
5
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
1.5
Memoria Descriptiva.
Proceso de preparado de materias termoplásticas en caliente.
La instalación de preparado de materias termoplásticas en caliente donde se va ha
realizar la inertización es de la casa DIOSNA, del tipo KAN 200 B.
La KAN 200 B consta de dos partes:
•
Cuerpo calefactor: mezcla y calienta el material simultáneamente.
•
Cuerpo refrigerador: refrigera el material.
Representación esquemática de la planta de preparado de materias termoplásticas en
caliente:
Mezcladora = recipiente calefactor + recipiente
Materias primas
calefactor
refrigerador
producción
Figura 4: Esquema instalación de mezclado de plástico en caliente.
Los pasos básicos del proceso de preparado de materias termoplásticas en caliente
son:
1. Introducción de las materias primas.
2. Aumento de la temperatura del producto.
3. Caída del producto hacia el recipiente refrigerador.
4. Enfriamiento del producto mezclado.
5. Paso a producción o almacenaje del preparado.
Gráfica con las temperaturas por las que pasa el preparado en cada punto del
proceso:
6
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Figura 5: Variación de la temperatura del preparado con el tiempo.
1.5.1 Estructura de la planta de preparado.
Todas las partes de la planta están montadas en un armazón soldado. Se tiene acceso
a la parte superior de la planta por una escalera empotrada.
Figura 6: Armazón de la planta de mezclado de materias termoplásticas en caliente.
1.5.1.1 Cuerpo calentador.
El recipiente mezclador calefactor está situado a la altura de la plataforma de
maniobra y es accesible desde esta. El motor que acciona la herramienta del mezclador
calefactor se encuentra colgado en el interior del armazón. Su acceso se hace por debajo de
la plataforma de maniobra.
7
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Figura 7: Armario de distribución y cuerpo calentador.
1.5.1.2 Cuerpo refrigerador.
El recipiente del mezclador refrigerador se encuentra en un escalón bajo el armazón
de la máquina, lateralmente por debajo del recipiente del mezclador calefactor, de manera
que el material a mezclar pueda caer del mezclador calentador al mezclador refrigerador
debido a la acción de la gravedad.
1.5.1.3 Armario de distribución.
El armario de distribución se encuentra al lado de la planta. Contiene el interruptor
principal para el suministro de corriente de la planta y parte de la electrónica instalada
como: los paneles para programar las temperaturas de trabajo, bocinas, pulsadores de
paro....
Figura 8: Panel de control del armario de distribución de la planta DIOSNA - KAN 200 B.
Mediante los paneles P1 y P2 de la Figura 8 se introducen las temperaturas a la que
se debe añadir aceite al preparado si fuera necesario (P1) y la temperatura a la que el
producto debe caer del recipiente calefactor al refrigerador a través del evacuador (P2).
Cuando se alcanza la primera de estas temperaturas se enciende la lámpara
omnidireccional y suena la bocina.
El pulsador S0 es el interruptor de paro de emergencia situado en el armario de
distribución; existe otro situado al lado del recipiente mezclador calefactor. S1 y S2
determinan el modo de funcionamiento de la planta, modo manual o automático
respectivamente.
Las pantallas P3 y P4 indican y determinan la corriente máxima de funcionamiento
de los motores del recipiente mezclador calefactor y refrigerador.
8
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
M6 y M7 son termocambiadores para refrigerar la electrónica del interior del armario
de distribución.
1.5.2 Descripción del proceso de preparado.
El proceso de preparado de materias termoplásticas en caliente se realiza en dos
recipientes, uno calefactor y otro refrigerador.
El recipiente mezclador calefactor tiene una capacidad de 200 litros, cargándose de
90 a 100 kilogramos. Ocupan aproximadamente un 75 % del volumen del recipiente,
quedando unos 50 litros de aire.
El recipiente mezclador calefactor mezcla el material base (suministrado en forma de
polvo) intensivamente con las sustancias adicionales y calienta el producto mediante fuerza
de cizallado y fricción hasta alcanzar el estado final de “dryblends” homogéneos y capaces
de rodar. Una vez obtenido este estado la mezcla se traspasa al recipiente refrigerador a
través del evacuador.
El mezclador refrigerador es conveniente para una refrigeración rápida y cuidadosa
de los “dryblends” procedentes del mezclador calentador hasta conseguir la temperatura de
almacenaje. La refrigeración se realiza girando la mezcla por el recipiente al ponerse esta
en contacto con la corriente de aire del exterior y las paredes frías. Las paredes del
recipiente mezclador refrigerador están enfriadas por un circuito de agua a 10 ºC.
Los diferentes tipos de plástico requieren diferentes condiciones de temperatura,
velocidad y número de hélices de la herramienta de mezclado en caliente... Las diferentes
temperaturas que determinan el proceso de preparado pueden programarse a través de las
pantallas descritas anteriormente. Se puede intervenir sobre la planta, abriendo/cerrando
tapas, evacuadores, motores, etc., actuando sobre los diferentes pulsadores y pantallas
existentes en el panel de control.
La posición inicial de la planta es con los motores parados, tapas de los recipientes
mezcladores calefactor y refrigerador cerradas y evacuadores cerrados, como se muestra en
la Figura 9.
9
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Figura 9: Parte del panel de control con la planta en posición inicial.
Partiendo de la posición inicial de la planta, debemos abrir la tapa del recipiente
mezclador calefactor para cargar los diferentes productos que componen el plástico que se
quiere preparar. Como medida de seguridad la tapa queda bloqueada, no pudiéndose abrir,
cuando la herramienta del recipiente mezclador calefactor no está totalmente parada.
Con la tapa abierta hacia el lado derecho se añaden los productos ha mezclar:
•
Componente base del plástico.
•
Aditivos.
•
Colorantes.
Cargado el recipiente se mueve la tapa hacia el lado izquierdo y se cierra.
Figura 10: Tapadera del recipiente calefactor abierta para cargar producto.
10
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Accionando el motor de la herramienta del recipiente mezclador calefactor el sistema
pasa por las diferentes fases descritas anteriormente de forma automática.
Cuando el producto alcanza la primera temperatura prefijada (aproximadamente
90 ºC), debido a la fuerza de cizallado de las hélices al girar, suena una alarma indicando,
si fuera necesario, el momento de añadir el aceite a la mezcla.
A la segunda temperatura programada, se abre el evacuador de material del
recipiente mezclador calefactor para que toda la mezcla pase por efecto de la gravedad y la
inercia, al interior del recipiente mezclador refrigerador. Al cabo de unos 40 segundos se
cierra el evacuador y se para el motor de la herramienta del recipiente calefactor.
Segundos antes de caer la mezcla se pone en marcha el motor de la herramienta y la
ventilación del recipiente mezclador refrigerador.
Cuando la temperatura del preparado es inferior a 40 ºC, se abre el evacuador de
material del recipiente mezclador refrigerante. El preparado de plástico cae por efecto de la
gravedad y la inercia en las cubetas para su almacenamiento y/o posterior mecanización.
11
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Durante el enfriamiento del primer preparado se puede iniciar la segunda carga. Se
debe tener en cuenta que el proceso de enfriado del preparado es más largo que el de
calentamiento. Por ello, sólo se puede empezar a mezclar la segunda carga cuando el
tiempo restante de enfriamiento del primer preparado es menor que el tiempo de mezclado
en caliente de la segunda carga. Sí no fuese así se mezclarán los dos productos en el
interior del recipiente mezclador refrigerador haciendo inservible el producto final.
El panel de control del instrumento está formado por una serie de pulsadores y
lámparas de aviso para actuar de forma directa sobre la planta de preparado de plástico en
caliente.
Figura 11: Representación del panel de control de la mezcladora DIOSNA-KAN 200 B.
La tapa del recipiente mezclador calefactor se bloquea cuando la herramienta se
encuentra en movimiento no pudiéndose abrir. La lámpara H11 indica que la tapa está
bloqueada, H7 indica que el motor está en movimiento.
12
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Para poder cargar las materias termoplásticas a mezclar, partiendo de la posición
inicial de la planta, se abre la tapa del recipiente mezclador calefactor pulsando S11, se
enciende la lámpara de aviso H10 al estar la tapa abierta. La tapa se desplaza manualmente
hacia la derecha para poder acceder al interior del recipiente mezclador calefactor.
Figura 12 : Pistón de obertura de la tapadera.
Una vez se ha realizado la carga del recipiente se cierra la tapa pulsando S10,
iluminándose H9. Para poder cerrar la tapa deberá estar alineada con el recipiente
calefactor.
Figura 13 : Tapadera abierta alineada con el recipiente calefactor.
13
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Pulsando S15 se pone en marcha el motor de la herramienta mezcladora,
iluminándose H7.
El evacuador del recipiente calefactor se abre de forma automática al llegar a la
segunda temperatura prefijada, apagándose H13 e iluminándose H12. De forma manual se
puede abrir y cerrar el evacuador pulsando S17 y S18 respectivamente.
Figura 14 : Pistón que actúa sobre el evacuador del recipiente mezclador calefactor.
El motor de la herramienta refrigerante indica su funcionamiento a través de la
lámpara de aviso H20. H26 indica el funcionamiento de la ventilación. La circulación de
agua refrigerada por el interior de las paredes del recipiente mezclador refrigerador viene
indicada por H34.
El evacuador del recipiente refrigerador funciona igual que el del recipiente
calefactor, indicado por las luces H23 y H24; pulsando S25 y S26 se mueve el pistón del
evacuador de forma manual.
El número de horas de funcionamiento de la planta viene indicado por P10.
La limpieza de la planta se realiza cada vez que se cambia de producto o color para
evitar la contaminación de los nuevos preparados debido a restos anteriores. El tipo de
limpieza es el siguiente:
•
100 % cuando hay un cambio de material o color muy fuerte (se usa producto de
limpieza).
•
50 % cuando se pasa de un color a otro que podría incidir en algo la colocación
del siguiente (es igual al 100 % pero sin producto de limpieza).
•
25 % cuando sólo se limpia la zona de refrigeración, cada vez que se cambia de
color.
14
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
El autómata se relaciona con el entorno a través de diversos sensores y actuadores
conexionados a las tarjetas de entrada y/o salida digitales o analógicas. En la Figura 15 se
pueden observar los sensores y actuadores más importantes situados en la planta de
mezclado de plástico en caliente.
Figura 15: Sensores y actuadores de la planta de mezclado en caliente
Siendo:
•
B1/B2 son palpadores de temperatura situados en el interior de los recipientes
mezclador calefactor y refrigerador. Envían una señal analógica al sistema
indicando la temperatura del producto que se está mezclando.
•
G1 es un tacómetro que indica la velocidad de giro de la herramienta del
recipiente mezclador calefactor.
•
M1 es el motor que hace girar la herramienta del recipiente mezclador calefactor.
Se trata de un motor de 86 kW con una potencia nominal de 232 A. Su velocidad
está comprendida entre 50...3080 revoluciones por minuto. Tiene una protección
IP 23.
•
M2 es el motor de la herramienta del recipiente mezclador refrigerador. Tiene
una potencia nominal de 11 kW y una corriente nominal de 21.1 A. Su velocidad
nominal es de 1455 revoluciones por minuto. Tiene una protección IP 55.
•
M3 es el motor de la trituradora. Su potencia nominal es de 11kW y una corriente
nominal de 20.9 A, su velocidad nominal es de 2910 revoluciones por minuto.
Tiene una protección IP 54.
15
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
•
M4 es el motor del ventilador del mezclador refrigerador. Su potencia nominal es
de 0.75 kW y tiene una potencia nominal de 1.7 A.
•
S?? son interruptores de final de carrera en su mayoría. Indican al autómata la
posición de los pistones que abren y cierran los evacuadores (S24/S25, S30/S31)
que dejan pasar la mezcla de un recipiente a otro. S3 indica si la herramienta
mezcladora calefactora está en marcha y S1 si la tapa del recipiente mezclador
calefactor está cerrada. S6 y S7 indican si la tapa del recipiente mezclador
refrigerador está cerrada y si existe movimiento de la herramienta del recipiente
mezclador refrigerador.
•
Las partes marcadas con X?? No se utilizan en esta instalación.
Un autómata o PLC controla el proceso de preparado de materias termoplásticas en
caliente. Está instalado en el interior del armario de distribución de la planta. Se trata de un
autómata S5 - 115U con CPU 941B de la casa SIEMENS. El autómata esta formado por:
Cantidad
Denominación
Designación
1
Soporte para grupos constructivos
6ES5 700 – 1 LA 11
1
Grupo constructivo central
6ES5 941 – 7 LA 12
1
Fuente de alimentación
6ES5 951 – 7 LB 13
1
Modulo memoria
6ES5 375 – 0 LA 15
1
Tarjeta de entrada analógica
6ES5 460 – 7 LA 11
1
Tarjeta de salida analógica
6ES5 470 – 7 LA11
2
Tarjeta de salida digital
6ES5 441 – 7 LA 11
2
Tarjeta de entrada digital
6ES5 420 – 7 LA 11
1
Batería tampón
6EW1 000 – 7 AA
5
Conector frontal
6ES5 490 – 7 LB 21
2
Conector frontal
6ES5 490 – 7 LB 21
1
Tarjeta de medida ±10 V
6ES5 498 – 1 AA 31
1
Tarjeta de medida ±20 mA
6ES5 498 – 1 AA 41
Tabla 1: Composición del PLC de la planta de preparado en caliente de materias
termoplásticas.
16
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
1.6
Memoria Descriptiva.
Proceso de inertización.
El proceso de inertización mantiene la concentración de O2 por debajo del 15 % vol.
insertando un gas inerte (CO2) en el interior del recipiente mezclador calefactor.
El funcionamiento del proceso de inertización tiene la siguiente representación
esquemática:
O2 %
Control
CO2
Figura 16: Representación esquemática del funcionamiento del proceso de inertización.
Para realizar la inertización del recipiente mezclador calefactor es necesario:
•
Conocer la concentración de O2.
•
Controlar el flujo de CO2 según la concentración de O2.
•
Insertar el flujo de CO2.
La planta donde se ha realizado la inertización no es de uso exclusivo para el
preparado de plástico tipo ABS. La misma instalación prepara plástico tipo PVC o ABS
según las necesidades de producción. El hecho de preparar los dos tipos de plástico ha
obligado a instalar un selector de producto de dos posiciones. Después de la limpieza al
100 % de la planta el operario selecciona el tipo de preparado que va a realizar. La
limpieza se hace necesaria al realizarse un cambio en el tipo de plástico a preparar.
Cuando se ha seleccionado PVC en el selector de producto la instalación de
inertización está inactiva, empezando el proceso normalmente.
Al seleccionar ABS el motor de la herramienta mezcladora empieza a funcionar
después de haberse completado la inertización de la atmósfera interior. Cuando se abre el
evacuador de producto la inertización ya no es necesaria.
17
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
El producto base del plástico viene suministrado en forma de polvo. El granulado del
material hace inviable la utilización de sensores de O2 instalados directamente en el
interior del recipiente; ya que se colapsarían rápidamente debido a la gran cantidad de
partículas en suspensión existentes al girar la herramienta mezcladora mientras no se ha
compactado la mezcla. Esto daría lugar a lecturas erróneas e inutilizaría el resto del
proceso de inertización.
Figura 17: Movimiento del producto en el recipiente calefactor mezclador.
A través de un flujo de muestras limpias de partículas en suspensión por un
analizador de gases, se obtiene una señal analógica representativa de la concentración de
O2 presente en el recipiente mezclador calefactor.
El flujo de CO2 insertado en el recipiente mezclador calefactor varía en función de la
concentración de O2 del interior. Utilizando una válvula proporcional controlada se puede
variar el flujo del gas inerte insertado. Una vez se abre el evacuador de producto del
recipiente mezclador calefactor se cierra la válvula proporcional y no entra más CO2 en el
recipiente mezclador calefactor.
La necesidad de realizar una inertización no afecta a los pasos del proceso de
mezclado. Existe un retardo entre la orden de puesta en marcha del proceso desde el panel
de control hasta la puesta en marcha del motor de la herramienta mezcladora. Este tiempo
es el que necesita el proceso de inertización para conseguir una concentración de O2 en el
interior del recipiente mezclador calefactor que elimine el riesgo de deflagración.
El sistema de control del proceso de inertización es independiente del control del
proceso de mezclado, evitando la sobrecargar del autómata del proceso de preparado.
El control del proceso de inertización se comunica con el entorno a través de diversas
tarjetas de entrada y/o salida digitales y analógicas. Algunas señales del proceso de
preparado van dobladas hacia el control del proceso de inertización; permitiendo conocer
la situación del proceso de preparado de materias termoplásticas en caliente. La parte de
control se relaciona con la válvula proporcional controlada y el sensor de gas a través de
señales analógicas de tipo 4 - 20 mA.
18
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Se han montado 2 armarios metálicos con una protección IP 54 para evitar el
deterioro de los componentes debido a la gran cantidad de polvo en suspensión existente en
la zona de preparado de materias termoplásticas. En un armario va instalado el control de
la instalación y en el otro la válvula proporcional controlada, el sistema de toma de
muestras con el sensor de O2 y una fuente de alimentación de 24 V que abastece los
equipos. El armario de control está situado al lado del armario de distribución de la planta
de preparado de materias termoplásticas en caliente. El segundo armario está instalado
cerca del punto de extracción de muestras del recipiente mezclador calefactor para reducir
el retardo debido al recorrido del flujo de muestras hasta el sensor, no dificultando la
operación normal de la planta.
1.6.1 Concentración de O2.
La función de esta parte del sistema de inertización es dar una señal analógica de
4 - 20 mA proporcional a la concentración de O2 presente en el interior del recipiente
mezclador. Se ha generado un flujo de muestras representativas del aire del interior de
recipiente mezclador calefactor, eliminando las partículas sólidas en suspensión que
puedan colapsar el sensor, para un posterior análisis.
El O2 está presente en la atmósfera en un 21 % vol aproximadamente. Existen
diversos modos de conocer la concentración de O2 presente en el aire; por métodos
directos o indirectos (por nivel de humedad).
En el mercado existen diversos tipos de sensores para medir la concentración de O2
de forma directa:
•
Sensores electroquímicos.
•
Sensores termoparamagnéticos.
Sensor electroquímico:
Un sensor electroquímico consiste en un electrodo sensor (cátodo) y un electrodo
contador (ánodo) separados por una delgada capa de electrolito. El gas que se pone en
contacto con el sensor reacciona en la superficie del electrodo sensor y provoca un
mecanismo de oxidación o reducción.
Figura 18: Funcionamiento esquemático de un sensor electroquímico.
19
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Los materiales del electrodo específicamente diseñados para el gas de inertes
catalizan esa reacción. Generan una corriente eléctrica proporcional a la concentración del
gas.
Las características más importantes de un sensor electroquímico son:
•
Consume poca potencia por lo que es apropiado para unidades portátiles que se
alimentan a baterías.
•
Comparado con otros muchos sensores es selectivo para un gas determinado. Sin
embargo algunos sensores tienen poca selectividad, dependiendo de que gas
detectan.
•
Su vida es normalmente de uno a tres años, aunque algunos tienen una
especificación de dosis de exposición al gas, como el sensor de ammonia de
5.000 ppm. Si el sensor está expuesto constantemente a 50 ppm, tendrá una vida
de 100 horas.
Los sensores electroquímicos son válidos para medir unos 20 gases en los rangos de
pocas ppm. Estos incluyen: CO, dióxido de nitrógeno, cloruro, sulfito de hidrógeno,
dióxido de sulfuro, oxigeno. Su utilización está limitada para aplicaciones continuas y fijas
y para control de procesos.
V
CATODO
Resistencia
ELECTROLITO
ANODO
4e-
AIRE
Figura 19: Ejemplo de aplicación en el análisis de oxígeno.
20
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Sensores termoparamagnéticos:
Son sensores basados en la variación de la conductividad térmica de un cuerpo
caliente en contacto con otro. El sistema se basa en un puente de Wheatstone con unas
resistencias de platino cerradas en celdas. El puente está en equilibrio cuando por las 4
celdas circula el mismo gas.
Los atributos importantes de este tipo de sensor son:
•
Los más versátiles de los sensores, pueden detectar una gran gama de gases en
rangos de ppm o combustibles. Se pueden conseguir diferentes características de
respuesta variando los materiales de oxido de metales, las técnicas del proceso y
la temperatura de trabajo. Detectan cientos de gases en amplios rangos.
•
Su simplicidad constructiva da una vida de 10 a 25 años libre de problemas. Es
robusto, aguanta los choques y las vibraciones y es válido para servicio
antiexplosión.
•
Tiene una selectividad limitada y es susceptible a interferencias o gases de fondo
que le pueden activar y dar falsas alarmas.
En esta aplicación se está utilizando un sensor de O2 tipo termoparamagnético. Este
tipo de sensor mide la concentración de oxígeno existente en un gas basándose en las
propiedades paramagnéticas del oxígeno.
La empresa PANAMETRICS ha suministrado el sensor termoparamagnético XMO2 y
su correspondiente sistema de toma de muestra.
Figura 20: XMO2 analizador de oxigeno termoparamagnético.
21
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
La propiedad magnética del oxígeno es unas 100 veces mayor que la mayoría de los
gases comunes, pudiéndolo distinguir fácilmente de los otros gases basándose en su
atracción hacia un campo magnético. Combinando un gradiente de campo magnético con
un gradiente de temperatura se crea un flujo de gas, llamado flujo inducido o “viento
magnético”. La intensidad de este flujo inducido es proporcional a la concentración de
oxigeno presente en la mezcla de gases.
En la cámara superior del analizador se utilizan imanes permanentes para generar un
flujo magnético. La temperatura de la cámara se mantiene de forma controlada a 45 °C
para mantener el equilibrio térmico. La cámara contiene dos pares de termistores, uno de
cada par se encuentra en el interior del campo magnético y el resto fuera del campo. Al
estar los termistores eléctricamente calentados se genera un gradiente de temperatura en el
interior del campo magnético.
Figura 21: Esquema de funcionamiento de la cámara del sensor de oxigeno
termoparamagnético.
Una pequeña parte de la muestra sube de la cámara inferior a la superior donde está
situada la unidad de medida. Sí la muestra contiene un gas paramagnético (por ejemplo el
O2), este es atraído por el campo magnético, provocando un aumento en la presión de la
muestra en el centro de la cámara. La presión de la muestra es ligeramente inferior cerca de
los termistores ya que están a alta temperatura, produciendo una disminución de la
propiedad paramagnética del oxigeno. Esta pequeña diferencia de presión genera un flujo
de salida desde el centro del campo magnético hacia los termistores. Los termistores
interiores disminuyen su temperatura al ir calentando el gas mientras se genera el “viento
magnético”. Esto causa una diferencia de temperatura entre los fríos termistores interiores
y los calientes termistores exteriores.
22
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
En la Figura 22 se observa el flujo del gas en el interior de la cámara superior del
XMO2.
Figura 22: Par de termistores de la celda de medida del XMO2.
En la Figura 23 puede verse como los pares de termistores forman parte de otro
circuito electrónico en forma de puente. El circuito empieza a perder su equilibrio al variar
la resistencia eléctrica de los termistores al modificarse su temperatura. El desequilibrio en
el circuito hace aparecer una diferencia de potencial en el puente que es proporcional a la
concentración de oxigeno en el gas analizado.
Figura 23: Circuito en forma de puente del XMO2.
23
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
El puente utilizado en la medida del oxigeno descrito anteriormente es una parte de
otro puente compensado que mantiene el puente de oxigeno a una temperatura constante al
variar la composición del gas de fondo. La potencia eléctrica cambia necesariamente para
mantener el puente de oxigeno a una temperatura constante función de las características
térmicas del gas de fondo. Así se puede suministrar una señal que está relacionada con la
característica térmica del gas de fondo. Esta señal puede utilizarse para reducir los efectos
producidos por la variación del gas de fondo en la medida del span del O2.
El voltaje de salida del puente puede compensarse para variaciones en el gas de
fondo y/o presión interna por los algoritmos del microporcesador del analizador. La señal
compensada es luego amplificada y convertida en una señal de 4 - 20 mA proporcional a la
concentración de oxigeno de la mezcla de gases.
La ausencia de partes móviles en el sensor le hace inmune a las vibraciones
existentes en el lugar de trabajo. Permitiendo instalar el conjunto lo más cerca posible de la
planta de mezclado, reduciendo el tiempo de respuesta frente a variaciones en la
concentración de O2 en el interior del recipiente mezclador calefactor. El sensor puede
solicitarse con diferentes rangos de medida, en esta aplicación se ha solicitado un sensor
con un rango de funcionamiento de 0 a 25% vol. de O2.
Figura 24: Dimensiones del transistor de oxigeno XMO2 en pulgadas (mm).
Para asegurar un correcto funcionamiento del sensor XMO2 se hace necesario la
utilización de un sistema de acondicionamiento de muestra adecuado. El sistema de
acondicionamiento de muestra depende de las condiciones del gas de fondo y de los
requerimientos de la aplicación.
24
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
En esta aplicación el sistema de acondicionamiento de muestra debe realizar la
extracción de la muestra del recipiente ya que la atmósfera del recipiente mezclador
calefactor está a presión ambiente. Esta extracción se realiza utilizando el efecto Venturi
producido en el eductor instalado en el sistema de adquisición de muestras. Este eductor
está instalado después del sensor de O2, para no contaminar el flujo de muestras con el gas
utilizado para realizar la extracción. En esta aplicación se utiliza gas N2 para realizar esta
extracción.
El sistema de acondicionamiento debe suministrar un flujo de muestra limpio y
representativo hacia el XMO2 a temperatura, presión y flujo dentro de los limites
aceptables. Las condiciones estándares de funcionamiento del sensor XMO2 son:
•
Temperatura entre - 20 ºC a + 40 ºC.
•
Presión atmosférica.
•
Un flujo de 1 SCFH (500 cc/min).
En nuestro caso el sistema de acondicionamiento de muestra está instalado sobre una
base de acero donde están montados e interconectados el sensor XMO2 y los siguientes
componentes:
•
Filtro de 7 micrones de acero inoxidable.
•
Válvulas de entrada-salida en acero inoxidable.
•
Caudalimetro de 0.2 a 2 SCFH.
•
Eductor para extracción de la muestra.
El conjunto viene interconetado de la siguiente forma:
Analizador de O2
Sensor O2 tipo
paramagnético
Entrada
Muestra
Filtro
7µ
Válvula
Reg. Flujo
Entrada
N2
Eductor
Gas N2
Med. Flujo
Salida
Muestra
Muestra limpia
Señal analógica
Figura 25: Esquema de interconexión del sensor de O2 y el sistema de toma de muestra
25
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
La materia prima del plástico tipo ABS viene suministrada en forma de polvo y su
denominación es ABS polvo, fabricado de polilaca PA 747S. Tiene una densidad a granel
según ISO-R 1133 de valor teórico 0.4±0.05 g/cm3. Se suministra en paquetes de 25 Kg.
El reparto del tamaño del grano según Fritsch Analysette tipo 03.502 del producto es:
> 1000 µm
<0%
630-1000 µm
<5%
630-500 µm
1-37 %
500-400 µm
12-31 %
400-315 µm
19-36 %
315-63 µm
19-38 %
Inferior a 63 µm
0%
Tabla 2: Tamiz del producto.
Se puede observar en la Tabla 2 que no aparecen partículas de tamaño inferior a
63 µm en el ABS polvo. El sistema de filtrado de la muestra debe impedir el paso de
partículas inferiores a este valor para asegurar que no se colapse el sensor de O2 debido al
tamiz del preparado.
La empresa proveedora del analizador de gas utilizado aconsejó el filtro modelo I de
Swirlklean Bypass Filter de la casa Collins Products Company por su adecuación para
aplicaciones con gran cantidad de partículas sólidas en suspensión.
Figura 26: Filtro Swirlklean Bypass Filter.
26
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
El cuerpo del filtro está fabricado con acero inoxidable 316, igual que las mallas de
los filtros (marcadas con el número 2). Variando la malla del filtro podemos retener
partículas comprendidas entre 150 a 0.2 micras. La malla del filtro utilizada en esta
aplicación no deja pasar partículas superiores a 30 µm, asegurando un flujo de muestras
libres de partículas en suspensión que pudiesen colapsar el analizador de gases.
Figura 27: Funcionamiento del filtro Swirlklean Bypass Filter.
Como la muestra se extrae del recipiente que está a presión ambiente se ha tapado la
salida del filtro (bypass out) evitando la contaminación de la muestra con aire ambiente.
27
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Para limpiar el filtro se genera un flujo de N2 en sentido contrario para vaciar de
partículas la cámara interior. Este flujo de N2 se consigue girando la válvula de 3/2 vías
situada entre el analizador de O2 y el sensor.
Filtrado Muestra
Gas N2
Muestra con partículas
Filtro
Swirlklean 30 µ
Muestra limpia
Figura 28: Representación del filtro Swirlklean.
1.6.2 Control.
Se ha utilizado un control proporcional integrativo o PI; siendo el más adecuado en
aplicaciones donde se controla una concentración de gas.
El autómata escogido para realizar el control ha sido el S5 –115 con CPU 941 B de la
casa SIEMENS. Es el mismo modelo de autómata que controla la instalación del proceso
de mezclado de materias termoplásticas en caliente. Este tipo de autómata lleva
incorporado en el sistema operativo un módulo de control tipo PID, en el módulo de
organización OB 251. Anulando el valor derivativo del control PID podemos conseguir un
control de tipo PI.
Aunque en la actualidad existen autómatas mucho más completos, como puede ser
el S7 también de SIEMENS, hay razones que han determinado esta elección. Se trata de un
autómata que cumple con los requisitos técnicos de capacidad y velocidad del control que
se lleva a cabo. Además en la empresa donde se ha desarrollado este proyecto disponen de
un gran número de procesos controlados por este tipo de autómata, con un conocimiento
por parte de los operarios de mantenimiento del funcionamiento de estos PLC y la facilidad
de acceso a repuestos.
El autómata está formado por una fuente de alimentación, una unidad de proceso y
diversas tarjetas de entrada y/o salida de tipo digitales o analógicas. Las señales digitales
de la planta de preparado de materias termoplásticas en caliente son del tipo 0 – 10 V. Para
que el control de la inertización conozca la situación en que se encuentra el proceso de
preparado en cada momento se han duplicado algunas señales digitales.
28
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Las señales duplicadas utilizadas por el control del proceso de inertización indican:
•
Posición de la tapadera: cerrada/abierta.
•
Posición del evacuador: cerrado/abierto.
•
Tapadera bloqueada.
•
Giro de la herramienta del mezclador calefactor.
•
Pulsador de puesta en marcha de la herramienta de mezclado del panel de
control.
Las señales propias del sistema de inertización son:
•
Sensor O2 (señal analógica).
•
Válvula proporcional (señal analógica).
•
Displays de concentración de O2 y paso válvula proporcional (señal analógica).
•
Selector tipo plástico (señal digital).
•
Lamparas de aviso indicando el tipo de plástico a preparar (señal digital).
•
Funcionamiento del motor de la herramienta (señal digital).
•
Paro de emergencia (señal digital).
En la siguiente figura se puede observar las señales de entrada y salida del autómata
del control del proceso de inertización:
Selector tipo
plástico
Lamparas Aviso
Producción
PVC/ABS
PC
Puesta en marcha
motor mezclador
calefactor
Sensor O2
Paramagnético
Final de carrera
Tapadera calefactor
PLC Control
Inertización
S5-115 CPU942
Final de carrera
Evacuador
Abierto
Válvula
proprocional
Controlada
Display
Concentración O2
Display % Paso
Válvula
Proporcional
Paro de Emergencia
Figura 29: Esquema de conexiones entre autómata y sensores-actuadores.
29
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
El PLC se relaciona con el entorno a través de sus tarjetas de entrada y/o salida de
tipo analógico y digital.
Cantidad
Denominación
Designación
1
Bastidor para aparato central
6ES5 700 – 2LA12
1
Fuente de alimentación
6ES5 951 – 7 LB14
1
Tarjeta central CPU 941B
6ES5 941 – 7UB11
1
Tarjeta de entrada/salida digital
6ES5 482 – 7 LA12
1
Tarjeta de entrada analógica
6ES5 460 – 7 LA12
1
Tarjeta de salida analógica
6ES5 470 – 7 LC12
Tabla 3: Tarjetas que componen el PLC del proceso de inertización.
El PLC lleva integrados módulos que ejecutan conversiones entre el margen nominal
de una tarjeta analógica y el margen normalizado especificado por el usuario o viceversa.
Estos módulos son el FB 250 y el FB 251.
El módulo FB 250 lee el valor analógico de la tarjeta de entrada analógica
especificado y a su salida suministra un valor situado dentro del margen especificado, entre
OGR y UGR.
Figura 30: Representación esquemática de la conversión A/D.
Se puede apreciar en la Figura 30 la relación lineal entre el valor de la tarjeta
analógica y el margen especificado por el usuario. Los valores OGR y UGR son el límite
30
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
superior e inferior del valor de salida respectivamente. XA es el valor analógico
normalizado, es “0” en caso de detectarse una rotura de hilo.
El módulo FB 251 permite sacar valores analógicos en tarjetas de salida analógicas.
Para el correcto funcionamiento de estas conversiones se debe especificar la dirección de la
tarjeta, número y tipo de canal y los valores máximos y mínimos. Existen bits de control
donde se observan roturas de hilo o valor fuera del margen especificado.
El algoritmo de regulación PID incorporado en el PLC S5 – 115 con CPU 941B se
encuentra en el módulo de organización OB 251. Antes de llamar el OB 251 es necesario
abrir un módulo de datos (llamado DB del regulador) que contiene los parámetros del
regulador y el resto de los datos específicos. El algoritmo PID se llama a intervalos
determinados (tiempo o periodo de muestreo) y como resultado forma la variable de ajuste
a su salida. La exactitud del tiempo de muestreo determina la precisión del regulador PID.
Para conseguir un tiempo de muestreo idéntico en todos los ciclos se utiliza el OB 13 (un
módulo programable de tiempo) que llama de forma cíclica al módulo OB 251. El OB 13
puede llamarse a intervalos ajustables de 10 ms a 10 min. El tiempo máximo de
procesamiento del algoritmo de regulación PID es de 2 ms. La señal de salida del
algoritmo de regulación PID puede suministrarse como variable de ajuste (algoritmo de
corrección) o como modificación de variable de ajuste (algoritmo de velocidad de
corrección). En esta aplicación el control PI realiza un algoritmo de corrección.
El DB del regulador constituye la interfase entre OB 251 y el entorno. En dicho DB
se depositan todos los datos necesarios para calcular el siguiente valor de ajuste.
Control PI
DB
regulador
Entorno
Figura 31: Comunicación entre el control y entorno.
El autómata ejecuta de forma cíclica el módulo de organización OB1, el tiempo de
ejecución no es constante en todos los ciclos. Este módulo de organización se encarga de
activar el control PI del sistema de inertización variando la palabra de control STEU del
módulo de datos del regulador y desactivarlo al abrirse el evacuador de producto del
recipiente mezclador calefactor. El control PI se activa al actuar sobre el pulsador de
puesta en marcha de la herramienta del recipiente mezclador calefactor si el selector de
producto se encuentra en posición de preparado de plástico tipo ABS. Cuando la
concentración de O2 es inferior al valor prefijado ya no existe el riesgo de deflagración del
preparado y el módulo de organización OB1 se encarga de poner en marcha la herramienta
del recipiente mezclador calefactor.
Cuando el selector de producto se encuentra en posición de preparado de plástico
tipo PVC la planta de preparado de materias termoplásticas en caliente funciona
normalmente. Si el selector se encuentra en posición de preparado de plástico tipo ABS se
produce un retardo en la puesta en marcha de la herramienta debido al tiempo necesario
para reducir la concentración de O2 de un 21 % (concentración normal en la atmósfera)
hasta un 15 % (concentración que evita el riesgo de deflagración del producto).
31
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Principio de funcionamiento del programa de control:
Inicio
Mezclado
de ABS
No
Si
Pulsador
motor
Proceso inertización
anulado
No
Si
Proceso Inertización
No
O2 < 15%
Si
Motor en Marcha
Eva. Cal.
Abierto
No
Si
Fin Inertización
Figura 32: Diagrama de funcionamiento del programa del PLC.
32
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
El sistema de inertización se representa en la Figura 33 sin la parte del selector de
tipo de plástico, ni los displays, que indican la concentración de O2 en el recipiente y el
paso de la válvula proporcional controlada.
Analizador de O2
Sensor O2 tipo
paramagnético
Reg. Flujo CO2
Vál. Proporcional
Controlada
Filtrado Muestra
Entrada
Muestra
Filtro
Swirlklean 30µ
Entrada
N2
Filtro
7µ
Válvula
Reg. Flujo
Eductor
Med. Flujo
Salida
Muestra
Med. Flujo
Manoreductor
N2
Manoreductor
Recipiente
Mezclador
Calefactor
Control
PLC
Gas N2
Gas CO2
CO2
Muestra con partículas
Muestra limpia
Señal analógica
Figura 33: Esquema instalación de inertización.
Se pueden instalar displays para visualizar la concentración de O2 y el paso de la
válvula para el seguro seguimiento del proceso por parte del operario de la planta.
En caso de haber seleccionado plástico tipo PVC la señal del pulsador de puesta en
marcha del motor del recipiente mezclador calefactor no sufre ninguna alteración;
funcionando el proceso normalmente.
Al situar el selector en posición plástico tipo ABS la señal de puesta en marcha de la
herramienta del recipiente calefactor se envía hacia el PLC que controla el proceso de
inertización. Si se cumplen el resto de condiciones (tapadera cerrada, motor parado...) el
proceso de inertización puede empezar. Cuando se alcanza una concentración inferior al
15 % Vol en el interior del recipiente se puede poner en marcha la herramienta del
recipiente calefactor mezclador. Entonces es cuando el PLC del proceso de inertización
envía la señal de puesta en marcha de la herramienta comenzando el proceso de preparado.
33
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
El selector del tipo de producto ha mezclar se ha instalado en el panel de control de
la planta de preparado de materias termoplásticas en caliente, facilitando su accesibilidad
cada vez que se cambie el tipo de plástico a preparar.
PLC Inertización
PLC
Pulsador puesta en
marcha motor mezclador
calefactor
IN
OUT
PLC Mezcladora
Selector tipo
producto
PVC/ABS
PLC
IN
OUT
Figura 34: Esquema de conexión del selector de tipo de plástico.
1.6.3 Gas CO2.
El gas CO2 utilizado es de pureza seco, con una concentración igual o superior al
99.95 %. El suministro de CO2 se realiza a través de botellas de acero de 50 litros, con un
contenido de 37.5 kg. La instalación está alimentada por dos botellas. Si el consumo fuese
elevado se montarían bloques de botellas de 10 x 50 con un volumen de 500 litros por
bloque. La empresa suministradora es ABELLO LINDE, S.A.
Se trata de un gas incoloro e inodoro, presente en la atmósfera en un 0.03 % vol. No
es tóxico, aunque en ambientes continuados de trabajo no debe superar la concentración de
5000 ppm/v (TLV).
El flujo de entrada de gas CO2 en el recipiente del mezclador calefactor depende del
valor de salida del control PI del autómata. Este valor se convierte en una señal analógica
de tipo 4 - 20 mA. Según esta señal la válvula proporcional controlada varía el caudal de
entrada de gas CO2 en el interior del recipiente mezclador calefactor.
El conjunto de la válvula proporcional es de la casa Bürkert, especializados en el
control de fluidos. La válvula utilizada es el modelo 6022 y está controlada por el
regulador tipo 8624-B.
34
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
El modelo 6022 de la casa Bürkert es una válvula de paso de eficacia directa con
accionamiento electromagnético de control proporcional con posición de montaje a
discreción. Puede trabajar con medios líquidos neutros o gases. Tiene una tolerancia de un
10% de la tensión de entrada. En esta aplicación la conexión con el regulador se realiza a
través de enchufe plano DIN 46245. Este tipo de conexión tiene una protección IP00. La
temperatura máxima para el medio es de +90 ºC y de +55 ºC en el caso del ambiente de
trabajo.
El regulador tipo 8624-B se puede instalar directamente en los contactos de la
válvula de paso modelo 6022. Puede suministrarse con un transmisor de presión para
realizar controles PI de presión del medio, opción no requerida en esta aplicación. Posee
una regleta de conexión en su interior de 8 bornes, uno de los cuales se destina a masa;
accesible desmontando la carcasa del regulador. Tiene una tensión de funcionamiento de
24 V DC y un consumo máximo 1.5 W. Su potencia de salida es como máximo de 1.0 A, y
puede operar entre temperaturas de –10 hasta +60 ºC. Posee 2 entradas de señal
normalizada 4-20 mA, una destinada al transmisor de presión en caso de ser necesaria, y
otra para la señal de control externa. Posee una exactitud de ±1% de fin de escala.
Figura 35: Conjunto válvula proporcional.
El regulador posee diversos modos de funcionamiento: estándar, manual,
programación y posición. Se puede acceder a los diversos modos de funcionamiento
accionando debidamente las dos teclas del regulador, indicándose en el display del
instrumento.
En esta aplicación se ha programado el regulador para que cierre la válvula de paso
con una señal 4 mA y la abra completamente con una señal de 20 mA. En caso de ausencia
o desbordamiento de la señal de entrada se ha programado el regulador para cerrar la
válvula, evitando posibles fugas de gas en caso de mal funcionamiento del autómata o
rotura del hilo de la señal de control.
35
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
La inertización consiste en sustituir parte del O2 del recipiente mezclador calefactor
por CO2. Se produce un aumento en la concentración de CO2 en el ambiente que rodea a
la planta de preparado de materias termoplásticas, ya que el recipiente se encuentra
semi-abierto al exterior y se abre para cada nueva carga. Esto puede suponer un riesgo para
la salud de los operarios de la planta y alrededores si no se controla la disminución de O2
que se produce al aumentar la concentración de CO2 en el ambiente.
El CO2 es un gas más pesado que el aire y tiende a acumularse en las partes bajas y
poco ventiladas de las edificaciones. Se trata de un gas inerte para gran cantidad de
componentes químicos que es incoloro e inodoro y en exceso puede producir desmayos
repentinos y la muerte por asfixia en grandes concentraciones. Las propiedades de inodoro
e incoloro impiden la posibilidad de ser detectado por los operarios
Para protegerse contra los efectos de las sustancias tóxicas se han establecido unos
límites de exposición.
Los TLVs son los valores límite que pueden soportar una media de individuos
(aunque en algunos casos los hayan que sean más o menos sensibles a los efectos de
determinadas sustancias) para trabajar durante ocho horas diarias continuamente sin que
sufra efectos nocivos para la salud.
Estos valores se han desglosado en tres categorías: TLV-TWA, TLV-STEL y
TLV-C.
TLV-TWA (Threshold Limit Value - Time Weighted Average o Valor Límite
Umbral - Media Ponderada en el Tiempo, también llamado VME o Valor Medio de
Exposición) es la concentración media para una jornada laboral de 8 horas y una semana
de 40 horas, a la que pueden estar expuestos los trabajadores continuamente sin efectos
adversos.
TLV-STEL (Threshold Limit Value - Short Term Exposure Limit o Valor Límite
Umbral - Limite de Exposición de Corta Duración, también llamado VLE o Valor Límite
de Exposición) es la concentración media a la que los trabajadores pueden estar expuestos
durante un corto espacio de tiempo sin sufrir irritación, daños crónicos o irreversibles o
menoscabo de su capacidad de reacción que pueda producir accidentes o disminución de la
capacidad de trabajo; todo ello sin sobrepasar el TLV-TWA diario.
Este período de tiempo continuo de exposición se limita como máximo a 15 minutos,
que no debe sobrepasarse en ningún momento de la jornada laboral aún cuando el Valor
Medio de Exposición sea inferior al TLV.
36
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Las permanencias por encima del TLV-TWA hasta el valor STEL no pueden tener
una duración superior a 15 minutos ni repetirse más de cuatro veces al día, debiendo
existir, como mínimo, un espacio de tiempo de 60 minutos entre exposiciones de este
calibre.
Se tiende en Europa a reducir a 10 minutos el tiempo de exposición STEL.
TLV-C (Threshold Limit Value - Ceiling o Valor Límite Umbral - Techo) es la
concentración que no debe sobrepasarse en ningún momento en el puesto de trabajo.
En el caso del CO2 estos límites son:
•
TLV; 5000 ppm (año 1994-1995).
•
STEL: 30.000 ppm (año 1994-1995).
Variaciones importantes de las concentraciones de oxígeno en el aire, tanto por
deficiencia como por exceso de oxígeno, provocan en los seres vivos varios trastornos.
Un aumento moderado del porcentaje de oxígeno, aunque menos grave, puede dar
lugar a accidentes. Se traduce por una euforia que altera la noción del peligro y una
disminución importante de la visión.
Cuando la concentración de oxigeno desciende a menos de un 15 % vol. se reduce la
capacidad física y mental, se observa una dificultad a la hora de respirar, dolores de
cabeza, mareos... En concentraciones por debajo de un 10 % vol. se puede producir una
perdida del conocimiento sin previo aviso. A menos de un 6-8 % vol. de oxigeno se puede
producir la muerte por asfixia al cabo de pocos minutos, si no se efectúa rápidamente la
reanimación.
Es necesario el uso de instrumentos de detección de gas eficaz para la protección
personal en las inmediaciones de la planta de preparado de materias termoplásticas en
caliente en caso de estar activado el proceso de inertización. Estos detectores deben
llevarse encima por los operarios mientras estén en la planta o zonas próximas.
Se ha escogido un instrumento de la casa Dräger Sicherheitstechnik GmbH, el
aparato avisador de gas microPac. Este instrumento indica la concentración de O2
existente en el ambiente y se activa una alarma visual y sonora al disminuir por debajo de
un 19 % vol. El instrumento lleva un sensor de tipo electroquímico.
Se trata de un detector personal económico y libre de mantenimiento para la
protección personal del usuario contra la deficiencia de oxígeno. El Micropac tiene una
vida mínima de 2 años y máximo de más de 3 en la cual no requiere cambio de batería o
sensor. No requiere calibración durante su vida útil.
Cuando se agota el equipo debe ser enviado a los servicios Dräger para ser
recondicionado y poder ser utilizado para 2 años más. Su tamaño es de un beeper y puede
ser utilizado en el cinturón, en la camisa o encima de un casco de seguridad.
37
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
El número de pedido del instrumento es el 66408420 Micropac para 0-25% vol. de
oxígeno. Incluye clip de cinturón, alarma audible/visual, pantalla digital, botones para
encender/apagar y transmisor infrarrojo para su configuración. Tiene un modo de
protección IP 54. Pesa 105 gramos y unas dimensiones de 54x84x34 mm.
Figura 36: Detector microPac.
1.6.3.1 Ficha de datos de seguridad del dióxido de carbono (refrigerado).
1.6.3.1.1 Identificación de la sustancia y de la sociedad o empresa.
Nombre del producto: DIOXIDO DE CARBONO (Refrigerado).
Fórmula química: C02.
Identificación de la Empresa:
ABELLO LINDE, S.A.
Teléfono de emergencia:
93 207 30 11
1.6.3.1.2 Composición e información sobre los componentes.
Sustancia o mezcla: Sustancia.
Componentes o impurezas: No contiene otros componentes o impurezas que puedan influir
en la clasificación del producto.
Número CAS: 00124-38-9.
Número CEE (EINECS): 2046969.
38
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
1.6.3.1.3 Identificación de los peligros.
Gas licuado fuertemente refrigerado, El contacto con el producto puede producir
quemaduras por frío o congelación.
Puede causar asfixia en altas concentraciones.
1.6.3.1.4 Primeros auxilios.
Inhalación:
Los síntomas de asfixia pueden incluir la pérdida de consciencia o movilidad La víctima
puede no haberse dado cuenta de que se asfixia.
Concentraciones pequeñas (3 a 5%) provocan aumento de la frecuencia respiratoria y dolor
de cabeza.
Retirar a la víctima a un área no contaminada llevando colocada la protección respiratoria
adecuada.
Mantener a la víctima caliente y en reposo. Llamar al doctor. Aplicar la respiración
artificial si se para la respiración.
Contacto con la piel:
Lavar inmediatamente los ojos con agua durante al menos, 15 minutos.
En caso de congelación rociar con agua a temperatura ambiente durante 15 minutos.
Aplicar un vendaje estéril.
Obtener asistencia médica.
Ingestión.
La ingestión no está considerada corno una vía potencial de exposición.
1.6.3.1.5 Medidas de lucha contra incendios.
Riesgos específicos:
La exposición al fuego puede causar la rotura o explosión de los recipientes.
No inflamable.
Productos peligrosos de la combustión:
Ninguno.
Medios de extinción adecuados:
Se pueden utilizar todos los agentes extintores conocidos.
Métodos específicos de actuación:
Si es posible detener la fuga de producto.
Sacar los recipientes al exterior o enfriar con agua desde un lugar protegido.
39
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Equipo de protección especial para la actuación en incendios:
En espacios confinados utilizar equipos de respiración autónoma de presión positiva.
1.6.3.1.6 Medidas que deben tomarse en caso de escape/vertido accidental
Precauciones personales:
Evacuar el área.
Usar ropa de protección.
Utilizar equipos de respiración autónoma cuando entren en el área a menos que esté
probado que la atmósfera es segura.
Asegurar la adecuada ventilación de aire.
Precauciones a tomar en el área afectada:
Intentar detener el escape o derrame.
Prevenir la entrada en alcantarillas, sótanos, fosas de trabajo o en cualquier otro lugar
donde la acumulación pueda ser peligrosa.
Métodos de limpieza:
Ventilar el área
1.6.3.1.7 Manipulación y almacenamiento.
Debe prevenirse la entrada de agua al interior del recipiente.
No permitir al retroceso hacia el interior del recipiente.
Utilizar sólo el equipo específicamente apropiado para este producto y para su presión y
temperatura de suministro, en caso de duda contacte con su suministrador.
Mantener el recipiente por debajo de 50 ºC en un lugar bien ventilado.
Las fugas de líquido pueden producir fragilidad en materiales estructurales.
1.6.3.1.8 Controles de exposición/protección individual.
Valor limite de exposición TLV:
• TLV; 5000 ppm (año 1994-1995).
• STEL: 30.000 ppm (año 1994-1995).
Protección personal:
Asegurar una ventilación adecuada.
Proteger los ojos, cara y piel de las salpicaduras del líquido.
En la manipulación del recipiente, utilizar guantes y calzado de seguridad.
40
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
1.6.3.1.9 Propiedades físicas y químicas
Peso molecular:
44.
Punto triple:
-56.6 ºC.
Temperatura de sublimación:
Temperatura crítica:
-78.6 ºC.
31.1 ºC.
Densidad relativa del gas (aire=1):
1.52.
Densidad relativa del líquido (agua=1): 1.03 a (-20 ºC, 20 bar).
Presión de vapor a 20 ºC:
57.3 bar.
Solubilidad en agua (mg/l):
2000.
Apariencia y color:
Líquido incoloro.
Olor:
Sin olor que advierta de sus propiedades.
Otras datos:
El vapor es más pesado que el aire. Puede acumularse en espacios confinados,
particularmente al nivel del suelo o en sótanos.
1.6.3.1.10 Estabilidad y reactividad.
Estable en condiciones normales.
1.6.3.1.11 Información toxicológica.
General:
Concentraciones pequeñas producen una rápida insuficiencia circulatoria. Los síntomas
son dolor de cabeza, náuseas y vómitos, los cuales pueden conducir a la inconsciencia.
1.6.3.1.12 Informaciones ecológicas.
General:
Cuando se descarga en grandes cantidades puede contribuir al efecto invernadero.
Puede causar hielo que dañe a la vegetación.
1.6.3.1.13 Consideraciones sobre la eliminación.
General:
No descargar dentro de ningún lugar donde su acumulación pudiera ser peligrosa. Se debe
evitar descargar a la atmósfera en grandes cantidades.
Contactar con el suministrador si se necesita orientación.
41
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
1.6.3.1.14 Informaciones relativas al transporte.
Número ONU:
2187.
Clase y división:
2.2.
Terrestre TPC/ADR-TPF/RID:
2.7ºa).
Marítimo IMCO/IMDG:
Pág. 2024.
Aéreo IATA/ICAO:
Clase 2.2.
Número de riesgo de ADR/RID:
22.
Recomendaciones de seguridad en caso de accidente (CEFIC):
• Núm. de producto: 11.
• Núm. de grupo. 20g22.
Etiquetado según TPC/ADR:
Etiqueta 2: Gas no inflamable, no tóxico.
Otras informaciones para el transporte:
Evitar el transporte en los vehículos donde el espacio de la carga no esté separado del
compartimento del conductor.
Asegurar que el conductor está enterado de los riesgos potenciales de la carga y que sabe
que hacer en caso de un accidente o de una emergencia.
Antes de transportar los recipientes:
Asegurar una ventilación adecuada.
Asegurarse de cumplir con la legislación aplicable.
1.6.3.1.15 Información reglamentaria.
Número de la sustancia en el Anexo 1 del R.D. 221611985:
No Incluida en el Anexo 1.
Clasificación CEE:
No clasificada como sustancia peligrosa.
Propuesta por la industria.
42
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria Descriptiva.
Etiquetado de recipientes:
• Pictogramas: Los pictogramas han sido seleccionados de acuerdo con las
regulaciones del transporte (ver sección transporte bajo el subtítulo Etiquetado
según TPC/ADR).
Etiqueta 2; Gas no inflamable, no tóxico.
• Frases de riesgo: RAs Asfixiante a altas concentraciones.
• RFb Puede causar congelación.
• Frases de seguridad: S36A Usar equipo protector.
S9 Consérvese el recipiente en lugar bien ventilado.
S23 No respirar los gases.
1.6.3.1.16 Otras informaciones.
El riesgo de asfixia es a menudo despreciado y debe ser recalcado durante la formación de
los operarios.
Antes de utilizar el producto en un nuevo proceso o experimento, debe llevarse a cabo un
estudio completo e seguridad y de compatibilidad de los materiales.
43
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria de Cálculo.
Memoria de Cálculo.
2.1 Proceso de inertización. ________________________________________ 45
2.1.1 Control. __________________________________________________ 45
44
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
2
Memoria de Cálculo.
2.1
Proceso de inertización.
Memoria de Cálculo.
2.1.1 Control.
2.1.1.1 OB 13.
La precisión del control PI depende de la exactitud del tiempo de muestreo
determinado por la llamada de uno de los módulos de tiempo, en este caso, por el OB 13.
Es un módulo que se llama a intervalos constantes interrumpiendo el programa cíclico tras
cada operación STEP. Se ejecuta a intervalos constantes que pueden ir desde 10 ms hasta
los 10 minutos.
El tiempo de muestreo puede fijarse de diferentes formas, en este caso se ha
modificado el tiempo de llamada del módulo de tiempo OB 13 actuando sobre la palabra
de datos del sistema SD 97 como múltiplo de 10 ms. Se fija a través del módulo de
funciones FB 21, que es llamado por los OB’s de arranque del sistema, el OB 21 y OB 22.
Se ha programado la llamada del OB 13 en 500 ms.
OB 21:
:
: SPA FB 21
NOMB.:TIEMPO ACT
:
:
OB 22:
:
: SPA FB 21
NOMB.:TIEMPO ACT
:
:
FB 21:
:
NOMB.:TIEMPO ACT
: L
KF +50
: T
BS
97
: BE
45
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria de Cálculo.
El OB 13 se programa con un salto incondicional hacia el módulo del PI:
OB 13:
:
: SPA FB 10
NOMB.:REGUL. 1
:
:
:
:
:
:
: BE
Procesar regulador
El tiempo de muestreo del reg.
queda fijado por el intervalo
de llamada del OB13 (ajus. SD97)
Considerar el tiempo de
codificacion de las tarjetas de
entrada analogica utilizadas.
2.1.1.2 FB 10
Se trata de un módulo de funciones que se llama de forma cíclica por el módulo de
tiempo OB 13. Este módulo se encarga de:
•
Leer el valor de la concentración de O2 de la tarjeta analógica de entrada.
•
Ejecutar el módulo del regulador PI en caso de ser necesario.
•
Escribir el valor de la válvula proporcional en la tarjeta analógica de salida.
El sensor de O2 y la válvula proporcional controlada utilizan señales analógicas de
tipo 4 – 20 mA para comunicarse con el autómata. Estas señales deben convertirse en
valores normalizados dentro de unos límites conocidos para poder ser utilizados por el
autómata, esto se realiza a través de los módulos FB 250 y FB 251.
FB 250
Concentración
O2
FB 251
Paso Válvula
Proporcional
DB
regulador
Figura 37: Comunicación entre el módulo de datos y señales analógicas.
46
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria de Cálculo.
FB 10:
NOMB.:REGUL. 1
: A
DB 30
:
:
:
:
:
: U
E
8.0
: U
E
8.1
: S
M
1.0
:
: O
E
8.2
: O
E
8.3
: R
M
1.0
:
: U
M
1.0
:SPB =AUTO
:
:
: L
PY
0
: T
MB 10
: T
DR 111
: SPA =CONT
:
:
:
AUTO : L
PY
1
: T
MB 10
: T
DR 11
:
:
:
:
:
CONT :
: U
M
12.0
: R
M
12.0
: UN M
12.1
: S
M
12.1
:
: SPA FB 250
NOMB.: RLG:AE
BG
: KF +128
KNKT : KY 0,3
OGR : KF +250
UGR : KF +0
EINZ : M
12.0
XA
: DW 22
********************************
Cargar BITS control regulador
********************************
Si ABS y pulsador marcha
tapa calefactor cerrada
puede empezar PI
Si evacuador abierto
Paro emergencia sistema
fin flujo CO2
Modo auto. si cond. adecuadas
Modo manual.
Cargar entradas de control para
regulador y memorizarlas en DR11
Atencion:
En DL 11 hay almacenadas informaciones importantes para el
OB 251. Por ello los BITS de
control se transferiran con
T DR 11 para no afectar a DL 11
********************************
Cargar valor real
********************************
Marca nula (Para funciones no
utilizadas en el FB 250)
Marca 1
Cargar valor real
Dirección tarjeta
Canal numero 0, valor absoluto
Limite superior valor real
Limite inferior valor real
Sin muestreo selectivo
Almac. val. real para control
47
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
FB
: M
12.2
BU
: M
12.3
TBIT : M
12.4
:
:
:
: SPA OB 251
:
:
:
:
:
: SPA FB 251
NOMB.: RLG:AA
XE
: DW 48
BG
: KF +160
KNKT : KY 0,3
OGR : KF +100
UGR : KF +0
FEH : M
13.5
BU
: M
13.6
:
:BE
Memoria de Cálculo.
Bit de error
Margen sobrepasado
Bit de actividad
********************************
Llamada del regulador
********************************
********************************
Sacar valor corrector flujo CO2
********************************
Variable correctora CO2
Direccion tarjeta
Canal 0, valor absoluto
Limite superior de la senal cor.
Limite inferior de la senal cor.
Bit de error en caso de limite
Margen sobrepasado
Con la orden: A DB 30 abrimos el módulo de datos del regulador, donde se guarda la
información necesaria para poder ejecutar de forma correcta el módulo del regulador, el
OB 251.
Si se cumplen las condiciones adecuadas para que empiece el proceso de
inertización, tapadera cerrada y pulsar motor en marcha con ABS seleccionado, se pone a 1
la marca que indica proceso en marcha. Si se abre el evacuador de producto del recipiente
mezclador calefactor el proceso de inertización se debe parar, poniendose a cero la marca
correspondiente, M 1.0.
En caso que M 1.0 sea cero se activará el modo manual del regulador donde la
variable de salida es cero, se cierra la válvula proporcional.
Se modifica el valor de la concentración de O2 leyéndolo desde la tarjeta analógica
de entrada con el módulo FB 250. La concentración de O2 tendrá un valor entre + 0 y
+ 250; consiguiendo un decimal de resolución, ya que el control solo trabaja con números
enteros. El valor de la concentración de O2 se escribe en la palabra DW 22 del módulo de
datos cargado anteriormente, el DB 30.
Una vez se ha cargado la variable de entrada en la palabra DW 22 del módulo de
datos del regulador se ejecuta el módulo del regulador. En modo manual la salida del
regulador va indicada en la palabra del módulo de datos DW 12, valor + 0.
La variable correctora del control PI se encuentra en DW 48 del módulo de datos
DB 30, su valor está entre +0 (válvula cerrada) y +100 (válvula completamente abierta).
48
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria de Cálculo.
2.1.1.3 DB 30
El DB de regulador constituye la interfase entre el OB 251 y su entorno. En este DB
se depositan todos los datos precisos para calcular el próximo valor de ajuste. Los datos
específicos del regulador se parametrizan en este DB de regualador que debe comprender
49 palabras de datos. Si no se abre ningún DB o éste es demasiado corta, la CPU pasa a
STOP señalizando error de transferencia (TRAF).
DB 30:
0:
1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:
9:
10:
11:
12:
13:
14:
15:
16:
17:
18:
19:
20:
21:
22:
23:
24:
25:
26:
27:
28:
29:
30:
31:
32:
33:
34:
35:
36:
37:
38:
39:
KH
KF
KH
KF
KH
KF
KH
KF
KH
KF
KH
KM
KF
KH
KF
KH
KF
KH
KH
KH
KH
KH
KF
KH
KF
KH
KH
KH
KH
KF
KH
KH
KH
KH
KH
KH
KH
KH
KH
KH
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
0000;
+01000
Parametro K factor 0.001
0000;
(Margen: -32768 a 32767)
+01000;
Parametro R factor 0.001
0000;
(Margen: -32768 a 32767)
+00001;
TI=TA/TN Factor 0.001
0000;
(Margen: 0 a 9999)
+00000;
TD=TV/TA factor 1
0000;
(Margen: 0 a 999)
+00000;
Consigna W factor 1
0000;
(Margen: -2047 a 2047)
00000000 00100000; Palabra de control
+00000;
Valor manual YH factor 1
0000;
(Margen: -2047 a 2047)
+01000;
Lim. Sup. Reg. BGOG factor 1
0000;
(Margen: -2047 a 2047)
+00000;
Lim. Inf. Reg. BGUG factor 1
0000;
(Margen: -2047 a 2047)
0000;
0000;
0000;
0000;
+00000;
Valor real X factor 1
0000;
(Margen: -2047 a 2047)
+00000;
Variable perturbadora Z factor 1
0000;
(margen: -2047 a 2047)
0000;
0000;
0000;
+00000;
Aplicacion de XZ para DIF...
0000;
Factor 1 (-2047 a 2047)
0000;
0000;
0000;
0000;
0000;
0000;
0000;
0000;
0000;
49
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
40:
41:
42:
43:
44:
45:
46:
47:
48:
49:
50:
KH
KH
KH
KH
KH
KH
KH
KH
KF
KH
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
0000;
0000;
0000;
0000;
0000;
0000;
0000;
0000;
+00000;
0000;
Memoria de Cálculo.
Salida regulador Y factor 1
(Margen : -2047 a 2047)
Los parámetros específicos del regulador se parametrizan en este DB. Algunas de las
variables que se deben parametrizar se pueden observar en el siguiente esquema de
bloques:
Figura 38: Esquema de bloques del regulador PID.
50
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Memoria de Cálculo.
Este DB de regulador debe comprender como mínimo 49 palabras de datos, con los
siguientes datos:
Pal. Datos
Nombre
Observaciones
1
K
Coeficiente de acción proporcional.
3
R
5
TI
7
TD
TD=TV(tiempo de acción derivada)/TA (tiempo de muestreo)
9
W
Consigna.
11
STEU
Palabra de control (configuración binaria).
12
YH
Valor para modo manual.
14
BGOG
Límite superior.
16
BGUG
Límite inferior.
22
X
Valor real
24
Z
Variable perturbadora.
29
XZ
Componente D entrada.
48
YA
Variable de salida.
Parámetro R, generalmente igual a 1.
El valor indicado se multiplica por 0.001.
TI=TA (tiempo de muestreo) / TN (tiempo de acción integral).
El valor indicado se multiplica por 0.001.
Tabla 4: Palabras de datos del DB del regulador.
Todos los parámetros indicados (a excepción de la palabra de control STEU) tienen
formato de número en coma fija de 16 bits.
51
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Conclusiones.
52
Conclusiones.
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
3
Conclusiones.
Conclusiones.
Se ha logrado un sistema que sólo funciona en el caso de producir plástico tipo ABS,
permitiendo un funcionamiento normal de la instalación de preparado de materias
termoplásticas en caliente cuando se prepara plástico tipo PVC.
El proceso de inertización logrado permite mantener la concentración de O2 por
debajo del valor crítico de 15 % Vol; evitando el posible riesgo de deflagración de la
mezcla durante el proceso de preparado.
El sistema de inertización no requiere ninguna acción especial por parte de los
operarios de la planta de preparado. La elección del tipo de plástico ha producir se realiza
después de realizarse la limpieza al 100 % de la planta de preparado al cambiar el tipo de
plástico a producir. Se ha conseguido un proceso automático de inertización.
Otro de los objetivos que se ha conseguido ha sido la creación de un sistema
independiente; ya que el sistema de inertización va controlado por otro autómata diferente
del que está funcionando en la planta de preparado.
Es posible la exportación del sistema de inertización a otras plantas de características
similares. Esto se ha conseguido al no hacer modificaciones en el programa de control del
proceso de preparado. La planta de preparado puede seguir funcionando normalmente
produciendo plástico tipo PVC en caso de existir un mal funcionamiento en el proceso de
inertización.
Las modificaciones necesarias para poder realizar la inertización se han llevado
acabo en algunas de las conexiones del sistema de monitorización de variables. Algunas
señales de entrada/salida del sistema de preparado se han doblado hacia el proceso de
control de la inertización; y se interrumpe la señal de puesta en marcha de la instalación
de preparado (entre el pulsador y la tarjeta de entrada digital) mientras no se ha
conseguido la concentración de O2 adecuada en el interior del recipiente en caso de estar
produciendo plástico ABS.
Se debe estudiar la conveniencia de un sistema de ventilación forzada. En caso de
descargar a la atmósfera del entorno de la planta cantidades de CO2 que hagan disminuir la
concentración de O2 en el aire respirado de los operarios obligaría a activar un sistema de
ventilación forzada que permitiera la renovación de la atmósfera, evitando riesgo en la
salud de los operarios encargados del preparado del plástico al seguir actuando en la
planta.
Hay incidir en la importancia que tiene el sistema de toma de muestras para el
analizador de gases, y las posibles consecuencias que se podrían derivar si se colapsara el
filtro. Este es el punto más débil de toda la instalación de inertización y al que hay que
dedicarle mayor vigilancia y nuevas soluciones. Se debe intentar conseguir un sistema de
toma de muestras que sea autolavable y que siempre proporcione el flujo adecuado para el
correcto funcionamiento del analizador de gases.
53
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Presupuesto.
Presupuesto.
4.1 Control._____________________________________________________ 55
4.2 Concentración de O2. __________________________________________ 57
4.3 Gas CO2. ___________________________________________________ 59
54
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
4
Presupuesto.
4.1
Control.
Presupuesto.
Descripción
6ES5 700-2LA12
Cantidad
P. Unid.
Total
1
2103.54
2103.54
1
845.35
845.35
1
974.94
974.94
1
1024.12
1024.12
1
930.11
930.11
1
1268.24
1268.24
Bastidor CR-700-2 para aparato central 2
6ES5 951-7LB14
Fuente de alimentación PS 951 AC 115/230 V; 5V 3
6ES5 941-7UB11
Tarjeta central CPU 941
6ES5 482-7LA12
Tarjeta de entrada/salida digital 32xDC 24V; 0.5 A
6ES5 460-7LA12
Tarjeta de entrada analógica 8xI/U/Pt 100, con separación galvánica
6ES5 470-7LC12
Tarjeta de salida analógica 8x +1...5 V; 4...20 mA; con separación galvánica
55
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Presupuesto.
Armario Metálico 800x600x300 Fijación Mural
Montaje del autómata S5 – 115U en el armario
1
247.45
247.45
0.9
9.80
8.82
Oficial 1ª electricista
Subtotal
7402.57
Pequeño material
5%
Total
7402.57
370.13
7772.70
Total capítulo CONTROL: 7772.70 Eur.
El total de este capítulo sube a SIETE MIL SETECIENTOS SETENTA Y DOS euros con VEINTE centimos.
56
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
4.2
Presupuesto.
Concentración de O2.
Descripción
XMO2-2-M-1-1
Cantidad
P Unid.
Total
1
3434.78
3434.78
1
S/C
S/C
1
1664.80
1664.80
Analizador de oxigeno paramagnético Panametrics modelo XMO2-2-M-1-1
Carcasa antideglagrante Cenelec EExdIICT6.
Media magnetización
XCAL-6-1
Calibración XMO2
Rango: 0 a 25 % oxigeno
SYS-147-S-SS37A-1-1-1-0-0-1
Sistema de acondicionamiento de muestra para analisis de oxigeno Panametrics formado por:
Conexión al tanque.
Filtro de 7 micrones de acero inox.
Eductor para extracción de la muestra.
Alimentación 220 vac.
Válvulas de entrada-salida en acero inox.
Caudalimetro 0.2 a 2 SCHF
Montaje del XMO2 en el sistema.
Todos los componenetes montados e interconexionados con partes mojadas en ac. Inox., teflon, viton o vidrio.
57
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Presupuesto.
MANXMO2
1
S/C
S/C
1
S/C
S/C
1
234.39
234.39
1
1117.88
1117.88
1
247.45
247.45
0.7
9.80
6.86
Manual para analizador XMO2
X4-3
Cable conductor (22AWG)
Longitud: 3 metros
F11-4TS-2
Tubo de conexión flexible de teflon recubierto con acero inoxidable de 1/4“
SWIRCLEAN FILTER
Filtro especial para aplicaciones con gran cantidad de partículas sólidas
Armario Metálico 800x600x300 Fijación Mural
Montaje del analizador de gases XMO2 en el armario
Oficial 1ª electricista
Subtotal
67006.16
Pequeño material
5%
67006.16
335.30
7041.46
Total capítulo CONCENTRACIÓN DE O2: 7041.46 Eur.
El total de este capítulo sube a SIETE MIL QUARENTA Y UNO euros con QUARENTA Y SEIS centimos.
58
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
4.3
Presupuesto.
Gas CO2.
Descripción
Cantidad
Bürkert Type 8624-B
P Unid.
Total
1
242.15
1
189.65
Válvula de paso de eficacia directa con accionamiento electromagnético de control proporcional
Bürket type 6022
Regulador de la válvula proporcional
Montaje de la válvula proporcional en el armario del analizador de gases XMO2
0.5
9.80
4.9
2
330.56
661.12
Oficial 1ª electricista
Aparato avisador de gas microPac O2 Dräger
Aparato avisador de gas para la protección personal en el puesto de trabajo
Subtotal
1097.82
Pequeño material
5%
Total
1097.82
54.89
1152.71
Total capítulo GAS CO2: 1152.71 Eur.
El total de este capítulo sube a.MIL CIEN CINCUENTA Y DOS euros con SETENTA Y UN centimos.
59
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Presupuesto.
Total capítulo CONTROL:
7772.70 Eur
Total capítulo CONCENTRACIÓN DE O2:
7041.46 Eur
Total capítulo GAS CO2:
1152.71 Eur
_____________
Precio de Ejecución Material:
Impuesto sobre el Valor Añadido (IVA):
15966.87 Eur
16 % 2554.67 Eur
_____________
TOTAL
18521.57 Eur
El precio total del presupuesto asciende a DIECIOCHO MIL QUINIENTOS VEINTIUN euros con CINCUENTA Y SIETE
centimos.
El Ingeniero Técnico Industrial
Pau Comí Font
Tarragona, Junio de 2002.
60
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
5
Planos
61
Planos
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
Pliego de condiciones.
6.1 Objeto. _____________________________________________________ 63
6.1.1 Condiciones Generales. ______________________________________ 63
6.1.2 Condiciones Facultativas. ____________________________________ 64
6.1.3 Condiciones Económicas. ____________________________________ 65
6.1.4 Condiciones Técnicas. _______________________________________ 66
6.1.5 Materiales. ________________________________________________ 72
6.1.6 Conclusiones ______________________________________________ 73
62
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
Pliego de condiciones.
5.1
Objeto.
Este pliego de condiciones tiene por objeto establecer las condiciones generales,
facultativas, técnicas, económicas, administrativas, etc.... por las cuales se regirán tanto el
director técnico de la obra, la empresa contratista y la propiedad donde se realizará este
proyecto.
5.1.1 Condiciones Generales.
5.1.1.1 Reglamentos y Normas.
Todas las unidades de obra se deben haber ejecutado cumpliendo las prescripciones
indicadas en los Reglamentos de Seguridad y Normas Técnicas de obligado cumplimiento
para este tipo de instalaciones, tanto de ámbito nacional, autonómico o municipal.
Esta terminantemente prohibido fumar en los alrededores de la planta, y la indicación
prohibitiva será lo suficientemente visible. Deben existir estratégicamente situados el
número necesario de aparatos extintores de incendios.
5.1.1.2 Materiales.
Todos los materiales deben ser de primera calidad. Cumpliendo las especificaciones
y teniendo las características técnicas indicadas en el proyecto, cumpliendo las normas
vigentes.
Toda especificación o características de materiales que figure en uno solo de los
documentos del proyecto, aún sin figurar en los otros es igualmente obligatorio.
5.1.1.3 Reconocimientos y Ensayos.
Cuando lo estime oportuno el Director Técnico del Montaje, puede encargar u
ordenar el análisis, ensayo o comprobación de los materiales, elementos o instalaciones,
bien sea en la fábrica de origen, laboratorios oficiales o en el mismo montaje, según crea
conveniente, aunque éstos no estén indicados en el Pliego. Los gastos ocasionados por
estas pruebas o comprobaciones serán por cuenta del contratista.
63
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
5.1.2 Condiciones Facultativas.
5.1.2.1 Contrato.
El contrato se formalizará mediante documento privado, que podrá elevarse a público
a petición de cualquiera de las partes.
Comprenderá la adquisición de todos los materiales, transporte, mano de obra y
medios auxiliares para la ejecución de la obra proyectada en el plazo estipulado, así como
la reconstrucción de las unidades defectuosas, la realización de las obras complementarias
y las derivadas de las modificaciones que se introduzcan durante la ejecución, estas últimas
en los términos previstos.
La totalidad de los documentos que componen el documento técnico de la obra serán
incorporados al contrato y tanto el Contratista como la propiedad deberán firmados en
testimonio de que los conocen y aceptan.
5.1.2.2 Responsabilidades.
El Contratista es el responsable de la ejecución de las obras en las condiciones
establecidas en el proyecto y en el contrato. Como consecuencia de ello está obligado a
suprimir lo mal ejecutado y a su reconstrucción correcta sin que sirva de excusa el que el
Director Técnico haya examinado o reconocido las obras.
El Contratista es el único responsable de todas las contravenciones que él o su
personal cometan durante la ejecución de las obras u operaciones relacionadas con las
mismas. También será responsable de los accidentes o daños que por errores, inexperiencia
o empleo de métodos inadecuados se produzcan a la propiedad o a los vecinos o a terceros
en general.
El Contratista es el único responsable del incumplimiento de las disposiciones
vigentes en material de seguridad e higiene en el trabajo respecto de su personal y por tanto
de los accidentes que puedan sobrevenir y de los derechos que puedan derivarse de ellos.
64
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
5.1.2.3 Rescisión del Contrato.
Se considerarán causas suficientes para la rescisión del contrato las siguientes:
•
Muerte o incapacitación del Contratista.
•
Quiebra de la empresa Contratista.
•
Modificación del proyecto cuando produzca una modificación de + 25% del valor
contratado.
•
Modificación de la obra en más de un 40%.
•
El no cumplimiento de los datos de ejecución por parte del Contratista.
•
La suspensión durante seis meses de las obras ya comenzadas.
•
Abandono de la obra sin causa justificada.
•
La no iniciación de la obra en el plazo indicado cuando sea por causas ajenas a la
propiedad.
•
Terminación del plazo de ejecución de la obra sin haberse llegado a completar
ésta.
•
Actuación de mala fe en la ejecución de los trabajos.
•
Destajar o subcontratar la totalidad o parte de la obra a terceros sin la
autorización del Director Técnico y la Propiedad.
5.1.2.4 Liquidación en Caso de Rescisión de Contrato.
Siempre que se rescinda el contrato por las causas anteriores o bien por acuerdo de
ambas partes, se abonará al Contratista las unidades de obra ejecutadas y los materiales
acopiados a pie de obra que reúnan las condiciones y sean necesarios para la misma.
5.1.3 Condiciones Económicas.
5.1.3.1 Abono de la Obra.
En el contrato se fijará detalladamente la forma y plazos en que se abonarán las
obras.
Las liquidaciones parciales que puedan establecerse tendrán carácter de documentos
provisionales a buena cuenta, sujetos a las certificaciones que resulten de la liquidación
final, no suponiendo dichas liquidaciones aprobación ni recepción de las obras que
comprenden. Terminada la obra se procederá a la liquidación final que se efectuará de
acuerdo con los criterios establecidos en el contrato.
5.1.3.2 Penalizaciones.
Por retrasos en los plazos de entrega de las obras, se podrán establecer tablas de
penalizaciones cuyas cuantías y demoras se fijarán en el contrato.
65
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
5.1.4 Condiciones Técnicas.
5.1.4.1 Generalidades.
Se deben cumplir las condiciones eléctricas y de parámetros señalados en este
documento así como también las condiciones de seguridad señaladas.
5.1.4.2 Utilización.
Si una vez determinada la operación no consta en el cuadro de características del
equipo electrónico debe darse una especial atención al diseño del circuito para evitar toda
sobrecarga de la misma, debido a condiciones desfavorables de funcionamiento. No deben
emplearse dispositivos electrónicos en circunstancias que puedan dar características de los
mismos no controladas por el fabricante.
5.1.4.3 Cableado.
Deberán existir canalizaciones distintas para el cableado de la parte de potencia y de
la parte de señales para evitar así interferencias entre ellos.
La conexión de los cables en cada punto de unión será mediante terminales
adecuados a la sección del cable y con aislamiento PVC especialmente de color negro,
marrón o gris.
5.1.4.4 Alimentaciones Eléctricas.
Todos los equipos de control se alimentarán a través de interruptores
magnetotérmicos, que tendrán un contacto auxiliar para alarma. Una de las características
fundamentales es que tengan una potencia de cortocircuito mayor de 6 KA.
5.1.4.5 Armario de Control.
El armado que contenga los equipos de control deberá instalarse en una zona que esté
bien iluminada, con fácil acceso y exenta de vibraciones.
Los conductores de alimentación irán conducidos sobre bandejas y su introducción
en el armado se hará a través de prensaestopas de diámetro acorde con la sección exterior
de la manguera de conductores.
Las secciones de los cables de alimentación y cables de salida, deben ser tales que
por condiciones de corriente no se produzca un calentamiento de los mismos y que por
condiciones de caída de tensión, se garantice una disminución como máximo del 3% de la
tensión nominal.
66
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
Fundamentos para la realización de instalaciones que satisfacen las reglas de la EMC
Introducción
Por "compatibilidad electromagnética" (EMCICEM) se entiende la aptitud de un
aparato eléctrico para funcionar correctamente en un entorno electromagnético sin ser
influido por dicho entorno y sin influenciar de manera intolerable su entorno.
Si bien el S5-115U y sus componentes se han desarrollado para funcionar en un
entorno industrial rudo y satisfacen los requisitos de las reglas de compatibilidad
electromagnética, antes de instalar cualquier sistema electrónico de automatización
conviene realizar un estudio de EMC a fin de detectar posibles fuentes de perturbaciones.
Perturbaciones electromagnéticas
Las perturbaciones electromagnéticas
automatización por diferentes vías:
pueden
afectar
a
los
sistemas
de
•
Campos electromagnéticos que influencian directamente el sistema.
•
Perturbaciones conducidas, introducidas por el bus (PROFIBUS-DP, etc.).
•
Perturbaciones conducidas, introducidas por el cableado del proceso.
•
Perturbaciones conducidas, introducidas por la alimentación y/o el enlace a tierra
de protección.
Cinco reglas básicas para garantizar la EMC:
En muchos casos se puede garantizar la compatibilidad electromagnética (EMO)
observando las cinco reglas siguientes.
Regla 1
•
Al montar el sistema de automatización, vigilar que las piezas metálicas inactivas
estén puestas a masa a lo largo de una gran superficie de contacto.
•
Unir todas las partes metálicas inactivas por medio de enlaces de gran superficie
y baja impedancia.
•
Utilizar arandelas de contacto especiales o eliminar las capas aislantes antes de
realizar uniones atornilladas en piezas metálicas pintadas o anodizadas.
•
No utilizar elementos de aluminio. El aluminio se oxida fácilmente, por lo que no
es adecuado para enlaces de puesta a masa.
•
Establecer un enlace central entre la masa y el sistema de puesta a tierra del
conductor de protección.
Regla 2
Al realizar el cableado, respetar las reglas de tendido de cables.
•
Repartir los cables en grupos de cables: cables de corrientes fuertes, cables de
alimentación, cables de señales, cables de datos.
•
Tender los cables de corrientes fuertes y los cables de señales o de datos por
bandejas distintas o por mazos de cables distintos.
•
Tender los cables de señales y de datos lo más cerca posible de superficies
conectadas a masa (por ejemplo: montantes de armario, barras metálicas, paneles
de armario).
67
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
Regla 3
•
Los cables de transferencia de datos deben ser apantallados. La pantalla debe
conectarse por los dos extremos por medio de una gran superficie de contacto.
•
Los cables de señales analógicas deben ser apantallados. La conexión de la
pantalla en un solo extremo puede ser ventajoso para la transferencia de señales
de baja amplitud.
•
Contactar la pantalla de los cables a la barra de pantallas del conductor de
protección inmediatamente tras la entrada del cable en el armario. Fijar en la
pantalla por medio de abrazaderas de cable. Prolongar la pantalla hasta la tarjeta
módulo, pero no conectaría en dicho punto de destino.
•
El enlace entre la barra de pantallas del conductor de protección y el armario
deberá realizarse con baja impedancia.
•
Los conectores para los cables apantallados de transferencia de datos deben ser
metálicos o metalizados.
Regla 4
En casos particulares, aplicar las medidas de compatibilidad electromagnética
especiales.
•
Conectar elementos supresores a todas las inductancias no mandadas por los
módulos S5-115U.
•
Para iluminar armarios, utilizar lámparas incandescentes; evitar el uso de
lámparas fluorescentes.
Regla 5
Realizar un potencial de referencia común y conectar, si es posible, todos los
materiales eléctricos a tierra.
•
En caso de diferencia de potencial entre los elementos de la instalación y los
armarios, tender conductores o líneas equipotenciales de sección suficiente.
•
Las medidas de puesta a tierra deben aplicarse de forma puntual. La puesta a
tierra del sistema de automatización se utiliza para fines de protección y
funcionales.
•
Conectar los elementos de la instalación y los armarios que contienen los
bastidores base y de ampliación (configuraciones centralizada y descentralizada)
en estrella con el sistema de puesta a tierra (conductor de protección). De esta
forma se evita la formación de bucles de tierra.
68
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
5.1.4.6 Módulos de Entradas y Salidas.
Se verificarán éstas condiciones conforme a las siguientes comprobaciones:
•
Medida de valores de entradas y salidas.
•
Medida de los parámetros de trabajo.
Mediante un montaje de prueba, se comprobarán las tensiones, corrientes y potencias
que cada módulo tiene en cada momento y como valores límite especificados por el
fabricante, disponiendo de aparatos de medida de tensiones e intensidades y del
programador, para visualizar la señal.
Si durante alguna de las pruebas realizadas, resultase algún módulo dañado sin haber
sobrepasado algún parámetro máximo, se probará con otro módulo de la misma clase y
familia y si se volviera a producirse la avería en el mismo módulo, se mirarían los módulos
de bus y también el autómata en conjunto.
5.1.4.7 Equipos de Gas.
Todos los aparatos que deben ser usados en las instalaciones cumplirán las
disposiciones y normas en vigor.
Antes de conectar un aparato a la instalación hay que comprobar que esta preparado
para el tipo de gas que se le va a suministrar.
La longitud del tubo flexible no será, en ningún caso, superior a 1.80 metros
Generalidades:
El técnico encargado del montaje de la instalación responderá de que las soluciones
técnicas adoptadas, el dimensionado de los tubos y elección de materiales son los
adecuados para permitir el paso del gas necesario para atender a la demanda teniendo en
cuenta las características del gas suministrado, que deberán ser facilitadas por la empresa
distribuidora, y las características de los diversos aparatos cuya utilización esta prevista.
Debe haber una conexión a tierra, de acuerdo con el Reglamento Electrotécnico de
Baja Tensión y NTE-IEP/1973
La instalación deberá contener:
•
Limitador de presión: Aparato destinado a evitar que la presión de una
canalización pueda subir por encima de un valor dado, incluso aunque falle el
propio dispositivo, en cuyo caso deberá cortarse automáticamente el paso de gas.
•
Llave: Dispositivo de corte, coya maniobra exige una intervención exterior
manual o a distancia. Se clasifican por su construcción (cónica de membrana, de
mariposa etc.) y por su aplicación (de acometida, de contador, de aparato, etc.).
•
Reductor-regulador (o regulador): Aparato que permite reducir una presión de
gas comprendida entre limites determinados a otra constante. Pueden ser de
inmueble, de abonado o de aparato.
69
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
Instalación de Tuberias:
Las instalaciones pueden ser enterradas, empotradas y vistas.
Las .ascendentes. irán siempre vistas o en cajetines ventilados tanto en su parte
superior como inferior, y accesibles.
Los recorridos previstos para los conductos y los lugares destinados a los diversos
elementos de la instalación no deben requerir perforación que comprometa la solidez del
inmueble.
Los dispositivos de cierre deben ser fácilmente accesibles y estar situados lo más
cerca posible del origen de la parte de instalación que estén destinados a aislar.
Se prohibe la entrada de los gases a través de sótanos de canalizaciones de gases más
densos que el aire. No obstante, en casos excepcionales, y si resultara imprescindible por la
naturaleza de la edificación, siempre que el sótano esté suficientemente ventilado . y si la
canalización de entrada del gas es continua, es decir, sin dispositivos de cierre, ni
derivaciones ni uniones que no sean soldadas en su recorrido por el sótano, se podrá
admitir la entrada de una canalización de gas más denso que el aire, siempre que vaya
contenida en una funda de acero continua, abierta por ambos extremos y que sobresalga
hacia el exterior del sótano, y siempre que estos extremos estén a más de tres metros de las
aberturas de ventilación del sótano. Los patios que no estén a mayor altura que la calle y en
comunicación con ella mediante rampa serán considerados como sótanos a estos efectos
Excepcionalmente se podrá autorizar el paso de tuberías, sin vaina de protección, en
los pasos por sótanos a que se refiere este párrafo, para gases más densos que el aire, si por
la configuración del trazado de la tubería o por la necesidad de acometidas en patios fuese
una grave dificultad la colocación de la vaina continua. Para este tramo, que deberá ser la
tubería de acero estirado y sin soldadura, se exigirá una prueba de resistencia mecánica
autorizada por la Delegación Provincial del Ministerio de Industria, como se especifica en
el punto 10 de estas Normas Básicas.
En el caso de gases menos densos que el aire se podrá admitir la entrada de una
canalización a través de un sótano en casos excepcionales, y si resultase imprescindible por
la naturaleza de la edificación, siempre que el sótano esté suficientemente ventilado y si la
canalización es continua, es decir, sin dispositivos de cierre ni derivaciones ni uniones que
no sean soldadas en su recorrido por el sótano o siempre que la canalización vaya
contenida en una funda de acero continua, abierta por ambos extremos y que sobresalga
hacia el exterior del sótano.
Cuando se necesite una protección, el diámetro interior de la funda de acero deberá
ser superior, al menos, en un centímetro al diámetro exterior del tubo al que proteja.
Los orificios de purga de las condensaciones deben estar provistos de órganos que
aseguren su estanqueidad, tanto respecto al gas como a los líquidos.
No deben situarse las tuberías en lugares que queden expuestas a choques o
deterioros, o en la proximidad de bocas de aireación, ventilaciones y tragaluces.
No se permite el paso de las tuberías por los conductos de gases quemados,
conductos de ventilación, tubos de evacuación de basuras, huecos de ascensores o
montacargas, locales de transformadores, locales de recipientes y depósitos de
combustibles líquidos.
70
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
Tampoco podrán alojarse en los cielos rasos, dobles techos, cámaras aislantes y
similares, salvo que las tuberías sean de acero con uniones soldadas y estén incluidas en
vaina ventilada.
Si se ponen en canales o cajetines, éstos deberán ser ventilados por ambos extremos
y accesibles.
Las tuberías no deben estar en contacto con conducciones de vapor, agua caliente o
eléctricas. La distancia mínima entre una tubería de gas y otra de las conducciones citadas
debe ser de tres centímetros en cursos paralelos o de un centímetro cuando se crucen. La
distancia mínima entre una tubería de gas y un conducto de evacuación de humos o gases
quemados deberá ser de cinco centímetros.
Los dispositivos de fijación deben estar situados de tal manera que quede asegurada
la estabilidad y alineación de la tubería.
No deben instalarse tuberías al nivel del suelo, siendo la distancia mínima autorizada
entre aquéllas y este la de cinco centímetros.
Antes de proceder al suministro de gas y antes de ocultar. enterrar o empotrar
tuberías se llevarán a cabo obligatoriamente las siguientes pruebas:
Pruebas:
Prueba de resistencia mecánica Esta prueba se efectuará con aire o gas inerte,
estando totalmente prohibido el uso de otro tipo de gas o líquido, excepto en los casos en
que por la presión y diámetro de las tuberías el Reglamento de Recipientes a Presión exija
una prueba diferente.
Serán objeto de esta prueba todas las tuberías y accesorios que deban trabajar a
presiones superiores a 1.000 milímetros de c.d.a., y se excluirán de la misma los
reguladores y contadores.
La prueba se efectuará a un 150 por 100 de la presión máxima de servicio y, como
mínimo, a un kilogramo/centímetro cuadrado.
La presión se mantendrá el tiempo necesario para la inspección de la instalación y la
detección de las fugas eventuales.
Prueba de estanqueidad: Esta prueba deberá realizarse para los conjuntos de tuberías
fijas sometidas a una misma presión, cualesquiera que sean éstas. ya sean anteriores o
posteriores al contador y con un manómetro de precisión suficiente.
Cada uno de los conjuntos puede ser ensayado en varios tramos.
El ensayo se realizará con aire o gas inerte y solamente la Empresa suministradora
está facultada para realizarlo con el gas a suministrar, en cuyo caso lo hará a la presión
máxima de servicio. Está prohibido el uso de otro tipo de gas.
Una vez llenas las instalaciones de forma que el conjunto se estabilice a la presión
máxima de servicio, y si es con aire o gas inerte, como mínimo, a 500 milímetros de c. d.
a., medida ésta con un manómetro adecuado, se desconectará la fuente de alimentación tras
haber cerrado todas las llaves de los puntos de consumo.
71
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
Transcurrido el tiempo necesario para la estabilización de la temperatura se hará la
primera lectura y se empezará a contar el tiempo de ensayo.
Cuando la prueba se efectúe con aire, gas inerte o gas distribuido se considerará
satisfactoria si no se ha observado disminución en la lectura del manómetro al cabo de:
•
Diez minutos, si la longitud de la tubería es inferior a 10 metros.
•
Quince minutos, si la longitud de la tubería es superior a 10 metros.
Las llaves y uniones se revisarán al mismo tiempo que las tuberías y en las mismas
condiciones.
Durante el ensayo se irán maniobrando las llaves intermedias para comprobar su
estanqueidad, tanto en la posición de cerrado como de abierto.
La prueba de estanqueidad se completará, comprobando con agua jabonosa. o
producto similar, todas las juntas y accesorios de la instalación.
Precauciones durante los ensayos con gas: Durante los ensayos con gas deberán
adoptarse las siguientes precauciones:
•
Las fugas deben comprobarse mediante prueba con solución jabonosa o producto
similar.
•
Se prohibe fumar durante los ensayos.
•
No debe haber fuego, ni hogares encendidos, ni focos calientes durante los
ensayos en los locales de la instalación a ensayar.
•
Si hay fugas es preciso reparar la instalación tomando todas las medidas
necesarias de seguridad, entre las que figuran purgar previamente la tubería con
aire y gas inerte.
5.1.5 Materiales.
5.1.5.1 Materiales Eléctricos.
Todos los materiales se han debido instalar con las características y calidades
indicadas en el proyecto técnico y en las normas de aplicación a esta instalación cuanto en
ellas se especifique.
5.1.5.2 Materiales de la Instalación de Gas.
Tubería:
La tubería debe ser de materiales adecuados que no sean atacados por el gas ni por el
medio exterior con el que estén en contacto, o estarán protegidos con un recubrimiento
eficaz.
Los espesores de las paredes deberán ser tales que cumplan con las condiciones de
prueba de presión impuestas a estas instalaciones y aseguren la resistencia mecánica
suficiente.
72
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Pliego de condiciones.
Las tuberías que puedan estar expuestas a choques deberán ser de material resistente
o estar protegidas eficazmente por un dispositivo adecuado.
Uniones, juntas y accesorios:
Las uniones de los tubos entre sí y de éstos con los accesorios se hará de acuerdo con
los materiales en contacto, y de modo que la ejecución de las operaciones se lleve a cabo
de forma que los distintos tipos de gases no lleguen a provocar pérdidas de estanqueidad en
las uniones.
Las uniones metal-metal solamente se aceptarán cuando sean del tipo esfera-cono,
tipo "ermeto" o similares.
También podrán utilizarse uniones con junta de caucho sintético, siempre que ésta
trabaje a compresión sobre asientos planos de suficiente sección para asegurar una perfecta
estanqueidad.
No se utilizarán uniones roscadas, o con manguitos roscados, más que en los casos
indispensables, tales como el montaje de aparatos y uniones de tuberías donde no fuese
posible realizar soldaduras con garantías de estanqueidad En estos casos, la rosca deberá
ser cónica, realizada en taller y asegurarse la estanqueidad mediante teflón. o una pasta de
estanqueidad debidamente homologada por el Ministerio de Industrial
No se podrán utilizar en ningún caso llaves de macho cónico sin fondo Sólo podrán
emplearse llaves debidamente homologadas por el Ministerio de Industria.
Reductores, Reguladores y Limitadores de Presión:
Deberán situarse en espacios ventilados al abrigo de toda causa de deterioro o mal
funcionamiento. Si estuvieran instalados en un cajetín cerrado, éste será estanco al agua.
Deberá instalarse una válvula de cierre antes de todo reductor-regulador si éste no las
lleva incorporada.
5.1.6 Conclusiones
Las partes interesadas manifiestan que conocen los términos de este Pliego de
Condiciones y del Proyecto Técnico que acompañan.
El Ingeniero Técnico Industrial
Pau Comí Font
Tarragona, Junio de 2002.
73
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Referencias
74
Referencias.
Sistema de Control en un Proceso de Inertización
Referencias.
6
Referencias.
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J.Balcells, J.L. Romeral “Autómatas Programables” Marcombo Ed.1997
E. Mandado “Controladores lógicos y Autómats programables” Ed. 1991
SIMATIC S5 “Autómata programable S5-115U, manual” Siemens AG 1991.
XMO2 Oxygen Transmitter “User’s Manual” Ed. 1997.
Abello Linde,S.A. Características técnicas del CO2 industrial, seco.
Burkert Type 8624 Fluid Control Systems “Operating Instructions” Ed. 1998
Abelló Linde S.A.
Bailén, 105
08009 BARCELONA
Tel. 93 207 30 11
http://www.abellolinde.com
Industrias Rehau, S.A. http://www.rehau.com
Panametrics http://www.panametrics.com
Siemens AG http://www.siemens.com
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
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[19]
Collins Web Site http://www.collins-products.com
Dräger Hispania, S.A. http://www.draeger.es
Intitut Català del Sol http://www.incasol.es
Asociació de Propietaris del Polígon Baix Ebre http://www.poligonbaixebre.org
Tecnologia del plástico http://www.plastico.com
Generalitat de Catalunya http://www.gencat.es.
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75