CAPITULO 1
Anuncio
UNIVERSIDAD VERACRUZANA ZONA POZA RICA - TÚXPAN FACULTAD DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y COMUNICACIONES “SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN EN LA TERMINAL DE ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE PEMEX REFINACIÓN” MONOGRAFÍA QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y COMUNICACIONES PRESENTA: KARINA VIVEROS PATIÑO POZA RICA DE HGO. VER. SEPTIEMBRE2006 DEDICATORIAS A MI MADRE Sra. Salomé Patiño Mendiola Con todo mi cariño, respeto y admiración le doy las gracias por haberme brindado su apoyo y comprensión a lo largo de mi formación personal y profesional. A MI HERMANO Ing. Julio César Viveros Patiño Por su gran ejemplo, confianza, enseñanzas y por ser más que mi hermano a lo largo de mi vida. A MI HERMANA Sra. Griselda Viveros Patiño Por su apoyo, consejos y cariño. A MIS SOBRINOS Joeder, Yosel, Yumini y Julio César Jr. Por ser la luz y la alegría en nuestro hogar. ING. DANIEL PARAMO CARRILLO Por ser una persona muy especial, por su paciencia y gran apoyo. iii AGRADECIMIENTOS A Dios Por iluminarme el camino a lo largo de mi vida, y gracias por darme toda la felicidad que tengo. A mi Asesor Dr. Juan Pérez Téllez Por brindarme los conocimientos necesarios y dedicarle su tiempo a la revisión del presente trabajo. A mi Director de Tesis Ing. Celia M. Calderón Ramón Por el apoyo brindado en mi formación académica. Al Ing. Héctor Zea Morales Por su apoyo y tiempo dedicado al asesorarme en el presente trabajo. Al Ing. Juan Luís Linares (Telvent) Por brindarme la información necesaria y sus conocimientos durante su estancia en la terminal de almacenamiento. Al Ing. Manlio Fabio Ramirez Cortes Por su apoyo en mi estancia como practicante, por compartir sus conocimientos en mis labores diarias. A los Ingenieros de la Facultad de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones Por brindarme los conocimientos necesarios a lo largo de mi formación académica. A mis verdaderos compañeros y amigos Gracias por su apoyo en los momentos más importantes de mi vida. iv ÍNDICE UNIVERSIDAD VERACRUZANA ÍNDICE CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 CAPÍTULO 2: ARQUITECTURA GENERAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1.- ARQUITECTURA GENERAL DEL SISTEMA DE CONTROL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.1.1.- ARQUITECTURA GENERAL SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2.- ARQUITECTURA GENERAL INTERFASE SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN – POLIDUCTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.3.- ARQUITECTURA GENERAL INTERFASE SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN – SICCI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 2.4.- MODOS DE OPERACIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.4.1.- MODO DE OPERACIÓN AUTOMÁTICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.4.2.- MODO DE OPERACIÓN DEGRADADO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 2.4.3.- MODO DE OPERACIÓN LOCAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 2.5.- INTERFASES DE COMUNICACIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.5.1.- INTERFASE SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN – SIIC. . . .15 2.5.2.- INTERFASE SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN – POLIDUCTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.5.3.- INTERFASE SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN – SICCI. . .17 CAPÍTULO 3: SUBSISTEMA DE TELEMEDICIÓN DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 3.1.- INSTRUMENTOS Y EQUIPOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 3.1.1.- CARACTERÍSTICAS DE UN TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE PRODUCTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.1.2.- DETALLE DEL EQUIPO DENTRO DE TUBOS GUÍAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2.- OPERACIÓN DEL SUBSISTEMA DE TELEMEDICIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 3.2.1.- INFORMACIÓN PRIMARIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.3.- OPERACIÓN EN MODO LOCAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.4.- OPERACIÓN EN MODO AUTOMÁTICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4.1.- ENVÍO DE SEÑALES DE LA UCL AL SUBSISTEMA DE CONTROL SUPERVISORIO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 CAPÍTULO 4: SUBSISTEMA DE CARGA Y DESCARGA DE PRODUCTO. . . . . . . . . . . 27 4.1.- INSTRUMENTOS Y EQUIPOS PARA LA CARGA DE PRODUCTO POR AUTOTANQUE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN v v ÍNDICE UNIVERSIDAD VERACRUZANA 4.2.- INSTRUMENTOS Y EQUIPOS PARA LA CARGA DE PRODUCTO POR CARROTANQUE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.3.- OPERACIÓN DEL SUBSISTEMA DE CARGA DE PRODUCTO. . . . . . . . . . . . . . . 33 4.3.1.- INFORMACIÓN DEL SUBSISTEMA DE CARGA DE PRODUCTO. . . . . . . . . . 34 4.3.2.- OPERACIÓN EN MODO LOCAL DE LA CARGA DE PRODUCTO. . . . . . . . . . 36 4.3.3.- OPERACIÓN EN MODO DEGRADADO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 4.3.4.- OPERACIÓN EN MODO AUTOMÁTICO DE LA CARGA DE PRODUCTO. . . . 38 4.4.- SUBSISTEMA DE DESCARGA DE PRODUCTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.4.1.- INSTRUMENTOS Y EQUIPOS PARA LA DESCARGA DE PRODUCTO POR AUTOTANQUE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.4.2.- INSTRUMENTOS Y QUIPOS PARA LA DESCARGA DE PRODUCTO POR CARROTANQUE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.4.3.- OPERACIÓN DE DESCARGA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.4.4.- INFORMACIÓN DEL SUBISTEMA DE DESCARGA DE PRODUCTO. . . . . . . 50 4.4.5.- OPERACIÓN EN MODO LOCAL DE LA DESCARGA DE PRODUCTO. . . . . . 51 4.4.6.- OPERACIÓN EN MODO DEGRADADO DE LA DESCARGA DE PRODUCTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.4.7.- OPERACIÓN EN MODO AUTOMÁTICO DE LA DESCARGA DE PRODUCTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 CAPÍTULO 5: SUBSISTEMA DE VÁLVULAS OPERADAS ELÉCTRICAMENTE. . . . . . . 57 5.1.- INSTRUMENTOS Y EQUIPOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.1.1.- ARQUITECTURA DEL SUBSISTEMA DE VOES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.1.2.- ÁREAS DE INSTALACIÓN DE LAS VOES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.2.- MODOS DE OPERACIÓN DE LAS VOES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5.2.1.- OPERACIÓN EN MODO LOCAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5.2.2.- OPERACIÓN EN MODO AUTOMÁTICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.2.3.- OPERACIÓN DE LOS VOES A SOLICITUD DEL USUARIO. . . . . . . . . . . . . . . 66 5.2.4.- OPERACIONES AUTOMÁTICAS DE LAS VOES (ENCLAVAMIENTOS). . . . . 66 CAPÍTULO 6: RESPALDO DE ENERGÍA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 6.1.- OPERACIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 6.1.1.- CARACTERÍSTICAS DEL SUBSISTEMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 6.1.2.- RED DE TIERRAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 BIBLIOGRAFÍA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 73 CAPÍTULO 1 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 1 CAPÍTULO 1 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN La terminal de almacenamiento y distribución (TAD) de PEMEX refinación tiene la misión de satisfacer la demanda regional de productos petrolíferos en forma oportuna y con calidad, maximizando el valor económico de los activos, bajo una estricta observancia de la seguridad industrial, manteniendo el equilibrio ecológico del ambiente circundante. La planta se localiza en la zona centro (industrial) de la CD. de Poza Rica, desde el 18 de Marzo de 1968 inició sus operaciones, recibiendo productos petrolíferos a través de ductos provenientes de refinería del complejo, posteriormente en el año 1993 se inició el recibo por poli-ducto proveniente de la central de almacenamiento y bombeo (C.A.B.) que hasta la fecha permanece, siendo estos productos almacenados en tanques verticales construidos con placas de acero al carbón. Para el llenado de autotanques que suministran el producto a las estaciones de servicio o Terminal de Almacenamiento, se cuenta con tuberías, bombas, válvulas e instalaciones de carga de productos Pemex Magna, Pemex Premium y Pemex Diesel. Existen también sistemas auxiliares de seguridad y contraincendio. La Terminal de Almacenamiento y Distribución se abastece desde la Terminal Marítima Tuxpan por medio del poliducto Tuxpan-Poza Rica de 8” de diámetro; cuando no hay producto por barco vía Tuxpan poliducto de 8”, recibe apoyos por medio de autotanques PRs desde las terminales de Madero, Salamanca, Tula y en ocasiones de Minatitlán Ver. Cuando la terminal de almacenamiento y distribución recibe el producto (Magna, Premium o Diesel) por medio de autotanques, estos son descargados por un patín de recibo el cual se le conecta al autotanque una bomba que estará succionando el producto para posteriormente enviarlo al tanque de almacenamiento por medio de tuberías. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 2 CAPÍTULO 1 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Los tanques de almacenamiento con los que cuenta esta terminal son de 5000 y 10000 barriles, los cuales son controlados por una telemedición, que proporciona información como el nivel de producto en el tanque que está llegando y la cantidad del mismo, todas estas operaciones son controladas por medio del personal de PEMEX Refinación en una forma manual. Una vez que el producto es almacenado se controla por medio de unas bombas centrífugas en un cuarto denominado casa de bombas, en el cual se va a estar controlando también en forma manual el producto a cargar. La carga de producto se hace por medio de las llenaderas de autotanques, las cuales son controladas en forma manual por ayudantes de patio, los cuales conectan al equipo una tubería denominada garza con una válvula de dos pasos, conectan a tierra el equipo, piden el bombeo del producto deseado al cuarto de bombas y este manda el producto por medio de un bombeo, que viaja hasta las llenaderas en donde se encuentra ubicado el equipo a cargar, una vez que el equipo se encuentra en el nivel máximo de producto (sisa) es desconectado y este pasa a la caseta de revisión final en donde se verifica por medio de una orden de carga el producto cargado, la cantidad y la temperatura del mismo y finalmente es sellado. Razón por la cual surge la necesidad de un Sistema Integral de Medición y Operación para realizar las transacciones de medición del volumen de productos y control de operaciones de la Terminal de Almacenamiento y Distribución (TAD) de una manera confiable y con la mayor seguridad posible y contar con equipos e instrumentos de la mejor calidad y tecnología de punta aprobada y aceptada por los estándares internacionales para la transferencia de custodia de productos destilados del petróleo, modernizando los sistemas actuales de medición. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 3 CAPÍTULO 1 UNIVERSIDAD VERACRUZANA El Sistema Integral de Medición y Operación se conforma de una serie de subsistemas de medición y operación para la automatización de las operaciones de una TAD. Cada uno de los subsistemas cumplen con una función específica en la TAD a través de objetivos claros, por lo tanto cada subsistema tiene la capacidad de operar en forma independiente. Es por ello que este trabajo analiza la arquitectura general del sistema y sobre todo analiza la filosofía de operación de los instrumentos que están instalados y funcionando actualmente. De tal manera que el objetivo principal es lograr la comprensión del papel que desempeña una TAD y también mostrar como esta conformado el sistema, presentando a la vez los equipos utilizados y la ubicación de los mismos dentro de la terminal, el sistema integral de medición y operación es un sistema altamente confiable que reúne los dispositivos eléctricos, electrónicos y neumáticos adecuados a la necesidad de cada TAD a lo largo del país. En el capítulo 2 se estudian la arquitectura general del sistema integral de medición y operación los equipos que lo conforman, explicando de manera general la utilidad que representa cada dispositivo dentro de la operación del sistema. En el capítulo 3 se detalla como se va a controlar la medición del producto al almacenarlo en los tanques, así como la instalación de instrumentos y equipos, tales como indicadores de nivel y temperatura en los tanques de almacenamiento. En el capítulo 4 se presenta el subsistema de llenaderas y descargaderas de autotanques, ya que este representa la actividad principal del sistema debido a la función específica de las TAD. En el capítulo 5 se verá la instalación de válvulas operadas eléctricamente (VOE´s) en la entrada y salida de cada uno de los tanques de almacenamiento de producto de la TAD a pie de dique. En el capítulo 6 se presenta como se respalda la energía en el Sistema Integral de Medición y Operación en el caso de que pueda haber una interrupción de la energía eléctrica principal, así como la instalación de los bancos de baterías y red de tierras para dicho sistema. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 4 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÍTULO 2 ARQUITECTURA GENERAL SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 73 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÍTULO 2 ARQUITECTURA GENERAL El Sistema Integral de Medición y Operación está diseñado para automatizar y controlar los procesos de medición en el recibo, almacenamiento y distribución de productos de una Terminal de Almacenamiento y Distribución (TAD), contemplando también diversos subsistemas auxiliares necesarios para apoyar las funciones operativas y de seguridad de la TAD. La distribución geográfica de los subsistemas de una TAD es variable, sin embargo sus funciones operativas son constantes. En la figura 2.1 se observa la arquitectura general del Sistema la cual consiste de 4 niveles; los tres primeros son niveles físicos y se ubican dentro de las instalaciones de la propia TAD; el cuarto nivel es un nivel lógico y corresponde a la interconectividad del Sistema para el recibo/envío de información a través de la red Intranet de Pemex. El Sistema Integral de Medición y Operación es un típico sistema de control (no de control distribuido) basado en la adquisición de señales de los instrumentos y equipos de campo (nivel 1) con un Controlador de Planta, el cual puede ser un PLC ó un computador industrial redundante (nivel 2), para llevar las señales a un servidor de aplicación redundante en donde reside el software de control supervisorio para llevar a cabo la Interfase Hombre Máquina HMI (nivel 3), guardando los datos históricos en un servidor de datos redundante. La comunicación de los instrumentos y equipos de campo hacia el controlador de planta ó servidor de aplicación puede ser puntual ó a través de lazos de comunicación hacia Unidades de Control Local (UCL´s), mediante protocolos de comunicación OPC ó MODBUS última versión. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 6 CAPÍTULO 2 PORTAL COMERCIAL UNIVERSIDAD VERACRUZANA NIVEL 4 MONITOREO REMOTO Red Intranet Pemex SIIC CENTRAL Servidor LAN Switch SIIC SIIC Local INTERFASE SICCI PORTAL OPERACIÓN SCADA Ethernet Red Seguridad 1000 Mps Fibra óptica INTERFASE SIMCOT-SIIC Servidor aplicación 1:1 Terminales Thin Client Ethernet Red Comercial (existente) LAN Switch SIMCOT Estación Poliducto (existente) INFORMACIÓN GERENCIAL Servidor datos 1:1 Impresora de reportes NIVEL 3 SUBSISTEMA DE CONTROL SUPERVISORIO INTERFASE Poliducto Ethernet Red Operación 1000 Mps Fibra óptica UPS PARO DE EMERGENCIA NIVEL 2 Controlador Telemedición con monitor Subsistema Respaldo de Energía Controlador de Planta 1:1 (PLC ó Comp. Industrial) Controlador VOES Tarjetas I/O Unidades de Control Local MEDIDOR Subsistema Subsistema Subsistema Telemedición Bombeo VOE´s de Tanques Lazo de comunicación Red independiente Interfase de comunicación SUBSISTEMA DE CONTROL DE PLANTA Subsistema Control de acceso vehicular VOS RTD DET. TIERRA Y SOBRELLENADO NIVEL 1 EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE CAMPO Subsistemas de Carga y Descarga de producto Límite de nivel Comunicación punto a punto DIAG. 1.1.1 Fig. 2.1 Arquitectura general del sistema de medición y operación. En el controlador de planta reside la lógica necesaria para llevar a cabo las funciones de almacenamiento y control de las variables de campo adquiridas de los diferentes subsistemas ubicados en el nivel de arquitectura 1. En el servidor de aplicación reside el software de control supervisorio mediante el cual se desarrollará la interfase hombre máquina (HMI) y en el servidor de datos se encuentran ubicadas las bases de datos históricas para la elaboración de consultas y reportes. La arquitectura del sistema contempla en su operación 4 niveles de automatización: SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 7 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA NIVEL 1.- Equipos e Instrumentos de Campo El Nivel 1 está conformado por todos los instrumentos y equipos que se desempeñan como elementos primarios con los cuales se adquieren las señales directamente de campo. Estos instrumentos y equipos pueden estar aislados con conexión punto a punto ó agrupados en un lazo de comunicación; sus señales son enviadas al siguiente nivel jerárquico. NIVEL 2.- Subsistema de Control de Planta El Nivel 2 está conformado por el controlador de planta que puede ser un PLC ó un computador industrial, así como por los controladores de equipos e instrumentos en lazos de comunicación, también denominados Unidades de Control Local (UCL). En este nivel se adquieren las señales provenientes del nivel 1, para procesarlas de acuerdo a una lógica programada y enviarlas al siguiente nivel jerárquico. NIVEL 3.- Subsistema de Control Supervisorio El nivel 3 corresponde al subsistema de control supervisorio y está conformado por las redes de comunicación Ethernet, la cuales son la de operación y la de seguridad, así como por todos los equipos de cómputo, periféricos e interfases con otros subsistemas. La función de este nivel es llevar a cabo la supervisión y el control automático de las operaciones de la TAD a través de la Interfase Hombre-Máquina (HMI). NIVEL 4.- Información Gerencial El Nivel 4 corresponde a la información central y está conformado por la información que puede enviar y recibir el sistema a través de la red intranet de Pemex. En este nivel se comparte la información almacenada en el nivel 3. La función de este nivel es servir como insumo de información de otros sistemas de tipo gerencial y proporcionar el acceso e información operativa en forma remota para efectos de monitoreo, consulta de información y/o soporte técnico. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 8 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 2.1 ARQUITECTURA GENERAL DEL SISTEMA DE CONTROL 2.1.1 ARQUITECTURA GENERAL Sistema Integral de Medición y Operación. La arquitectura general para la automatización de las Terminales de Almacenamiento y Distribución a través de dicho sistema se muestra en la figura 2.1, en ella se adquieren señales las cuales son enviadas a un PLC de la planta, interpretadas y controladas a través de la interfaz hombre-máquina, y finalmente poder tener acceso a dicha información. Dicha arquitectura consta de los 4 niveles de automatización mencionados. 2.2 ARQUITECTURA GENERAL INTERFASE Sistema Integral de Medición y Operación-POLIDUCTO. El Sistema Integral de Medición y operación tiene una interfase con el sistema de medición existente e instalada en el área de poliducto de la TAD, el cual cuenta con 3 niveles y cuya arquitectura general se muestra en la figura 2.2. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 9 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Estación Poliducto (existente) LAN Switch SIMCOT NIVEL 3 SUBSISTEMA DE CONTROL SUPERVISORIO INTERFASE con SIMCOT Ethernet Red Operación 100Mps Fibra óptica NIVEL 2 SUBSISTEMA DE CONTROL DE PLANTA (PLC poliducto) Computador de flujo (existente) Tarjetas I/O Controlador VOES NIVEL 1 MEDIDORES Subsistema VOE´s INDICADOR VOES´s TEMPERATURA Subsistema Bombeo Lazo de comunicación Red independiente Interfase de comunicación INDICADOR PRESIÓN CONTROL PID DENSITÓMETRO EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE CAMPO Patín de medición de poliducto Límite de nivel Comunicación punto a punto DIAG. 1.1.3 Fig. 2.2 Arquitectura general de interfase 2.3 ARQUITECTURA GENERAL INTERFASE Sistema Integral de Medición y Operación-SICCI. El Sistema Integral de Medición y Operación tiene una interfase con el Sistema Integral de Control Contra Incendio (SICCI) cuya arquitectura general se muestra en la figura 2.3. El sistema integral de control contra incendio se va a encargar de mantener una comunicación con el sistema integral de medición y operación para establecer una red de seguridad en caso de un accidente como puede ser derrame de producto, o en caso de incendio tanto en los tanques de almacenamiento (TV) como en el área de llenaderas. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 10 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA INTERFASE SIMCOT (Ruteador SIMCOT) Arquitectura Sistema Contraincendio SICCI Servidor Redundante Terminales Thin Client Impresora láser LAN Switch ETHERNET FIBRA OPTICA AVISO PARO DE EMERGENCIA Controlador Contraincendio SIL 2 arquitectura 1 oo 1D Alarmas Visuales y Sonoras TRIM´s de la Red de Tapones Fusible Alarmas Sectoriales Botoneras Tableros de control de Bombas Válvulas Detectores Flama Detectores Humo Red ethernet Interfase de comunicación Detectores de Mezclas Explosivas Conexión puntual DIAG. 1.1.2 Fig. 2.3 Arquitectura general de interfase SICCI 2.4 MODOS DE OPERACIÓN. Existen tres modos de operación del sistema los cuales dependen directamente de la comunicación entre los diferentes niveles de arquitectura del sistema. Cuando existe comunicación entre todos los subsistemas del Sistema Integral de Medición y Operación, desde los instrumentos de campo hasta el subsistema de control supervisorio entonces el modo de operación es automático. En caso de que exista interrupción de comunicación entre el nivel 2 y el nivel 3, el modo de operación es degradado. Finalmente, si no hay comunicación entre el nivel 1 y el nivel 2, entonces el modo de operación es local. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 11 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 2.4.1 MODO DE OPERACIÓN AUTOMÁTICO Es el modo normal de operación, en donde todas las operaciones de la TAD son controladas por el sistema ya que existe comunicación entre todos los niveles de arquitectura. Debido a la importancia en la adquisición y transferencia de la información, los servidores de aplicación y de datos deben ser redundantes y configurados en el estándar de programación (Hot Backup) bajo una configuración en disco del estándar de programación (shadowing). La redundancia de los servidores tanto de aplicación como de datos debe realizarse mediante un segundo servidor independiente con las mismas características que el servidor primario. La aplicación y los datos deberán tener la facultad de continuar con su operación normal en caso de que alguno de los procesadores de cualquier servidor dejara de funcionar, razón por la cual ambos equipos deben estar trabajando simultáneamente, no obstante uno de ellos estará en funcionamiento completo mientras que el otro está en modo de espera (standby) esperando convertirse en primario. El servidor de datos redundante actualiza la base de datos del sistema simultáneamente en ambos discos de almacenamiento. Esto último se logra asegurándose que todas las actualizaciones de la base de datos del disco primario sean automáticamente enviadas al disco secundario del servidor de datos. En la eventualidad de que alguno de los servidores de datos no esté disponible, las actualizaciones deben ser almacenadas localmente en el disco principal y se enviarán al secundario cuando éste restablezca su operación normal. Puede existir un cambio automático del servidor primario al secundario dependiendo de las siguientes circunstancias: SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 12 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Fallo del servidor primario: Cualquier falla del servidor primario que cause pérdida de la funcionalidad provoca el cambio automático al servidor que se encuentra en espera; esto aplica tanto al servidor de la aplicación como el servidor de datos. Fallo de programas: Todas las funciones críticas de la aplicación son monitoreadas continuamente, si se detecta que alguna función se ha parado o ha llegado a un estado de espera o no responde a mensajes válidos que le han sido enviados, el cambio de servidores ocurre automáticamente. Fallo Manual: Ocurrirá un cambio automático de servidor cuando se decida apagar deliberada y manualmente en cualquier momento el servidor primario. Esto puede ocurrir en situaciones donde uno de los servidores sea requerido por razones de mantenimiento. 2.4.2 MODO DE OPERACIÓN DEGRADADO. El sistema pasa a este modo de operación cuando se pierde la comunicación entre el nivel 2 y el nivel 3, por lo que las unidades de control local y el controlador de planta redundante son los responsables de llevar a cabo las operaciones a su cargo, almacenando los estados de las variables de los instrumentos en campo, para que una vez que se restablezca la comunicación, esta información sea transferida con los últimos valores. La información de las transacciones de carga y descarga efectuadas durante el tiempo en que el sistema se encuentre en modo degradado se almacena en la memoria de las unidades de control local para que dichos datos sean enviados al nivel 3 en cuanto se restablezca la comunicación. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 13 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 2.4.3 MODO DE OPERACIÓN LOCAL El sistema pasa a este modo de operación cuando se pierde la comunicación entre el nivel 1 y el nivel 2, generalmente cuando las unidades de control local por alguna razón no envían la información hacia el controlador de planta. En este caso el control se lleva a cabo localmente mediante los instrumentos de campo apoyados en las unidades de control local para los subsistemas de carga y descarga de producto. Una vez que se restablezca la comunicación con el controlador de planta, la información de las operaciones realizadas en modo local en las UCL´s se transferirá hacia el controlador de planta de manera automática. En este modo de operación, el subsistema de medición en tanques obtiene el nivel del producto, nivel de agua y temperatura promedio a través del indicador multipunto y del indicador local de los transmisores ubicados en los tanques de almacenamiento. 2.5 INTERFASES DE COMUNICACIÓN Durante el proceso de automatización de las TAD´s, iniciado en 1992, se ha mejorado sustancialmente la especificación técnico funcional del sistema. Actualmente se recibe y envía información entre los diversos subsistemas para formar las interfases de comunicación. 2.5.1 INTERFASE Sistema Integral de Medición y Operación-SIIC. El objetivo de esta interfase de comunicación es llevar a cabo la documentación en línea (facturación y notas de embarque) de los productos de la TAD, así como el registro SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 14 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA en línea en la base de datos del SIIC de las transacciones derivadas de la entrega y recibo de productos (balance). El subsistema de control supervisorio del sistema integral de medición y operación esta montado en una red ethernet 100 Mbps independiente a la cual se denomina red de operación. Esta red cuenta con un conmutador (LAN/Switch) el cual se conectará en cascada con el conmutador (LAN/Switch) existente de la red comercial de la TAD para el intercambio de información que se denomina “Interfase Sistema Integral de Medición y Operación-SIIC”. La información que se comparte en esta interfase es la siguiente: Del SIIC al sistema integral de medición y operación Orden de carga/descarga de producto. Cancelación de órdenes de carga/descarga. Del Sistema Integral de Medición y Operación al SIIC Confirmación de carga/descarga de producto. Confirmación de cancelación de órdenes de carga/descarga. Movimiento de producto en poliducto. Transferencia entre tanques de almacenamiento. Volúmenes en tanques de almacenamiento. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 15 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 2.5.2 INTERFASE Sistema Integral de Medición y Operación - Poliducto. El objetivo de esta interfase de comunicación es monitorear las condiciones de operación y medición del área de poliducto en donde se ha instalado previamente un sistema de medición con control supervisorio independiente al sistema. La interfase de comunicación poliducto se realiza integrando la estación de trabajo existente del sistema de control de poliducto a la red de operación Ethernet del sistema. La información a intercambiar es de la siguiente forma: Del sistema integral de medición y operación al sistema de medición de Poliducto. Información de niveles de tanques. Estado de válvulas de tanques. Del sistema de medición de Poliducto al sistema integral de medición y operación. Estado de válvulas de los ductos (entrada, peine de distribución, de control) Información de notificación Valores de flujo, volúmenes naturales y netos, temperatura, presión, densidad, puntos de ajuste y presión diferencial de filtros. Medidor utilizado, estado del probador. Producto recibiendo/enviando. Esta interfase únicamente efectúa el monitoreo de las condiciones del área de poliducto y no contempla la realización o recepción de comandos remotos a equipos de campo por medio de esta interfase, para evitar conflictos de envíos de órdenes contradictorias procedentes de los dos sistemas de control. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 16 CAPÍTULO 2 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 2.5.3 INTERFASE Sistema Integral de Medición y Operación - SICCI. El objetivo de esta interfase de comunicación es intercambiar información de las condiciones operativas y de seguridad de la TAD entre el sistema integral de medición y operación y el SICCI, así como para llevar a cabo la notificación del PARO DE EMERGENCIA desde cualquiera de los dos sistemas. La red de operación del sistema se conecta con la red de seguridad del SICCI a través del conmutador (LAN/Switch) del sistema integral de medición y operación, común para ambos sistemas, para llevar a cabo el intercambio de información que se denomina “interfase Sistema Integral de Medición y Operación - SICCI”. La información que se comparte en esta interfase es la siguiente: Del sistema integral de medición y operación al SICCI Información de niveles de tanques. Alarmas de operación del SIMCOT. Notificación de paro de emergencia Del SICCI al sistema integral de medición y operación Alarmas de seguridad del SICCI. Solicitud de paro de emergencia. El paro de emergencia forma parte de la interfase de comunicación, sin embargo este no se realiza en el Nivel 3 (Subsistema de Control Supervisorio), sino en el Nivel 2, a nivel del Subsistema de Control de Planta a través de una señal puntual entre el controlador de planta del Sistema Integral de Medición y Operación y el controlador de planta del SICCI. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 17 CAPÍTULO 3 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÍTULO 3 SUBSISTEMA DE TELEMEDICIÓN DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 73 CAPÍTULO 3 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÍTULO 3 SUBSISTEMA DE TELEMEDICIÓN DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO El subsistema de telemedición de tanques de almacenamiento permite controlar la medición de producto en el almacenamiento en tanques a partir de las variables de nivel de producto, nivel de agua y temperatura. 3.1 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS El sistema integral de medición y operación contempla en este subsistema la instalación de instrumentación y equipo (indicadores de nivel y temperatura) en cada uno de los tanques de almacenamiento de producto de la TAD, los cuales se encuentran unidos a través de un lazo de comunicación que concentra sus señales a una unidad de control local instalada en el gabinete ubicado en la Torre de Control. Se contempla también, ubicado a pie de cada tanque de almacenamiento, un indicador local de nivel y temperatura, así como dos indicadores multipunto, uno de los cuales se instalará en el gabinete de torre de control y el otro en el área de poliducto. Como herramientas adicionales requiere de una Terminal Portátil para la configuración y calibración del hardware en cada tanque de almacenamiento. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 73 CAPÍTULO 3 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 3.1.1. CARACTERÍSTICAS DE UN TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE PRODUCTO. En la figura 3.1 se muestra la instrumentación y equipos de este subsistema para cada tanque de almacenamiento. De forma ilustrativa se muestran también las válvulas de operación del tanque. Fig. 3.1 Instrumentación y equipos para los tanques de almacenamiento SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 20 CAPÍTULO 3 UNIVERSIDAD VERACRUZANA En la tabla 3.1 se menciona el punto en el cual se describe detalladamente las características del instrumento del equipo de este subsistema. Tabla 3.1 Válvulas de operación de los tanques de almacenamiento. Etiqueta en el Instrumento Características diagrama A VOE entrada producto a pie de dique Válvula con actuador eléctrico. B Válvula entrada producto a pie de tanque Válvula de tipo compuerta. C VOE salida producto a pie de dique Válvula con (llenaderas) mariposa de cuarto de vuelta a prueba de fuego. D VOE salida producto a pie de dique (poliducto) Válvula con mariposa de cuarto de vuelta a prueba de fuego. E Válvula salida producto a pie de tanque Válvula tipo compuerta. F Indicador de nivel y temperatura telemedición Sonda de tanques promediadora de temperatura de longitud variable. G Indicador local a pie de tanque Unidad de display remoto. Sin etiqueta UCL de tanques Interfase HombreMáquina (HMI) 3.1.2 DETALLE DEL EQUIPO DENTRO DE TUBOS GUÍAS. En la figura 3.2 se observa el corte transversal de un tanque en donde destaca el tubo guía (b) el cual se instala en el medidor de nivel de producto y agua, así como el tubo guía en donde se instala la sonda promediadora de temperatura (c), ambos forman SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 21 CAPÍTULO 3 UNIVERSIDAD VERACRUZANA parte del instrumento denominado indicador de nivel y temperatura de telemedición de tanques. Fig. 3.2 Indicador de nivel y temperatura en tanques de almacenamiento En la tabla 3.2 muestra las características del indicador de nivel y temperatura de tanques para poder verificar la correcta operación de las medidas de nivel y temperatura, así como pruebas de alarma. Tabla 3.2 Descripción del indicador de nivel y temperatura en TV´s Etiqueta en el Instrumento Características diagrama A Indicador de nivel y temperatura telemedición Principio de de tanques radar, principio de operación de ondas continuas de frecuencia modulada (FMCW) ó pulsos. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 22 CAPÍTULO 3 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 3.2 OPERACIÓN DEL SUBSISTEMA DE TELEMEDICIÓN El subsistema de telemedición requiere al inicio de su operación de los siguientes aspectos: 1. Disponer de los equipos necesarios instalados para este Subsistema, incluyendo su lazo de comunicación, unidad de control local e interfases para el envío de información a niveles de arquitectura superior. 2. Existencia de producto en los tanques para su medición. 3.2.1 INFORMACIÓN PRIMARIA El Subsistema de Telemedición obtiene como información primaria los NIVELES de producto y agua, así como la TEMPERATURA de producto de cada tanque de almacenamiento. Para la operación en modo automático, esta información de niveles y temperaturas es enviada directamente hasta el Subsistema de Control Supervisorio para el cálculo de volúmenes natural y ajustado por temperatura a 20° C, conforme al Estándar ISO 91-2. En la Unidad de Control Local también se calcula el volumen natural de cada tanque de almacenamiento, desplegándose en el monitor de la UCL y en el indicador multipunto. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 23 CAPÍTULO 3 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 3.3 OPERACIÓN EN MODO LOCAL Este subsistema puede operar en modo local ya que cada uno de los tanques de almacenamiento de producto tiene un indicador local a pie de tanque para el despliegue de nivel de producto, nivel de agua y temperatura. Además de la información anterior, la unidad de control local concentradora de la información de todos los tanques de almacenamiento calcula el volumen natural de producto en cada tanque y los despliega de la siguiente forma: La Unidad de Control Local de tanques, cuenta con un monitor para el despliegue de gráficos de tanques de almacenamiento. Los gráficos desplegados en el monitor son desarrollados por medio del software HMI. La Unidad de Control Local calcula el volumen al natural y corregido a 20°C conforme al estándar ISO 91-2 de cada tanque de almacenamiento, el volumen natural se calcula por medio de certificaciones de hasta 13000 puntos para cada tanque de almacenamiento. Cada punto del archivo corresponderá a un volumen previamente certificado, como se muestra en el ejemplo 3.1: Ejemplo 3.1.- Tanque de almacenamiento 1 (TV-1) Nivel en milímetros 4281 4282 Volumen natural en metros cúbicos 1800.442 1800.842 En el caso de que el nivel reportado por el subsistema de telemedición no corresponda exactamente a uno de los puntos de su correspondiente tabla (volumen natural SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 24 CAPÍTULO 3 UNIVERSIDAD VERACRUZANA en metros cúbicos), el software del sistema integral de medición y operación deberá interpolar entre los puntos inmediatos superior e inferior de forma lineal. Con lo anterior se asegura que siempre que la unidad de control local se encuentre operando, también se contará en el modo local con la información de niveles, temperatura y volumen natural de cada tanque de almacenamiento la cual se desplegará en el monitor de la UCL, así como en el indicador multipunto instalado en el Área de Poliducto. La conexión de la UCL y el indicador multipunto deberá ser directa para cumplir con su funcionamiento en modo local. En caso de falla en la comunicación entre la Unidad de Control Local y el Subsistema de Control Supervisorio, la información de nivel de producto, nivel de agua y temperatura no podrá visualizarse en las pantallas de las estaciones de equipo de monitoreo (Thin Client) ubicadas en este nivel. Lo mismo sucedería si no hay comunicación a través del servidor (driver OPC). 3.4 OPERACIÓN EN MODO AUTOMÁTICO La UCL adquiere las señales de cada uno de los tanques de almacenamiento y se encarga de transmitir estos valores al Subsistema de Control Supervisorio para su despliegue, cálculos de volúmenes, control y alarmas. Esta transmisión de información se debe realizar conectando directamente la UCL al Sistema de Control Supervisorio conforme se menciona a continuación. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 25 CAPÍTULO 3 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 3.4.1 Envío de señales de la UCL al Subsistema de Control Supervisorio. Se debe conectar la UCL directamente a la red ethernet ó al servidor de aplicación ubicado en el Subsistema de Control Supervisorio, para lo cual se deben considerar las conexiones de red requeridas, como se ve en la figura 3.3. La transmisión de la información se realizará a través de un manejador (driver) desarrollado con tecnología OPC. En caso de pérdida de comunicación con el Subsistema de Control Supervisorio, los indicadores a pie de dique y el indicador multipunto no perderán comunicación. Es importante mencionar que no se deben enviar los datos a los indicadores multipunto desde el Subsistema de Control Supervisorio, sino, desde la propia Unidad de Control Local por lo que se deberán considerar los multiplexores o las derivaciones de comunicación necesarias. Servidor aplicación 1:1 Terminales Thin Client Servidor datos 1:1 SUBSISTEMA DE CONTROL SUPERVISORIO Ethernet Red Operación 100Mps Fibra óptica Controlador de Planta 1:1 (PLC ó Comp. Industrial) Conexión directa al Subsistema de Control Supervisorio Indicador multipunto Poliducto Controlador Telemedición con monitor Torre de control Lazo de comunicación Fig. 3.3 Envío de señales de la UCL al SCS SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN DIAG. 2.3.4.2.1 26 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÍTULO 4 SUBSISTEMA DE CARGA Y DESCARGA DE PRODUCTO SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 73 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÍTULO 4 SUBSISTEMA DE CARGA Y DESCARGA DE PRODUCTO Medir, controlar y automatizar las operaciones de carga y descarga de producto de autotanques y carrotanques por operaciones fundamentales que se llevan acabo en la TAD, por ello se requiere de diferentes instrumentos y equipos para la automatización de dicho subsistema. 4.1 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS PARA LA CARGA DE PRODUCTO POR AUTOTANQUE En este caso, el Sistema Integral de Medición y Operación contempla la instalación de instrumentos y equipos en el área de llenaderas de autotanques de la TAD, la cual agrupa las posiciones de carga en islas de llenado, ubicadas en una nave o cobertizo dentro de la TAD. Generalmente existe una isla por posición de llenado, sin embargo en algunas TAD´s puede existir más de una posición de llenado por isla. Todas las posiciones de llenado cuentan con la instrumentación propia para la medición del producto y temperatura, así como para el control de la carga de producto, en lo que se denomina “patín de medición” el cual se conforma de válvula de bloqueo, filtro, medidor de flujo, válvula electrohidráulica VOS, sensor de temperatura, unidad de control local, monitor de prevención de sobrellenado y detector de conexión a tierra. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 28 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA El equipo encargado de controlar la carga y registrar todas las variables del patín de medición en cada posición de llenado se denomina Unidad de Control Local (UCL) ó predeterminador de llenado (preset). Todas las Unidades de Control Local se encuentran unidas a través de un lazo de comunicación que envía sus señales al siguiente nivel de arquitectura del Sistema, en este caso el controlador de planta. Si alguna de las unidades de control local llegara a fallar, no deberá interrumpirse el funcionamiento de las otras, ni la comunicación de estas con el controlador de planta. En la tabla 4.1 se muestran las características para la instrumentación y equipos por cada posición de llenado. Tabla 4.1 Instrumentos de posición de llenado de autotanques. Etiqueta en Características Instrumento y Equipos el diagrama Válvula Macho. Marca A Válvula de bloqueo Vanessa. B Filtro Tipo canasta. Rotor C montado sobre Medidor de flujo (turbina) cojinetes. Válvula electrohidráulica operada Válvula de dos pasos. D por solenoides VOS E Elemento de temperatura RTD Sensor. F Unidad de Control Local UCL. Monitor óptico de prevención de Thin-Client. G sobrellenado H Detector de conexión a tierra SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN Tipo Scully. 29 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA En la figura 4.1 se observa un ejemplo de la instrumentación necesaria en una posición de llenado de autotanque. Fig. 4.1 Instrumentos necesarios para el llenado de autotanques 4.2 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS PARA LA CARGA DE PRODUCTO POR CARROTANQUE En este caso, el Sistema contempla la instalación de instrumentos y equipos en el área de llenaderas de carrotanques de la TAD, la cual se encuentra físicamente en donde se ubican las espuelas de ferrocarril dentro de la TAD. En este caso no existen islas de llenado, sino las vías del ferrocarril donde llegarán los carrotanques a realizar la operación de carga. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 30 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA En la TAD puede existir una ó hasta cuatro espuelas (vías) de ferrocarril por cada TAD y en cada una de ellas se pueden alojar varios carrotanques. Todas las posiciones de llenado cuentan con la instrumentación propia para la medición del producto y temperatura, así como para el control de la carga de producto, en lo que se denomina “patín de medición” el cual se conforma de válvula de bloqueo, filtro, medidor de flujo, válvula electrohidráulica VOS, sensor de temperatura, unidad de control local y pinza de conexión a tierra. Forzosamente debe existir para cada carrotanques un patín de medición independiente, ya que no se deben cargar dos carrotanques ó más a la vez con un solo patín de medición. El equipo encargado de controlar la carga y registrar todas las variables del patín de medición en cada posición de llenado se denomina Unidad de Control Local (UCL) ó predeterminador de llenado (preset). Todas las Unidades de Control Local se encuentran unidas a través de un lazo de comunicación que envía sus señales al siguiente nivel de arquitectura del Sistema, en este caso el controlador de planta. Si alguna de las unidades de control local llegara a fallar, no deberá interrumpirse el funcionamiento de las otras, ni la comunicación de estas con el controlador de planta. En la tabla 4.2 se muestran las características de la instrumentación y equipos por cada posición de llenado para carrotanques. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 31 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Tabla 4.2 Instrumentos y equipos para carrotanque Etiqueta en el Instrumento y Equipos Características diagrama A Pinza de conexión a tierra física Marca DT-XX B Válvula de bloqueo Válvula Macho. Marca Vanessa. C Filtro Tipo canasta D Válvula operada por solenoides VOS Válvula de dos pasos E Elemento de temperatura RTD Sensor F Unidad de Control Local UCL En la figura 4.2 se observa un ejemplo de la instrumentación necesaria en una posición de llenado de carrotanque. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 32 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Fig. 4.2 Instrumentos necesarios para el llenado por carrotanque 4.3 OPERACIÓN DEL SUBSISTEMA DE CARGA DE PRODUCTO El subsistema de carga de producto debe satisfacer directamente prerrequisitos como una orden de carga y acceso vehicular tanto para autotanques como para carrotanques. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 33 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Para Carga de Autotanques 1.- Disponer de una operación de carga con estado pendiente en el Sistema, ya sea a través de la generación de una orden de carga enviado por el SIIC ó por medio de la generación local en el Sistema de una orden de carga. En cualquiera de los dos casos el chofer dispone de un número de operación, impreso en su orden de carga. 2.- Que el autoanque ingrese a las instalaciones cumpliendo los requisitos y validaciones del Subsistema de Control de Accesos vehicular. Para Carga de Carrotanques 1.- Disponer de una operación de carga con estado pendiente en el Sistema, ya sea a través de la generación de una orden de carga enviada por el SIIC ó por medio de la generación local en el Sistema de una orden de carga. En cualquiera de los dos casos el operador dispone de un número de operación para cada carrotanque a cargar, impreso en cada orden de carga. Cabe mencionar que la TAD Poza Rica no cuenta con carga de producto por carrotanque. 4.3.1 INFORMACIÒN DEL SUBSISTEMA DE CARGA DE PRODUCTO Información Primaria Para la operación de este subsistema es necesario que las Unidades de Control Local reciban un número de operación válido para la carga de producto, ya sea generado por Sistema ó por medio de la interfase de comunicación con el SIIC. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 34 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Una vez iniciada la carga, la unidad de control local se encarga de registrar en tiempo real la información primaria de la operación, mostrando en su pantalla el volumen CARGADO al natural y el volumen RESTANTE de carga tomando en cuenta el volumen programado. Ejemplo de la pantalla de la UCL. al momento de iniciar la operación: VOL. PROGRAMADO: 20000 Ejemplo de la pantalla de la UCL durante la operación: VOL. CARGADO: VOL RESTANTE: 8539 11461 Se podrá observar en la pantalla de la Unidad de Control Local toda la información operativa de la carga (temperatura, factores de medición promedio, etc.) a través de la secuencia de teclas propia del equipo. Ejemplo de la pantalla de la UCL si se desea observar la temperatura de carga: TEMPERATURA: 18.50 La UCL debe almacenar siempre en memoria por lo menos las 100 operaciones de carga más recientes. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 35 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Una vez terminada la carga, la información operativa de la misma se almacenará en la memoria de la UCL y será transmitida a la base de datos histórica del sistema integral de medición y operación para almacenarse como una operación terminada. 4.3.2 OPERACIÒN EN MODO LOCAL DE LA CARGA DE PRODUCTO En caso de que no exista comunicación entre la Unidad de Control Local y el Controlador de Planta los datos operativos de cada carga no podrán ser enviados al Subsistema de Control Supervisorio. Lo mismo sucedería si no hay comunicación a través del driver OPC, en caso de haber elegido esta forma de comunicación. En cualquiera de los dos casos anteriores, la Unidad de Control Local almacenará en su memoria interna todos los datos de las cargas realizadas en ese modo, para su entrega una vez que se restablezca la comunicación. 4.3.3 OPERACIÓN EN MODO DEGRADADO Como se mencionó en el punto 2.4.2, el modo degradado es un particularidad del sistema que ocurre cuando se pierde la comunicación entre el Nivel 2 y el Nivel 3, por lo tanto las Unidades de Control Local serán responsables de llevar a cabo las operaciones a su cargo, almacenando en su memoria interna los datos operativos de cada carga, para que una vez que se restablezca la comunicación con el nivel 3, esta información sea transferida. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 36 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA El objetivo principal de este modo de operación es evitar la pérdida de la información de las cargas de producto, aún cuando se ha perdido comunicación en parte del sistema, ya que esta información se conserva en la memoria de las UCL´s. Es requisito que cuando ocurra esta pérdida de comunicación las Unidades de Control Local solicite al operador la siguiente información: • Número de orden carga. • Vehículo (exclusivamente la parte numérica) • Producto a cargar • Volumen programado al natural. La carga de producto iniciará sin validación del número de orden de carga y se permitirá cargar en modo local. Una vez terminada la operación se almacenará la información operativa en la memoria de la UCL. En el momento en que se restablezca la comunicación con el Subsistema de Control Supervisorio, las Unidades de Control Local transmitirán a ese Subsistema las transacciones que se realizaron en modo degradado y en la pantalla de la UCL se enviará el mensaje “Entregando información”. En el entendido que las UCL´s pueden almacenar por lo menos 100 transacciones de carga es importante señalar que al pasar de modo degradado a modo automático, el Subsistema de Control Supervisorio se encargará de recibir solo aquellas transacciones realizadas en modo degradado, discriminando aquellas transacciones almacenadas con anterioridad y transmitidas en modo automático. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 37 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA En el Subsistema de Control supervisorio se aceptarán o descartarán las transacciones en modo degradado para pasarlas a modo automático. 4.3.4 OPERACIÓN EN MODO AUTOMÁTICO DE LA CARGA DE PRODUCTO La Unidad de Control Local adquiere las señales de cada una de las posiciones de llenado y se encarga de transmitir estos valores al Subsistema de Control Supervisorio para su despliegue. Esta transmisión de información la puede hacer a través del controlador de planta ó directamente al Sistema de Control Supervisorio de la siguiente forma. Envío de señales de la UCL al controlador de planta En caso de que la arquitectura de este subsistema contemple el envío de las señales de la Unidad de Control Local al controlador de planta, este último será el encargado de recibirlas y transferirlas al subsistema de control supervisorio para propósitos de despliegue. Si se decide utilizar un PLC como controlador de planta, las señales del lazo de comunicación de las UCL´s serán enviadas a las tarjetas de entrada para su posterior envío al controlador. En caso de haber decidido utilizar un Computador Industrial como controlador de planta, las señales del lazo de comunicación serán enviadas a una entrada (gateway) para su posterior envío al controlador, como se muestra en la figura 4.3. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 38 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Servidor aplicación 1:1 Terminales Thin Client Servidor datos 1:1 SUBSISTEMA DE CONTROL SUPERVISORIO Ethernet Red Operación 100Mps Fibra óptica Controlador de Planta 1:1 (PLC ó Comp. Industrial) Tarjeta de I/O ó Gateway Conexión al Controlador de Planta Lazo de comunicación Fig. 4.3 Envío de señales de la UCL al controlador de planta DIAG. 3.3.5.1.1 Envío de señales de la UCL al Subsistema de Control Supervisorio. En caso de que la arquitectura de este subsistema contemple el envío de las señales de la Unidad de Control Local directamente al Subsistema de Control Supervisorio, se realizará forzosamente a través de un OPC. EL software para el driver OPC se instalará en el servidor de aplicación, permitiéndose la utilización de un hub ó gateway para subir la señal de la UCL a la red Ethernet, como se muestra en la figura 4.4. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 39 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Servidor aplicación 1:1 Terminales Thin Client Servidor datos 1:1 SUBSISTEMA DE CONTROL SUPERVISORIO Ethernet Red Operación 100Mps Fibra óptica Hub ó Gateway Conexión directa al Subsistema de Control Supervisorio Lazo de comunicación Fig. 4.4 Envío de señales de la UCL al subsistema de control supervisorio DIAG. 3.3.5.2.1 Requerimiento de Bomba Durante el Proceso de Carga Al iniciarse la operación de carga la UCL enviará la señal de requerimiento de bomba y considerando el equipo de bombeo existente en la TAD, se actuará de cualquiera de las dos formas que se mencionan a continuación. Si existe una bomba por posición de carga, la señal de requerimiento de bomba se enviará directamente al arrancador de la misma, sin utilizar el Controlador de Planta. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 40 CAPÍTULO 4 • UNIVERSIDAD VERACRUZANA Si existe más de una bomba por posición de carga (cabezal común), la señal de requerimiento de bomba se enviará al controlador de planta, el cual a su vez se encargará de arrancar la bomba correspondiente. • Apertura de VOS Durante el Proceso de Carga Posteriormente, la UCL mandará abrir la válvula operada por solenoides VOS de acuerdo a su configuración de tiempos en flujo bajo, medio y alto. • Temporizador de fin de carga En condiciones normales de operación y cuando el volumen programado de carga ha sido alcanzado la UCL cerrará la VOS, suspenderá el bombeo e iniciará un temporizador de 60 segundos sin flujo para permitirle al operador que finalice la transacción pulsando la tecla “TERMINAR” designada en la UCL, si el temporizador de no flujo finaliza y no se ha pulsado la tecla de “TERMINAR”, el sistema automáticamente dará por TERMINADA la operación. • Almacenamiento en memoria interna de la operación En cualquiera de los casos en que la operación de carga se haya dado por terminada, la UCL almacenará en su memoria interna, por lo menos, los siguientes datos operativos por cada transacción: • Número de operación. • Número de posición de carga. • Producto. • Volumen programado (litros). SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 41 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA • Volumen natural medido (litros). • Volumen neto entregado compensado a 20/4 º C a través de la Estándar ISO 91-2 (litros). • Temperatura promedio de carga (º C). • Flujo promedio de carga (litros por minuto). • Factor de medición promedio de carga (adimensional). • Factor K del medidor (pulsos/unidad de volumen) • Fecha de inicio de la carga • Fecha de fin de la carga • Hora de inicio de la carga • Hora de fin de la carga. La UCL debe almacenar siempre en memoria por lo menos las 100 operaciones de carga más recientes. 4.4 SUBSISTEMA DE DESCARGA DE PRODUCTO La instrumentación de este Subsistema se encuentra físicamente en el área de descargaderas de autotanques de la TAD, la cual agrupa las posiciones de descarga en islas de llenado, ubicadas en una nave o cobertizo dentro de la TAD. El Sistema contempla en este subsistema la instalación de instrumentos y equipos en el área de descargaderas de autotanques de la TAD, la cual agrupa las posiciones de descarga en una nave o cobertizo dentro de la TAD. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 42 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 4.4.1 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS PARA LA DESCARGA DE PRODUCTO POR AUTOTANQUE Todas las posiciones de descarga cuentan con la instrumentación propia para la medición del producto y temperatura, así como para el control de la descarga de producto, en lo que se denomina “patín de medición”, el cual se conforma de la unidad de control local, pinza de conexión a tierra física, filtro, bomba principal, filtro tipo “y”, bomba auxiliar, tanque eliminador de aire, válvula check, medidor de flujo, válvula electrohidráulica VOS, sensor de temperatura, válvula de bloqueo a TV´s, interruptor de flujo y válvula de bloqueo de autotanques. El equipo encargado de controlar la descarga y registrar todas las variables del patín de medición en cada posición de descarga se denomina Unidad de Control Local (UCL) ó predeterminador de llenado (preset). Todas las Unidades de Control Local se encuentran unidas a través de un lazo de comunicación que envía sus señales al siguiente nivel de arquitectura del Sistema, en este caso el controlador de planta. Si alguna de las unidades de control local llegara a fallar, no deberá interrumpirse el funcionamiento de las otras, ni la comunicación de estas con el controlador de planta. En la tabla 4.3 se muestran las características de la instrumentación y equipos por cada posición de descarga de autotanques. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 43 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Tabla 4.3 Instrumentos y equipos para la descarga de autotanques. Etiqueta en el Instrumento y Equipo Características diagrama A Unidad de Control Local Control de carga/descarga de producto. B Pinza de conexión a tierra física Marca DT-XX. C Filtro para descargadera De tipo canasta. D Bomba principal Bomba centrifuga. E Filtro tipo “Y” Filtro en línea F Bomba auxiliar Bomba centrifuga. G Tanque eliminador de aire Purga el combustible. H Válvula check Válvula de retención. I Medidor de flujo Contador. J Válvula operada por solenoide VOS Válvula de dos pasos (NA) y (NC). K Elemento de temperatura RTD Sensor. L Válvula de bloqueo a TV´s Tipo compuerta. M Interruptor de flujo Tipo paleta. N Válvula de bloqueo de autotanques Válvula macho. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 44 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA En la figura 4.5 se observa un ejemplo de la instrumentación necesaria en una posición de descarga de autotanque. Fig. 4.5 Instrumentos necesarios para la descarga de producto por medio de autotanques SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 45 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 4.4.2 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS PARA LA DESCARGA DE PRODUCTO POR CARROTANQUE El Sistema Integral de Medición y Operación contempla en este subsistema la instalación de instrumentos y equipos en el área de descargaderas de carrotanques de la TAD, la cual se encuentra físicamente en donde se ubican las espuelas de ferrocarril dentro de la TAD. En este caso no existen islas, sino las vías del ferrocarril donde llegarán los carrotanques a realizar la operación de descarga. En una TAD puede existir una ó hasta cuatro espuelas (vías) de ferrocarril por cada TAD y en cada una de ellas se pueden alojar varios carrotanques. Cada posición de llenado cuenta con la instrumentación propia para la medición del producto y temperatura, así como para el control de la descarga de producto, en lo que se denomina “patín de medición”. La condición óptima de operación para este subsistema es que exista para cada carrotanque un patín de medición independiente, sin embargo debido a la infraestructura existente en Terminales y al aprovechamiento de los tiempos de descarga, es poco común que se encuentre esta condición; en la mayoría de los casos físicamente existen los arreglos mecánicos para poder descargar más de un carrotanque con un solo patín de medición. El equipo encargado de controlar la descarga y registrar todas las variables del patín de medición se denomina Unidad de Control Local (UCL) ó predeterminador de llenado (preset). Todas las Unidades de Control Local se encuentran unidas a través de un lazo de comunicación que envía sus señales al siguiente nivel de arquitectura del Sistema, en este caso el controlador de planta. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 46 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Si alguna de las unidades de control local llegara a fallar, no deberá interrumpirse el funcionamiento de las otras, ni la comunicación de estas con el controlador de planta. En la tabla 4.4 se muestra la instrumentación y equipos necesarios por cada posición de descarga de carrotanques, así como sus características. Tabla 4.4 Instrumentos y equipos para la descarga de carrotanques. Etiqueta en el Instrumento y Equipo Características diagrama A Elemento de temperatura RTD Sensor. B Pinza para conexión a tierra física Marca DT-XX. C Filtro Filtro tipo canasta. D Bomba principal Bomba centrífuga. E Válvula check Válvula de retención. F Válvula de bloqueo a TV´s Tipo compuerta. G Válvula de recirculación - H Válvula de bloqueo de autotanques Tipo compuerta. I Interruptor de flujo De tipo paleta. Sin etiqueta Unidad de Control Local UCL. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 47 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA En la figura 4.6 se observa un ejemplo de la instrumentación necesaria en una posición de descarga de carrotanque. Fig. 4.6 Instrumentos necesarios para la descarga de producto por carrotanque. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 48 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 4.4.3 OPERACIÓN DE DESCARGA Para iniciar el proceso de inicio de descarga se deben verificar las siguientes condiciones. Para Descarga de Autotanques. 1.- Disponer de una operación de descarga con estado pendiente en el Sistema Integral de Medición y Operación, ya sea a través de la generación de una orden de descarga enviada por el SIIC ó por medio de la generación local en el sistema de una orden de descarga. En cualquiera de los dos casos el chofer dispone de un número de operación, impreso en su orden de descarga. 2.- Que el autotanque ingrese a las instalaciones cumpliendo los requisitos y validaciones del Subsistema de Control de Accesos vehicular. Para Descarga de Carrotanques. 1.- Disponer de una operación de descarga de carrotanque con estado pendiente en el Sistema Integral de Medición y Operación, ya sea a través de la generación de una orden de descarga enviada por el SIIC ó por medio de la generación local en el Sistema de una orden de descarga. En cualquiera de los dos casos el operador dispone de un número de operación para cada carrotanque a descargar, impreso en cada orden de descarga. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 49 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 4.4.4 INFORMACION DEL SUBSISTEMA DE DESCARGA DE PRODUCTO Para la operación de este subsistema es necesario que las Unidades de Control Local reciban un número de operación válido para la descarga de producto, ya sea generado por el Sistema Integral de Medición y Operación ó por medio de la interfase de comunicación con SIIC. Información Primaria Una vez iniciada la descarga, la unidad de control local se encarga de registrar en tiempo real la información primara de la operación, mostrando en su pantalla el volumen DESCARGADO al natural y el volumen RESTANTE de descarga tomando en cuenta el volumen programado. Ejemplo de la pantalla de la UCL. al momento de iniciar la operación: VOL. PROGRAMADO: 20000 Ejemplo de la pantalla de la UCL durante la operación: VOL. DESCARGA: VOL RESTANTE: SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 8539 11461 50 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Se podrá observar en la pantalla de la Unidad de Control Local toda la información operativa de la descarga (temperatura, factores de medición promedio, etc.) a través de la secuencia de teclas propia del equipo. Ejemplo de la pantalla de la UCL si se desea observar la temperatura de descarga: TEMPERATURA: 18.50 La UCL debe almacenar siempre en memoria por lo menos las 100 operaciones de descarga más recientes. Una vez terminada la descarga, la información operativa de la misma se almacenará en la memoria de la UCL y será transmitida a la base de datos histórica del Sistema Integral de Medición y Operación para almacenarse como una operación terminada. En el momento en que se restablezca la comunicación con el Subsistema de Control Supervisorio, las Unidades de Control Local transmitirán a ese Subsistema las transacciones que se realizaron en modo degradado y en la pantalla de la UCL se enviará el mensaje “Entregando información”. 4.4.5 OPERACIÓN EN MODO LOCAL DE LA DESCARGA DE PRODUCTO En caso de que no exista comunicación entre la Unidad de Control Local y el Controlador de Planta los datos operativos de cada descarga no podrán ser enviados al Subsistema de Control Supervisorio. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 51 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Lo mismo sucedería si no hay comunicación a través del manejador (driver OPC), en caso de haber elegido esta forma de comunicación. En cualquiera de los dos casos anteriores, la Unidad de Control Local almacenará en su memoria interna todos los datos de las descargas realizadas en ese modo, para su entrega una vez que se restablezca la comunicación. 4.4.6 OPERACIÓN EN MODO DEGRADADO DE LA DESCARGA DE PRODUCTO Como se explica en el punto 2.4.2, el modo degradado es una particularidad del sistema que ocurre cuando se pierde la comunicación entre el Nivel 2 y el Nivel 3, por lo tanto las Unidades de Control Local serán responsables del llevar a cabo las operaciones a su cargo, almacenando en su memoria interna los datos operativos de cada carga, para que una vez que se restablezca la comunicación con el nivel 3, esta información sea transferida. El objetivo principal de este modo de operación es evitar la pérdida de la información de las descargas de producto, aún cuando se ha perdido comunicación en parte del sistema, ya que esta información se conserva en la memoria de las UCL´s. Es requisito que cuando ocurra esta pérdida de comunicación las Unidades de Control Local solicite al operador la siguiente información: • Número de orden de descarga. • Vehículo (exclusivamente la parte numérica) • Producto a descargar • Volumen programado de descarga SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 52 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA La carga de producto iniciará sin validación del número de orden de descarga y se permitirá cargar en modo local. Una vez terminada la operación se almacenará la información operativa en la memoria de la UCL. En el momento en que se restablezca la comunicación con el Subsistema de Control Supervisorio, las Unidades de Control Local transmitirán a ese Subsistema las transacciones que se realizaron en modo degradado y en la pantalla de la UCL se enviará el mensaje “Entregando información”. Las UCL´s pueden almacenar por lo menos 100 transacciones de descarga es importante señalar que al pasar de modo degradado a modo automático, el Subsistema de Control Supervisorio se encargará de recibir solo aquellas transacciones realizadas en modo degradado, discriminando aquellas transacciones almacenadas con anterioridad y transmitidas en modo automático. En el Subsistema de Control supervisorio se aceptarán o descartarán las transacciones en modo degradado para pasarlas a modo automático. 4.4.7 OPERACIÒN EN MODO AUTOMÀTICO DE LA DESCARGA DE PRODUCTO Inicio de la Descarga El Sistema Integral de Medición y Operación no asignará automáticamente la posición a cada transacción de descarga, ya que una vez dentro de la TAD, el conductor del autotanque se dirigirá a la isla que se encuentre libre y que corresponda al producto que va a descargar. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 53 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 1) Conexión de Permisivos Después de estacionar el autotanque en la isla y con el motor apagado, el chofer conectará como permisivo de seguridad la pinza de detección de tierra física del a la carcaza del carrotanque; una vez reconocido este permisivo, la Unidad de Control Local desplegará el mensaje: INTRODUZCA NÚMERO DE OPERACIÓN: i) Arranque de la bomba principal Al iniciarse la operación de descarga la UCL enviará la señal de requerimiento de bomba, arrancándola e iniciando la operación. En caso de que el arreglo de tubería del patín de medición permita la descarga más de un producto, el sistema realizará lo siguiente: Si al haber iniciado la descarga (petición de bomba establecida) el interruptor de flujo tipo paleta que se activa no es el correspondiente al producto de la orden de descarga, la UCL enviará el comando de paro de bombeo, enviando el mensaje: PRODUCTO INCORRECTO SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 54 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Se notificará en el panel de alarmas del Subsistema de Control Supervisorio la alarma: “Fecha, hora, POSICION DE DESCARGA DE AT #, PRODUCTO INCORRECTO, INTERRUPCIÓN DE FLUJO”, donde fecha y hora corresponden a la fecha y hora del Sistema Integral de Medición y Operación. ii) Apertura de VOS Posteriormente, la UCL mandará abrir la válvula operada por solenoides VOS para controlar el flujo de la descarga. Fin de la Descarga 1) Arranque de la bomba auxiliar En condiciones normales de operación y cuando el nivel del tanque eliminador de aire activa el segundo flotador, la UCL arranca la bomba auxiliar y suspende el bombeo de la principal, en caso de que se recupere el segundo flotador, arrancara nuevamente la bomba principal, al activarse el tercer flotador, la UCL cerrará la VOS, suspenderá el bombeo e iniciará un temporizador de 60 segundos sin flujo para permitirle al operador finalizar la transacción pulsando la tecla “TERMINAR” designada en la UCL, si el temporizado de no flujo finaliza y no se ha pulsado la tecla de “TERMINAR”, el sistema automáticamente dará por TERMINADA la operación. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 55 CAPÍTULO 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 2) Almacenamiento en memoria interna de la operación En cualquiera de los casos en que la operación de descarga se haya dado por TERMINADA, la UCL almacenará en su memoria interna, por lo menos, los siguientes datos operativos por cada transacción: • Número de operación. • Número de posición de descarga. • Producto. • Volumen programado (litros). • Volumen natural medido (litros). • Volumen neto medido compensado a 20/4 º C a través de la Estándar ISO 91-2 (litros). • Temperatura promedio de descarga (º C). • Flujo promedio de descarga (litros por minuto). • Envío de la operación Terminada al Subsistema de Control Supervisorio Una vez que la UCL almacenó los datos en su memoria interna, enviará la información operativa de la operación de descarga al Subsistema de Control Supervisorio para su almacenamiento como una operación TERMINADA. Los datos enviados al Subsistema de Control Supervisorio se almacenarán en la tabla “DESCARGAS TERMINADAS”. Al finalizar la operación de carga, la UCL desplegará nuevamente el mensaje “INTRODUZCA No. OPERACION” para permitir una nueva carga en la posición de llenado. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 56 CAPÍTULO 5 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÍTULO 5 SUBSISTEMA DE VÁLVULAS OPERADAS ELÉCTRICAMENTE SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 73 CAPÍTULO 6 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÌTULO 5 SUBSISTEMA DE VÀLVULAS OPERADAS ELÈCTRICAMENTE El subsistema de válvulas controla la operación de abrir y cerrar automáticamente las VOE´s cuando el producto llega a un límite en el tanque de almacenamiento. Cada tanque de almacenamiento cuenta con una VOE de entrada y una VOE de salida. 5.1 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS El sistema integral de medición y operación contempla en este subsistema la instalación de las válvulas operadas eléctricamente (VOE) a la entrada y salida de cada uno de los tanques de almacenamiento de producto de la TAD, a pie de dique. Cada VOE se conforma de una válvula y un actuador eléctrico. Los actuadores eléctricos de las VOE´s se encuentran unidos a través de un lazo de comunicación que concentra sus señales (tanto analógicas como digitales) a una unidad de control local instalada en el gabinete ubicado en la Torre de Control. Pemex Refinación puede decidir que la ubicación de la Unidad de Control Local de las VOE´s se ubique en un lugar distinto al gabinete de la Torre de Control, cuando las características y espacios de la propia TAD lo requieran. Como herramienta adicional se requiere de un control remoto para la configuración y calibración de los actuadores eléctricos de cada VOE. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 73 CAPÍTULO 5 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 5.1.1 ARQUITECTURA DEL SUBSISTEMA DE VOE´S. En la tabla 5.1 se muestran las características que comprenden la arquitectura del subsistema de VOE´s que se muestra en la figura 5.1.1. Tabla 5.1 Características del subsistema de VOE´S Etiqueta en el Instrumento Características diagrama A Válvula para operación Tipo de mariposa cuarto de vuelta a prueba de fuego. B Actuador eléctrico Los actuadores deberán ser del tipo no intrusivo. C Lazo de comunicación - D Unidad de Control Local VOE´s - SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 59 CAPÍTULO 5 UNIVERSIDAD VERACRUZANA D C B A Fig. 5.1 Arquitectura típica del subsistema de VOE´s. DIAG. 6.2.1 5.1.2 AREAS DE INSTALACIÓN DE LAS VOE´S. Las válvulas operadas eléctricamente (VOE´S) indispensables para este subsistema se instalarán a la entrada y salida de producto de los tanques de almacenamiento a pie de dique. Dependiendo de las características e infraestructura de la TAD, así como de las necesidades de automatización del Centro de Trabajo, es posible la instalación de las VOE´s en otras áreas, por ejemplo en los peines de distribución al recibo de producto, si es que aún no han sido automatizadas previamente. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 60 CAPÍTULO 5 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Las VOE´s del sistema integral de medición y operación de entrada y salida de producto instaladas a pie de dique serán invariablemente operadas por el personal de operación de la TAD. 5.2 MODOS DE OPERACIÓN DE LAS VOE´S Disponer de los equipos necesarios instalados para este subsistema, incluyendo su lazo de comunicación, Unidad de Control Local e interfases para el envío de información a niveles de arquitectura superior, así como la existencia de producto en los tanques. A continuación se describen los modos de operación para poder controlar los datos de las válvulas operadas eléctricamente. 5.2.1 OPERACIÒN EN MODO LOCAL En caso de que no exista comunicación entre la unidad de control local y el controlador de planta los datos de las válvulas operadas eléctricamente no podrán ser enviados al subsistema de control supervisorio. Lo mismo sucedería si no hay comunicación a través del servidor (driver OPC), en caso de haber elegido esta forma de comunicación. En este caso, la operación de las válvulas se realizará en modo local en cualquiera de las siguientes variantes. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 61 CAPÍTULO 5 • UNIVERSIDAD VERACRUZANA Operación a través de la UCL. Si el lazo de comunicación de actuadores está activo, es posible operarlo a través de la unidad de control local de las VOE´s, ubicada en la torre de control, navegando por medio de su teclado alfanumérico, para elegir la VOE a operar y posteriormente ejecutar el comando requerido. En la pantalla de cristal líquido de la UCL se desplegará la información necesaria de cada VOE: Clave, porcentaje de apertura/cierre, alarmas, entre otra información y en la pantalla de cristal líquido del actuador operado elegido, se desplegará el porcentaje de apertura/cierre. • Operación a través de la botonera. Si el lazo de comunicación de actuadores no está activo y los actuadores tienen energía eléctrica, es posible operarlos a través de los botones ubicados en su parte frontal: botón de apertura, botón de cierre, botón de paro. En la pantalla de cristal líquido del actuador se desplegará el porcentaje de apertura/cierre. En la pantalla de cristal líquido del actuador elegido, se desplegará el porcentaje de apertura/cierre. • Operación a través del volante. Si el actuador de la válvula no tiene energía eléctrica, solo es posible operarlo a través del volante manual. En la pantalla de cristal líquido del actuador se desplegará el porcentaje de apertura/cierre. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 62 CAPÍTULO 5 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 5.2.2 OPERACIÒN EN MODO AUTOMÀTICO La unidad de control local adquiere las señales de cada uno de los actuadores de las VOE´s y se encarga de transmitir estos valores al subsistema de control supervisorio para su despliegue, cálculos de volúmenes, control y alarmas. Esta transmisión de información la puede hacer a través del controlador de planta ó directamente al sistema de control supervisorio conforme se menciona a continuación. • Envío de señales de la UCL al controlador de planta En caso de que la arquitectura de este subsistema contemple el envío de las señales de la Unidad de Control Local al controlador de planta, este último será el encargado de recibirlas y transferirlas al subsistema de control supervisorio para propósitos de despliegue, enclavamientos, control y alarmas. El puerto de comunicación de la Unidad de Control Local se conectará directamente al Controlador de Planta, por lo que se debe tener en cuenta que en caso de pérdida de comunicación con este equipo, desde la propia Unidad de Control Local se podrán operar las VOE´s. En la figura 5.2 se muestra el envío de señales hacia el controlador de la planta. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 63 CAPÍTULO 5 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Servidor aplicación 1:1 Terminales Thin Client Servidor datos 1:1 SUBSISTEMA DE CONTROL SUPERVISORIO Ethernet Red Operación 100Mps Fibra óptica Hub ó gateway Controlador de Planta 1:1 (PLC ó Comp. Industrial) Conexión directa al Subsistema de Control Supervisorio Controlador Telemedición Lazo de comunicación Fig. 5.2 Envío de señales de la UCL al controlador de planta. • DIAG. 6.3.3.1.1 Envío de señales de la UCL al subsistema de control supervisorio En caso de que la arquitectura de este subsistema contemple el envío de las señales de la unidad de control local directamente al subsistema de control supervisorio, se realizará forzosamente a través de un servidor (driver OPC), debidamente certificado. En el Subsistema de Control supervisorio se llevará a cabo la funcionalidad de despliegue, enclavamientos, control y alarmas. EL software para el driver OPC se instalará en el servidor de aplicación, permitiéndose la utilización de un hub ó gateway para subir la señal de la UCL a la red Ethernet. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 64 CAPÍTULO 5 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Al igual que en la arquitectura anterior, en caso de pérdida de comunicación con el subsistema de control supervisorio, se podrán operar las VOE´s desde la propia unidad de control local. En la figura 5.3 se muestra el envío de señales al subsistema de control supervisorio. Servidor aplicación 1:1 Terminales Thin Client Servidor datos 1:1 SUBSISTEMA DE CONTROL SUPERVISORIO Ethernet Red Operación 100Mps Fibra óptica Hub ó gateway Controlador de Planta 1:1 (PLC ó Comp. Industrial) Conexión directa al Subsistema de Control Supervisorio Controlador VOE´s Lazo de comunicación Fig. 5.3 Envio de señales de la UCL al SCS DIAG. 6.3.3.2.1 5.2.3 OPERACIÓN DE LAS VOES A SOLICITUD DEL USUARIO SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 65 CAPÍTULO 5 UNIVERSIDAD VERACRUZANA La operación normal de las VOE´s en el sistema integral de medición y operación va a depender de la solicitud del usuario, por lo que la apertura y cierre de las VOE´s debe realizarse en forma remota desde las estaciones de trabajo (Thin Client). Estos comandos de apertura y cierre se ejecutarán por medio de las pantallas del subsistema de control supervisorio en donde se despliega el símbolo de una VOE: Pantallas de detalle de tanques, Pantalla de poliducto. 5.2.4 OPERACIONES AUTOMÁTICAS DE LAS VOES (ENCLAVAMIENTOS) Este tipo de operaciones se realizan sin intervención del operador y están programadas para evitar un incidente en la TAD al recibo y/o salida de producto en los tanques de almacenamiento. i﴿ Recibo de producto en tanques desde descargaderas de auto-tanques • Si se cumple la condición de que el nivel de producto del tanque de almacenamiento alcance el nivel de alarma “alto-alto”, el sistema integral de medición y operación cerrará automáticamente la(s) VOE(s) de entrada de dicho tanque y no podrá(n) abrirse hasta que desaparezca dicha condición. • Las VOE´s de entrada de un tanque se podrán abrir, siempre y cuando no se presente la condición de alarma por “alto” o “alto-alto” nivel de producto. • El sistema no permitirá recibir producto simultáneamente en un mismo tanque desde el poliducto y las descargaderas de autotanques, por lo que en caso estar recibiendo producto por poliducto, no podrá abrirse la VOE de entrada al tanque por descargadera; de la misma forma en caso de estar recibiendo producto por descargadera, no podrá abrirse la VOE de entrada al tanque por poliducto. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 66 CAPÍTULO 5 • UNIVERSIDAD VERACRUZANA Si se cumple la condición de que el nivel de producto del tanque de almacenamiento alcance el nivel de alarma “alto”, el operador tendrá la oportunidad de re-dirigir el flujo del producto a otro tanque, sin embargo si el operador no hubiera podido llevar a cabo esta función antes de que se alcance nivel “alto-alto” de alarma, el sistema integral de medición y operación cerrará automáticamente la VOE de entrada de descargaderas de autotanques y suspenderá el recibo de producto. • ii﴿ Envío de producto de tanques a llenaderas • Para esta operación, sólo existe una VOE de salida por cada tanque, por lo tanto, la distribución de carga de autotanques y carrotanques se llevará a cabo mediante una sola válvula motorizada (VOE). Sólo un tanque del mismo producto a la vez podrá alinearse a llenaderas de autotanques/carrotanques. • Si se cumple la condición de que el nivel de producto del tanque de almacenamiento alcance el nivel de alarma “bajo” o “bajo-bajo”, el sistema integral de medición y operación cerrará automáticamente la VOE de salida de dicho tanque y no podrá abrirse hasta que desaparezca dicha condición. • Si se cumple la condición de que el nivel de agua del tanque de almacenamiento alcance el nivel de alarma “alto”, el sistema integral de medición y operación cerrará automáticamente la VOE de salida de dicho tanque y no podrá abrirse hasta que desaparezca dicha condición. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 67 CAPÍTULO 6 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÌTULO 6 RESPALDO DE ENERGÌA SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 73 CAPÍTULO 6 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÌTULO 6 RESPALDO DE ENERGÍA Este subsistema se conforma de las Unidades de Respaldo de Energía UPS (por siglas en inglés Unit Power Suply), sus correspondientes bancos de baterías y la red de tierras. Su propósito es proporcionar la energía de respaldo para el funcionamiento del sistema integral de medición y operación en caso de interrupción de la energía eléctrica principal. La instalación de estos equipos dependerá de las características e infraestructura de cada TAD, en la tabla 6.1 se muestran las características de la unidad de respaldo de energía. Tabla 6.1 Características de la UPS Instrumento Características UPS Debe de estar diseñado para alimentar los circuitos del sistema. Banco de baterías Emeisa, con un voltaje nominal de 157 V. Red de tierras SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN Tipo delta. 69 CAPÍTULO 6 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 6.1 OPERACIÓN Tener instalados todos los subsistemas del sistema integral de medición y operación y cumplir con las normas de instalación de sistemas de respaldo de energía. 6.1.1 CARACTERÍSTICAS DEL SUBSISTEMA El Subsistema de Respaldo de Energía es una herramienta auxiliar indispensable para el sistema integral de medición y operación, ya que garantiza el suministro de energía eléctrica en el sistema, por lo tanto es importante monitorear sus condiciones en forma local y desde el Subsistema de Control Supervisorio. Las características mínimas que debe cumplir el Subsistema se especifican a continuación: 1. Soportar la operación de todos los instrumentos de medición del sistema, incluyendo: Controladores de Planta, Unidades de Control Local, Redes de comunicación, Servidores, Monitores y Estaciones Thin Client. 2. Diseñado para operar a un 70% de su capacidad nominal. 3. En operación normal el tiempo de respaldo de las baterías será de 4 horas como mínimo a plena carga. 4. Las Baterías deben ser del tipo Níquel-Cadmio completamente selladas y libres de mantenimiento. 5. Deberá contar con alarmas y status de la unidad en forma audible y visible mediante panel y luces indicadoras. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 70 CAPÍTULO 6 UNIVERSIDAD VERACRUZANA 6. Deberá existir información de las UPS en las pantallas del Subsistema de Control Supervisorio. Para ello se realizará la comunicación al puerto de la UPS mediante el Controlador de Planta o puerto de la computadora a la que se está respaldando. En el caso en que una UPS respalda a varias estaciones de trabajo o servidores; las indicaciones de falla de la UPS deberán de aparecer en ambas. 6.1.2 RED DE TIERRAS Pemex Suministrará la fuerza primaria y el integrador del sistema será responsable de construir una red de tierras independiente a la existente en la TAD para el soporte de todos lo equipos que conforman el sistema integral de medición y operación. • Funcionalidad de la Red de Tierras El principal objetivo de la instalación de una red de tierras (delta), es la protección del personal, del equipo electrónico a instalarse y en general, de la planta. El proveedor instalará dicho sistema de tierras (delta), en la planta y a través de esta poder llevar a cabo la puesta a tierra de todos los equipos eléctricos del sistema integral de medición y operación. La red de tierras debe de ser suficiente para soportar cualquiera de las corrientes que le puedan ser impuestas durante una falla a tierra; y además, debe tener una baja impedancia para limitar el potencial sobre la tierra y facilitar el funcionamiento de los dispositivos de sobre corriente. Para el diseño de la red de tierras físicas (delta), el proveedor debe realizar el cálculo por todos y cada uno de los materiales a utilizar para tales efectos, para lo cual deberá entregar al supervisor las memorias de cálculo. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 71 CAPÍTULO 6 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Antes de conectar la red de tierras a los equipos a proteger y de haber realizado y aceptado las pruebas de resistividad de la red nueva, se deberá interconectar la red nueva a la red general de tierras físicas existente. El sistema de conexión a tierra debe ser totalmente efectivo y proporcionar una baja impedancia a tierra para protección del personal y del equipo electrónico, así como eficaz su apertura del circuito. Resistir y disipar repetidas fallas de corriente de falla. Proporcionar resistencia a la corrosión de los residuos químicos (compuesto), para asegurar el buen funcionamiento de los equipos que protege. Factores a considerar: humedad relativa, temperatura, valores de resistividad en el concreto en áreas verdes, condiciones climatológicas y dureza del terreno. El proveedor deberá realizar estudios de la resistividad y topología del terreno para obtener la resistividad a tierra de la red. Las lecturas de la red de diseño (nueva) debe ser igual o menor que 2 Ohms. Los electrodos a utilizar deberán ser de patente, no se aceptaran de manufacturación artesanal. La separación entre dos electrodos debe ser igual o mayor de 3.0 m. El cable de tierras debe ser protegido con tubería conduit al cruzar lozas de concreto, considerando en caso de requerirse curvas de 90° y 45° con radio amplio. Las conexiones a gabinetes deben ser con terminales/conector mecánico plano, soldado alado del cable y con perforación para tornillo de lado base plana, solo en tuberías o empates de cable se aceptará soldar con soldadura tipo cadweld. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 72 CAPÍTULO 7 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPÌTULO 7 CONCLUSIONES El sistema integral de medición y operación está basado en la automatización de terminales para PEMEX Refinación, define los requerimientos mínimos necesarios en cuanto a arquitectura, hardware, software, filosofía de operación y especificaciones técnicas de equipos e instrumentos, para realizar el análisis, diseño, fabricación, integración, pruebas de aceptación en fábrica, pruebas de aceptación en sitio, instalación, puesta en operación, documentación y capacitación para dichas refinerías. Dicho sistema ha sido creado para medir eficientemente el movimiento de los diferentes productos que se manejan en la terminal, para realizar las mediciones adecuadas de volumen de una manera confiable y con la mayor seguridad posible, para registrar las transacciones operativas de la terminal en una base de datos eficiente, generando la documentación oficial en línea para la transferencia de custodia de producto de las salidas. El sistema integral de medición y operación garantiza la integridad y seguridad del personal y de las instalaciones de estos centros de trabajo, por medio de la oportuna detección y en su caso extinción de fuego a través del Sistema de Seguridad y Contraincendio incluido, sobre todo apoya permanentemente el combate al mercado ilícito de combustibles a través de la notificación en línea y el registro en base de datos de las alarmas operativas y de seguridad. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 73 BIBLIOGRAFÍA UNIVERSIDAD VERACRUZANA BIBLIOGRAFÌA Manual Subdirección de Almacenamiento y Distribución Unidad de Sistemas de Medición Área de Automatización de Terminales Especificación Técnico Funcional Rev. 3.0 Norma NRF-048 PEMEX-2003 Catalogo Subdirección de Proyectos y Construcción de Obras Norma 3.374.01 PEMEX Refinación Sistema de Tuberías de Transporte de Petróleo Norma 3.374.04 PEMEX Refinación DG-GPASI-IT-0207 Procedimiento para la Inspección, Mantenimiento y prueba de Válvulas de relevo y Presión. DG-GPASI-IT-00012 Procedimiento para la Inspección y el Mantenimiento de Válvulas de Presión-Vacío. DG-GPASO-IT-2700 Procedimiento para prueba en Línea de Válvulas de Retención (Checks) de bombas en instalaciones de PEMEX Refinación. SISTEMA INTEGRAL DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN 74
