REVISTA DIGITAL AUTOMATIZACIÓN 360
EFICIENCIA ENERGÉTICA 9na. EDICIÓN AGOSTO/2016
AUTOMATIZACIÓN 360
2
CONTENIDO
03
EDITORIAL
EQUIPO DE TRABAJO AUTOMATIZACIÓN 360
reportaje 360 el gurÚ
05
EFICIENCIA ENERGÉTICA DEL PROCESO MIDA, MONITORICE – LUEGO MEJORE
01
OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRONICA 2016
15
21
ingeniería en detalle LOS PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS
aL TABLERO
de la teorÍa a la prÁctica
¿QUÉ ES LA HUELLA DE CARBONO? CONCEPTOS SIL Y PST - LA PRUEBA DE CARRERA PARCIAL EN VÁLVULAS ON-OFF
31
43 02
www.a360.com.co
3
editorial
EDITORIAL
Equipo de trabajo Automatizacion 360
““No basta saber, se debe también aplicar. No es suficiente querer, se debe también hacer” GOETHE
En el mundo actual se asocia el consumo de energía de una sociedad con su grado de desarrollo, la Agencia Internacional de Energía proyectó un crecimiento del consumo mundial de energía en un 56% y la generación de electricidad en un 96% en el periodo comprendido entre el 2010 y 2014. Si bien el consumo de todos los tipos de energía crecen, las energías renovables mantienen un crecimiento del 2,5% anual, pero aun los combustibles fósiles siguen aportando alrededor del 80% de la energía mundial. Lo anterior representa un consumo de 97 millones de barriles por día de petróleo, 113 trillones de pies cúbicos de gas natural y 147 cuatrillones de BTU de carbón, todo en el año 2010; dando lugar a una generación de 31.5 billones de toneladas de dióxido de carbono y se estima que en el año 2040 esta cifra supere los 45.5 billones de toneladas, con efectos desastrosos sobre el clima teniendo en cuanta que el año 2015 marco un record en la temperatura media del planeta y en 2016 podría ser mayor acentuando en el tiempo el cambio climático, el cual según los expertos va a obligar al ser humano a realizar esfuerzos más grandes en la consecución de alimentos, agua, generación de energía y control de enfermedades.
03
Entre tanto, la generación por fuentes renovables como la solar, eólica y geotérmica apenas representa un 1,5% y aunque parece poco, su crecimiento es significativo especialmente en eólica que mantiene un crecimiento del 18% anual y la solar fotovoltaica un 28%. Encontramos un caso muy especial como el de la solar térmica de concentración que entre 2011 y 2015 ha crecido un 1400%; se espera que para el año 2040 el 18% de la generación eléctrica mundial provenga de energías renovables, incluida la hidráulica, para ello, muchos países han desarrollado normatividad y sistemas de apoyo para su fomento. Tal es el caso de España que ya reemplazó un 14% de su generación por fuentes renovables y adicionalmente ha creado empresas y centros de investigación de impacto mundial. Autor: Faustino Moreno
www.a360.com.co
Dirección General María Blanco Editorial: Automatización 360 Mercadeo y RR.PP Alexandra Díaz Jaime García Lucia Montoya Diagramación Alejandro Beltran Asesor Legal Oscar Méndez Administración y Contabilidad Clara Merchan
Colaboradores Faustino Moreno Emerson Process Management Carolina Manosalva Correa Daniel Casado Gonzalez Luiz Fernando Franco Aclimatecolombia.org
04
www.a360.com.co
4
EL GURÚ
Eficiencia energética del proceso Mida, monitorice – luego mejore
www.a360.com.co
Un enfoque eficaz para la eficiencia energética se basa en una corriente continua de información de medición para verificar que la energía es generada, transportada y consumida lo más eficazmente posible. En medio de las crecientes preocupaciones mundiales con respecto a la energía y el medio ambiente, las plantas industriales están sintiendo la presión de vigilar de cerca a sus operaciones. Casi una tercera parte de toda la energía utilizada en los Estados Unidos se consume en instalaciones industriales. Una sorprendente novena parte del uso total de energía de la nación se atribuye solo a los sistemas de vapor.(1) A pesar de los frecuentes altibajos, los costos de energía siguen siendo una de las mayores partidas del presupuesto operativo de una planta industrial típica. De acuerdo con el Departamento de Energía de los Estados Unidos, aproximadamente 30 por ciento de un presupuesto operativo se gasta en energía.(1) Aun cuando los costos de energía sean relativamente bajos, una planta de tamaño medio en promedio puede tener un gasto de $10 millones de dólares anualmente. Sin embargo, identificar dónde se consume la energía, y dónde se puede ahorrar, sigue siendo un desafío para muchos gerentes de las plantas. El uso de energía dentro de las instalaciones industriales es
www.a360.com.co
4
EL GURÚ
“SOLO ES UNA PEQUEÑA FUGA…” El costo de las ineficiencias del proceso aparentemente pequeñas aumenta exponencialmente. En solo una hora, un purgador de vapor a 300 libras por pulgada cuadrada (psi) con un diámetro de orificio de 3/16 de pulgada desperdiciará 267 libras de vapor. El uso de un costo promedio de vapor a $10 por 1.000 libras, un purgador de vapor desperdiciará $64 por día, sumando un total de $23.426 por año en costo energético que se puede evitar. extremadamente complejo. Existen miles de procesos de fabricación en operación, y no existen dos exactamente iguales, incluso dentro de la misma organización. Posteriormente, cada planta tendrá una ruta única para una mayor eficiencia.
Y solo es un purgador: Aproximadamente 20 por ciento de purgadores de vapor fallan en un año de funcionamiento normal.
¿Cuál es la buena noticia? No se requiere un reacondicionamiento grande de la planta para ver resultados mensurables: Por ejemplo, la investigación demuestra que las compañías a menudo pueden reducir los costos de energía generales de un sistema típico de vapor industrial en 10-15 por ciento mediante sencillas mejoras operativas.(1)
Departamento de Energía de los Estados Unidos, eficiencia energética y energía renovable. (Enero de 2006) Procedimientos óptimos: Vapor, ahorre energía ya mismo en sus sistemas de vapor. DOE/GO-102006-2275. Obtenido de http://www1.eere.energy.gov/manufacturing. Departamento de Energía de los Estados Unidos, eficiencia energética y energía renovable. (Enero de 2006) Procedimientos óptimos: Vapor, ahorre energía ya mismo en sus sistemas de vapor. DOE/GO-102006-2275. Obtenido de http://www1.eere.energy.gov/manufacturing.
www.a360.com.co
4
EL GURÚ
FORTALECIENDO SUS PROCESOS
Fortaleciendo sus procesos
Eficiencia energética del proceso, ¿qué es? En los procesos de fabricación, la eficiencia energética se define como la efectividad con la que los recursos energéticos son convertidos en trabajo utilizable; es decir, el producto final o un ingrediente de producto. Las ineficiencias, dondequiera que se pierda energía antes de convertirla en trabajo utilizable, se deben a cientos de problemas grandes y pequeños en el proceso. Algunos problemas, como grandes fugas en el sistema de vapor, son fáciles de reconocer durante inspecciones ocasionales. Con más frecuencia, las condiciones que ocasionan el desperdicio de energía son extremadamente difíciles de detectar de manera oportuna sin una forma de medición que provea información constante de lo que está ocurriendo en el proceso. POR EJEMPLO: • Las incrustaciones o la corrosión dentro de los intercambiadores de calor aumentan la entrada de energía necesaria para producir la cantidad deseada de calor del proceso.
¿NECESITA OPTIMIZAR EL CONSUMO ENERGÉTICO DE SU PLANTA?
Podemos ayudarle
• Un control de combustión deficiente, especialmente cuando cambia el contenido de calor del combustible, desperdicia energía ocasionando excesivas pérdidas por la chimenea. • Los sistemas de aire comprimido que tienen fugas desperdician la electricidad que se utiliza para generar el aire comprimido. Las pérdidas de aire producen más pérdidas de energía. • Los fallos de los purgadores de vapor ocasionan pérdida de energía, reducen la eficiencia energética y aumentan el riesgo de que se produzcan golpes de ariete.
Calle 96 No. 10 – 29 Oficina 305 Bogotá, D.C. | Colombia Tel: (571)+ 610 4603 |Celular: (57) 320 834 0871 info@larquin.com www.a360.com.co
www.larquin.com
4
EL GURÚ
Administrando lo que se puede administrar
Estas son solo algunas condiciones que se pueden detectar casi inmediatamente cuando se instalan los dispositivos correctos, que miden temperatura, presión, caudal y otras cantidades importantes, en los lugares correctos. Aunque un problema individual o un incidente aislado parezca insignificante, el efecto acumulado de todas las ineficiencias del proceso pueden ser sorprendentes.
A menudo la incertidumbre es la única constante cuando se trata de administrar la energía. Los costos varían mucho. El consumo varía entre un proceso y otro. Los desafíos son aun mayores para las compañías globales: la disponibilidad de los recursos energéticos y los precios varían considerablemente de una región comercial a la siguiente. No es de extrañar que pueda parecer casi imposible operar dentro de un presupuesto energético establecido.
La investigación demuestra que en cualquier planta, aproximadamente 32 por ciento de la energía que ingresa se pierde antes de alcanzar su propósito.(1) Por supuesto, es imposible obtener el cien por ciento de eficiencia del proceso. Pero los estudios indican que se está desperdiciando innecesariamente una cantidad considerable de energía.
Variación regional Historial de precios globales para gas natural
Departamento de Energía de los Estados Unidos, eficiencia energética y energía renovable. (Enero de 2006) Procedimientos óptimos: Vapor, ahorre energía ya mismo en sus sistemas de vapor. DOE/GO-102006-2275. Obtenido de http://www1.eere.energy.gov/manufacturing.
Fuente: Informe Estadístico Mundial de Energía de BP 2013 (Junio de 2013)
09
www.a360.com.co
4
EL GURÚ
Mida energía para administrar energía Como dice el dicho, “No puedes administrar lo que no mides”. A fin de tomar decisiones inteligentes sobre cómo optimizar y mejorar el uso de energía de una planta, los gerentes de energía y de la planta necesitan conocer (mediante la medición) cuánta, y dónde, se consume la energía de manera continua.
Volatilidad de precios Historial de precios de petróleo crudo en los Estados Unidos.
El hecho es que la energía no se debe considerar como un costo general fijo. Tratarla como una partida presupuestaria inflexible conlleva un riesgo financiero. Sin embargo, las plantas pueden ganar mayor control sobre el gasto energético mediante la implementación de un programa de administración energética continua y proactiva.
Es crucial tener suficientes dispositivos de medición colocados estratégicamente por todo el proceso, a fin de detectar anomalías donde la energía es generada, transportada o consumida. Las mediciones de temperatura, presión y caudal proporcionan información inmediata de las condiciones no óptimas del proceso que pueden requerir actividades de mantenimiento y reparación, y reducir el uso de energía.
La palabra clave es “continua”. Cualquier iniciativa energética eficaz debe ser sustentable y centrada en la mejora continua, con un sólido respaldo de liderazgo y personal y recursos dedicados. La metodología debe tener en cuenta las tres barreras principales de la mejora: • Falta de visibilidad en el uso de la energía • Variabilidad excesiva en el consumo de energía • Falta de planes o provisiones para mantener la viabilidad del programa (sustentabilidad)
www.a360.com.co
4
EL GURÚ
Información: el poder de cambiar Un EMIS proporciona un enfoque sistematizado para almacenamiento de datos, informes y ejecución de los cálculos que son la base del análisis del consumo de energía y de la toma de decisiones. Un EMIS puede ser de distintas formas. Las soluciones EMIS de algunas empresas consisten en hacer rondas físicas tomando lecturas para recopilar datos y luego ingresarlos manualmente en hojas de datos. Por el contrario, una solución de software de EMIS automatiza la captura y el análisis de datos, proporcionando más información sobre el uso de la energía y las áreas de mejora en una fracción del tiempo.
La medición también proporciona datos para realizar una evaluación comparativa de energía y otras comparaciones de eficiencia; por ejemplo, en qué modo la eficiencia de equipo clave que usa energía se compara con respecto a las especificaciones correspondientes o a otras normas de rendimiento. La medición ayuda a identificar si la eficiencia es sujeta de mejora o si se desvía de los valores deseados de eficiencia. Además, el equilibrio energético, que es la correspondencia de la producción total de energía de manera precisa con respecto a las áreas de consumo, requieren datos detallados provenientes de los dispositivos de medición colocados estratégicamente por todo un sistema de uso general. Cualquier enfoque eficaz de administración de energía requiere un flujo preciso y continuo de datos provenientes de todas las instalaciones de la planta (combustible, aire, agua y vapor) que alimentan un sistema de información de administración de energía (EMIS).
Las soluciones de software de EMIS automatizan la recopilación y el análisis de datos. Generalmente proporcionan información sobre el uso de energía en tiempo real así como en tendencias históricas
11
www.a360.com.co
4
EL GURÚ
Beneficio adicional: mayor fiabilidad Entre las capacidades de EMIS se incluyen las siguientes: • Visualización del consumo de energía • Interpretación de los datos de energía • Modelado avanzado de las unidades de proceso clave • Notificación/alertas de cuando empiezan a surgir las ineficiencias • Información para soporte de decisiones • Integración con las aplicaciones existentes de software de historial • Ajuste de valor deseado según el uso óptimo esperado de energía
Cuando un EMIS está en su lugar, muchas plantas obtienen un beneficio adicional inesperado: menos averías del equipo. Eso se debe a que el consumo excesivo de energía a menudo tiene síntomas característicos del equipo que funciona deficientemente, o que está a punto de fallar. Al instalar puntos de medición adicionales para la optimización de la energía, la planta posteriormente aumenta la cantidad de información que está disponible acerca de la condición operativa general del equipo de fabricación. Los gerentes de la planta y de energía aprenden a reconocer las señales de rendimiento que se encuentran en los datos, y resuelven proactivamente los problemas que comienzan a surgir. Los procedimientos óptimos para el control del cabezal de valor son una buena ilustración de este fenómeno. Cuando se toman medidas para resolver los problemas del cabezal de vapor en cascada que ocasionan un excesivo consumo de energía, el sistema de vapor por último funciona de manera más fiable, con menos paradas y menos tiempo de inactividad.
Para que un EMIS sea eficaz, la colocación de las tecnologías de medición necesita abarcar todas las áreas del proceso. Las nuevas tecnologías, incluyendo las soluciones inalámbricas, facilitan y hacen más rentable la instalación e integración de nuevos dispositivos de medición en procesos donde no hay interrupciones a las operaciones de la planta, o son muy pocas.
12
www.a360.com.co
4
EL GURÚ
Al nivel nacional, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) inició en 2009 el Programa de informes sobre gases de efecto invernadero, estableciendo reglas para el informe obligatorio de emisiones de diferentes fuentes. Continúa aplicando la nueva y más exigente ley nacional de protección ambiental.
Haciendo frente a los desafíos ambientales Las reglamentaciones ambientales están aumentando la presión para que las industrias de procesos implementen procedimientos óptimos sobre eficiencia energética. Las reglas varían según la región del mundo. Sin embargo, dondequiera que las plantas de proceso enfrenten regulaciones ambientales, el cumplimiento requiere casi universalmente la medición y la documentación del uso de energía y de las emisiones. En los Estados Unidos, las leyes varían de un estado a otro. California ha iniciado normas sobre eficiencia energética con requerimientos establecidos por la ley estatal. La Ley de Soluciones al Calentamiento Global de 2006, o Assembly Bill (AB) 32, estableció un programa para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de todas las fuentes hasta niveles de 1990 para el año 2020. La ley incluye límites de emisiones para los principales productores de emisiones.
13
En la Unión Europea, las plantas de procesos deben buscar el cumplimiento con regulaciones locales como está estipulado por la Directiva 2011/172 (“la EED”) sobre eficiencia energética. Esta iniciativa ha impulsado la adopción de metodologías de administración de energía según procedimientos óptimos, estableciendo requerimientos específicos relativos a la energía y al medio ambiente; estos requerimientos deben cumplirse para el año 2020: • Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en 20 por ciento • Mejorar la eficiencia energética en 20 por ciento • Aumentar a 20 por ciento la cantidad de energía derivada de recursos renovables Las políticas ambientales globales continuarán evolucionando e impulsando la aplicación de ideas de administración de energía en los años venideros; esto hace que sea incluso más crucial tener una medición eficaz.
www.a360.com.co
4
EL GURÚ
Programa de informes sobre gases de efecto invernadero de EPA (GHGRP) Las plantas que emitan 25.000 toneladas métricas o más de gases de efecto invernadero cada año deben enviar informes anuales a la Agencia de Protección Ambiental (EPA). El propósito de esta regla, conocida como 40 CFR parte 98, es recopilar oportunamente datos precisos para informar sobre futuras decisiones relativas a las políticas.
Comenzando Como todas las iniciativas nuevas, puede resultar difícil saber cómo comenzar a reducir el uso de energía de la planta. La eficiencia energética del proceso está llena de complejidad, pero la medición casi siempre proporciona la información que necesita para comenzar, y sostener, un programa eficaz de administración de energía. Para obtener más información acerca de la medición para administrar el uso de la energía en la planta, visite: www.EmersonProcess.com/Rosemount-energy
Es oficial Como se mencionó anteriormente, cualquier programa de administración de energía debe ser a largo plazo y sustentable si las compañías quieren ganancias significativas. Se requiere un enfoque disciplinado y basado en información para tomar decisiones y priorizar las actividades y el gasto. Algunas plantas buscan registrarse con ISO 50001 para introducir un nivel de compromiso formal hacia el mejoramiento continuo del proceso. El programa inculca la rendición de cuentas mediante auditorías externas y revisiones del proceso. Ese nivel de compromiso tal vez no sea necesario para ver un cambio considerable en la forma en que la planta administra el uso de energía. Lo que sí es necesario es un enfoque estructurado, un compromiso organizacional y metas y objetivos definidos para mejorar el rendimiento energético y ambiental.
Los términos y condiciones estándar de venta se pueden encontrar en www.Emerson.com/en-us/pages/Terms-of-Use.aspx El logotipo de Emerson es una marca comercial y de servicio de Emerson Electric Co. Rosemount y el logotipo de Rosemount son marcas comerciales de Rosemount Inc. Todas las demás marcas son propiedad de sus respectivos dueños. © 2015 Emerson Process Management. Todos los derechos reservados.
14
www.a360.com.co
5
REPORTAJE 360
Olimpiadas Nacionales DE MECATRONICA 2016 “Componentes inteligentes para la Automatización Industrial”
www.a360.com.co
olimpiadas nacionales de mecatrónica “Festo es líder global en tecnología de automatización y lider mundial en formación y capacitación industrial. La tecnología de accionamiento neumático y eléctrico de Festo representa innovación en la automatización de fábricas y procesos desde productos individuales a soluciones listas para instalar”
www.a360.com.co
5
REPORTAJE 360 • En la segunda etapa, todas las categorías realizan las eliminatorias en las principales ciudades del país, con dos pruebas basandose en los conceptos vistos en la capacitación. Los 12 mejores puntajes de la categoría industrial del país pasarán a la Gran Final de las Olimpiadas. • La tercera etapa corresponde a la Gran Final, donde los mejores equipos a nivel nacional compiten en Bogotá, con unas pruebas de mayor dificultad. Se realizan tres pruebas eliminatorias, se definen los dos mejores equipos que competirán nuevamente para conocer el ganador de las Olimpiadas Nacionales de Mecatrónica 2016.
¿Este año cuáles serán las pruebas? Las pruebas de este año corresponden al aprendizaje y aplicación de las siguientes tecnologías:
¿qué son las olimpiadas? Las Olimpiadas Nacionales de Mecatrónicas surgen como un evento desarrollado por un grupo de expertos Festo con el fin de entrenar y desarrollar habilidades y destrezas en neumática, electrónica y programación entre los estudiantes, técnicos y profesionales del país, con un fin muy claro incrementar la productividad de la Industria en Colombia .
¿Cuál es la metodologia?
• Para la Categoría Industrial, la primera etapa del concurso consta de una capacitación de las nuevas tecnologías de Festo, familiarización con las pruebas y prácticas con equipos de 20 horas.
17
Para la Categoría Industrial se calificarán: 1. Cámaras de visión 2. Eficiencia energética 3. Válvulas de proceso 4. Sistemas OMS 5. Fluid Sim y Programación CoDeSys Para la Categoría Académica se calificarán: 1. Neumática y electróneumática 2. Fluid Sim y Programación CoDeSys 3. Tecnología LabVolt LVSIM 4. Sistemas de entrenamiento en automatización de procesos PA
www.a360.com.co
5
REPORTAJE 360
¿Cuáles son las categorías? • Categoría académica universitaria. • Categoría académica técnica y tecnológica. • Categoría industrial.
ESPERA NUESTRO PRÓXIMO PORTAL WEB Y ENCUENTRA LO MEJOR DE LA INDUSTRIA
¿En dónde serán las finales? La gran final de las Olimpiadas se llevará a cabo en el marco de la Feria Internacional de Bogotá, del 26 al 30 de septiembre de 2016 en Corferias, pabellón 3 piso 2.
¿Cuál será el paquete de premios? • El premio para los dos ganadores de todas las categorías será una capacitación internacional de las últimas tecnologías de control y automatización de Festo, en uno de nuestros centros tecnológicos de la región Américas. Este entrenamiento tendrá una duración de 4 días. • Solo para la categoría Industrial: Otorgamos un (1) viaje a Alemania para asistir a una feria de Automatización industrial que incluyen: pasajes, alimentación, entradas a la feria y hospedaje por 6 días y 5 noches.
www.A360.com.co www.a360.com.co
5
REPORTAJE 360
Requisitos de inscripción: Las empresas o instituciones educativas que desean concursar en las Olimpiadas de Mecatrónica deben diligenciar el formulario de inscripción que se encuentra en la página web: www.festo.com.co/olimpiadas. Es importante que después de esta inscripción envíen un correo a los organizadores, según la categoría a la que pertenezcan con el recibo de consignación, soporte de pago u orden de compra, la fotocopia de las cédulas de los participantes, y/o escaner del carné de la institución educativa a la que pertence, carta de autorización de participación de la empresa o institución educativa antes de la fechas de cierre de inscripción. El valor de la inscripción por equipo es $950.000 + IVA. Depende de la opción de pago que ustedes hayan elegido, les brindamos la información de la cuenta de Ahorros de Bancolombia en la que corresponde consignar No. 203- 646059-89. Sí tiene dudas o preguntas acerca del evento o de la logística, por favor contactarse con:
FESTO Ver video Olimpiadas de Mecatrónica Festo Colombia
Festo Colombia
Festo S.A.S Carolina Manosalva Correa Coordinadora de Publicidad y eventos Autopista Medellin Km 6,3 Vereda la Punta - Tenjo - Cundinamarca Colombia Teléfono: +57(1) 8657729 ext. 247 Contact Center: + 57 (1) 8657788 No.celular: +57 316 8313757 Línea Gratuita Nacional: 018000518810 carolina.manosalva@festo.com www.festo.com.co Síguenos en: @FestoColombia Síguenos en: Festo Colombia
www.a360.com.co
360 5 REPORTAJENacionales Olimpiadas DE MECATRONICA 2016
Olimpiadas Nacionales DE MECATRONICA 2016 “Componentes inteligentes para la Automatización Industrial” 21
www.a360.com.co
6
INGENIERĂ?A EN DETALLE
Los paneles solares fotovoltaicos Daniel Casado Gonzalez Sitiosolar.com
www.a360.com.co
Elemento clave en la conversión de la energía solar a eléctrica, los paneles fotovoltaicos experimentan desde hace varios años una acelerada reducción en sus costos que permitirán que, en poco tiempo, estos pueda liderar la revolución energética que se aproxima. En este artículo tratamos aspectos relacionados con los paneles solares fotovoltaicos: su tecnología, su fabricación o su funcionamiento entre otros aspectos
www.a360.com.co
6
INGENIERÍA EN DETALLE
¿Como funciona un panel solar fotovoltaico? Para la fabricación de paneles solares fotovoltaicos se emplea tecnología muy avanzada y compleja. Sin bien esta al alcance de muchos fabricantes la producción de colectores solares térmicos con un grado de eficacia aceptable, no ocurre lo mismo con los paneles solares fotovoltaicos, donde muy pocas compañías en el mundo cuentan con la capacidad y los recursos técnicos necesarios para producirlos. El funcionamiento de los paneles se basa en el efecto fotovoltaico. Este efecto se produce cuando sobre materiales semiconductores convenientemente tratados incide la radiación solar produciéndose electricidad.
Proceso básico de fabricación: 1- En una lámina de material semiconductor puro se introducen elementos químicos llamados dopantes que hacen que esta tenga un exceso de electrones y aunque no exista en realidad desequilibrio eléctrico (existirá el mismo numero de electrones que de neutrones en el total de la plancha del semiconductor) convencionalmente se entiende que esta plancha tiene una carga negativa y se la denomina N 2- Por otro lado en otra lámina de material semiconductor se hace el mismo proceso pero en esta ocasión con otra sustancia dopante que provoca que haya una falta de electrones. Por esta razón se entiende convencionalmente que la plancha tiene una carga positiva y se le denomina P 3- Es en este punto donde se procede a realizar la unión P-N en la cual el exceso de electrones de N pasa al otro cristal y ocupa los espacios libres en P. Con este proceso la zona inmediata a la unión queda cargada positivamente en N y negativamente en P creándose un campo eléctrico cuya barrera de potencial impide que continúe el proceso de trasvase de electrones de una plancha a la otra.
www.a360.com.co
6
INGENIERÍA EN DETALLE
Bases del funcionamiento de las células fotovoltaicas Cuando el conjunto queda expuesto a la radiación solar, los fotones contenidos en la luz transmiten su energía a los electrones de los materiales semiconductores que pueden entonces romper la barrera de potencial de la unión P-N y salir del semiconductor a través de un circuito exterior, produciéndose así corriente eléctrica. El modulo más pequeño de material semiconductor con unión P-N y por lo tanto con capacidad de producir electricidad, es denominado célula fotovoltaica. Estas células fotovoltaicas se combinan de determinadas maneras para lograr la potencia y el voltaje deseados. Este conjunto de células sobre el soporte adecuado y con los recubrimientos que le protejan convenientemente de agentes atmosféricos es lo que se denomina panel panel fotovoltaico.
24
www.a360.com.co
6
INGENIERÍA EN DETALLE
Tipos de paneles solares Tipos de paneles en función de los materiales Existen diferentes tipos de paneles solares en función de los materiales semiconductores y los métodos de fabricación que se empleen. Los tipos de paneles solares que se pueden encontrar en el mercado son: Silicio Puro monocristalino: Basados en secciones de una barra de silicio perfectamente cristalizado en una sola pieza . En laboratorio se han alcanzado rendimientos máximos del 24,7% para éste tipo de paneles siendo en los comercializados del 16%.
Así pues, los tipos de paneles de lámina delgada son:
Silicio puro policristalin: Los materiales son semejantes a los del tipo anterior aunque en este caso el proceso de cristalización del silicio es diferente. Los paneles policristalinos se basan en secciones de una barra de silicio que se ha estructurado desordenadamente en forma de pequeños cristales. Son visualmente muy reconocibles por presentar su superficie un aspecto granulado. Se obtiene con ellos un rendimiento inferior que con los monocristalinos (en laboratorio del 19.8% y en los módulos comerciales del 14%) siendo su precio también más bajo.
Silicio amorfo: (TFS) Basados también en el silicio, pero a diferencia de los dos anteriores, este material no sigue aquí estructura cristalina alguna. Paneles de este tipo son habitualmente empleados para pequeños dispositivos electrónicos ( Calculadoras, relojes) y en pequeños paneles portátiles. Su rendimiento máximo alcanzado en laboratorio ha sido del 13% siendo el de los módulos comerciales del 8%. Teluro de cadmio: Rendimiento en laboratorio 16% y en módulos comerciales 8%
Por las características físicas del silicio cristalizado, los paneles fabricados siguiendo esta tecnología presentan un grosor considerable. Mediante el empleo del silicio con otra estructura o de otros materiales semiconductores es posible conseguir paneles más finos y versátiles que permiten incluso en algún caso su adaptación a superficies irregulares. Son los denominados paneles de lámina delgada
Arseniuro de Galio: Uno de los materiales más eficientes. presenta unos rendimientos en laboratorio del 25.7% siendo los comerciales del 20% Diseleniuro de cobre en indio: con rendimientos en laboratorio próximos al 17% y en módulos comerciales del 9%
25
www.a360.com.co
6
INGENIERÍA EN DETALLE
Material semiconductor 1 y Material semiconductor 2 por separado
Célula Tandem (Material semiconductor 1 + 2) (1) Célula con material semiconductor 1, solo aprovecha una parte del espectro electromagnético de que está compuesta la luz solar(2) La célula con el material semiconductor 2 aprovecha otra parte del espectro electromagnético de la luz diferente al del material semiconductor 1 (3) en la célula Tandem se combinan ambos tipos de materiales, con lo que se aprovecha la parte del espectro electromagnético de ambos tipos de materiales son capaces de transformar en energía eléctrica. El rendimiento total será en teoría la suma de los rendimientos de ambos tipos de células por separado
Célula Tandem (Material semiconductor 1 + 2)
26
www.a360.com.co
6
INGENIERÍA EN DETALLE
Existen también los llamados paneles Tándem que combinan dos tipos de materiales semiconductores distintos. Debido a que cada tipo de material aprovecha sólo una parte del espectro electromagnético de la radiación solar, mediante la combinación de dos o tres tipos de materiales es posible aprovechar una mayor parte del mismo. Con este tipo de paneles se ha llegado a lograr rendimientos del 35%. Teóricamente con uniones de 3 materiales podría llegarse hasta rendimientos del 50%
concreto o bien para lograr un mayor rendimiento Algunos ejemplos de formas de paneles distintos del clásico plano son: Paneles con sistemas de concentración. Un ejemplo de ellos es el modelo desarrollado por una marca española, el cual mediante una serie de superficies reflectantes concentra la luz sobre los paneles fotovoltaicos. Aunque el porcentaje de conversión no varíe, una misma superficie de panel producirá más electricidad ya que recibe una cantidad concentrada de fotones.
La mayoría de los módulos comercializados actualmente están realizados de silicio monocristalino, policristalino y amorfo. El resto de materiales se emplean para aplicaciones más específicas y son más difíciles de encontrar en el mercado.
Actualmente se investiga en sistemas que concentran la radiación solar por medio de lentes. La concentración de la luz sobre los paneles solares es una de las vías que están desarrollando los fabricantes para lograr aumentar la efectividad de las células fotovoltaicas y bajar los costes.
Mención especial merece una nueva tecnología que esta llamada a revolucionar el mundo de la energía solar fotovoltaica. Se trata de un nuevo tipo de panel solar muy fino, muy barato de producir y que según dicen sus desarrolladores presenta el mayor nivel de eficiencia de todos los materiales. Este nuevo tipo de panel esta basado en el Cobre Indio Galio Diselenido (CIGS) y se prevé que en un futuro no muy lejano, debido a su competitiva relación entre producción de energía/costo pueda llegar a sustituir a los combustibles fósiles en la producción de energía.
Paneles de formato “teja o baldosa”. Estos paneles son de pequeño tamaño y están pensados para combinarse en gran número para así cubrir las grandes superficies que ofrecen los tejados de las viviendas. Aptos para cubrir grandes demandas energéticas en los que se necesita una elevada superficie de captación.
Tipos de paneles en función de la forma También es posible clasificar los tipos de paneles en función de su forma. Empleándose cualquiera de los materiales antes comentados se fabrican paneles en distintos formatos para adaptarse a una aplicación en
27
www.a360.com.co
6
INGENIERÍA EN DETALLE
Paneles bifaciales: Basados en un tipo de panel capaz de transformar en electricidad la radiación solar que le recibe por cualquiera de sus dos caras. Para aprovechar convenientemente esta cualidad se coloca sobre dos superficies blancas que reflejan la luz solar hacia el reverso del panel.
quiera dar se dotan a los paneles de la inclinación más adecuada para captar la mayor radiación solar posible. Es el sistema más habitual que se encuentra en las instalaciones – Sistemas de seguimiento solar de 1 eje. Estos soportes realizan un cierto seguimiento solar. La rotación del soporte se hace por medio de un solo eje, ya sea horizontal, vertical u oblicuo. Este tipo de seguimiento es el más sencillo y el más económico resultando sin embargo incompleto ya que sólo podrá seguir o la inclinación o el azimut del Sol, pero no ambas a la vez. – Sistemas de seguimiento solar de dos ejes. Con este sistema ya es posible realizar un seguimiento total del sol en altitud y en azimut y siempre se conseguirá que la radiación solar incida perpendicularmente obteniéndose la mayor captación posible. Existen tres sistemas básicos de regulación del seguimiento del sol por dos ejes: – Sistemas mecánicos– El seguimiento se realiza por medio de un motor y de un sistema de engranajes. Dado que la inclinación del Sol varia a lo largo del año es necesario realizar ajustes periódicos, para adaptar el movimiento del soporte
Sistemas de seguimiento solar En los sistemas solares fotovoltaicos existe la posibilidad de emplear elementos seguidores del movimiento del Sol que favorezcan y aumenten la captación de la radiación solar. Existen tres tipos de soporte para los colectores solares: – Colocación sobre soporte estático Soporte sencillo sin movimiento. Dependiendo de la latitud de la instalación y de la aplicación que se
www.a360.com.co
6
INGENIERÍA EN DETALLE
– Mediante dispositivos de ajuste automático-. El ajuste se realiza por medio de sensores que detectan cuando la radiación no incide perpendicular al panel corrigiéndose la posición por medio de motores. – Dispositivos sin motor- Sistemas que mediante la dilatación de determinados gases, su evaporación y el juego de equilibrios logran un seguimiento del Sol. Se estima que con estos sistemas se puede lograr un aumento de entre el 30% y el 40% de la energía captada. Se hace necesario evaluar el costo del sistema de seguimiento y la ganancia derivada del aumento de la energía para determinar su rentabilidad.
Otros elementos asociados a los paneles solares fotovoltaicos
energía cuando la batería se halla totalmente cargada evitando así los negativos efectos derivados de una sobrecarga. En todo momento el regulador controla el estado de carga de la batería para permitir el paso de energía eléctrica proveniente de los paneles cuando esta empieza a bajar. – Batería Almacena la energía de los paneles para los momentos en que no hay sol, o para los momentos en que las características de la energía proporcionada por los paneles no es suficiente o adecuada para satisfacer la demanda (falta de potencia al atardecer ,amanecer, días nublados). La naturaleza de la radiación solar es variable a lo largo del día y del año, la batería es el elemento que solventa este problema ofreciendo una disponibilidad de energía de manera uniforme durante todo el año -Inversores El elemento que transforma las características de la corriente de continua a alterna. La mayoría de los aparatos eléctricos funcionan con corriente alterna y tanto los paneles como las baterías suministran energía eléctrica en forma de corriente continua. Es por ello que se hace necesario este elemento que modifique la naturaleza de la corriente y la haga apta para su consumo por muchos aparatos.
El panel solar es el elemento encargado de captar la energía del sol y de transformarla en energía eléctrica que se pueda ser usada. Asociado los paneles existen otros componentes que se utilizan en las instalaciones como elementos de seguridad o que amplían las posibilidades del uso de la instalación. Los componentes esenciales de una instalación fotovoltaica son: -Regulador Es el elemento que regula la inyección de corriente desde los paneles a la batería. El regulador interrumpe el paso de
www.a360.com.co
6
FORTALECIENDO SUS PROCESOS
Fortaleciendo sus procesos
Ayudamos a fortalecer los procesos productivos en las siguientes áreas Sistemas y Procesos de Medición de Líquidos, Gases y Vapor Suministro e Ingeniería de Selección para Instrumentación y Control Control Estadístico y Metrología Optimización Energética y Operacional; Ingeniería para la Operación Seguridad Funcional y Análisis de Proceso Analítica de Gases y Líquidos Soporte Especializado Local y Remoto Training Especializado
www.larquin.com
Calle 96 No. 10 – 29 Oficina 305 Bogotá, D.C. | Colombia Tel: (571)+ 610 4603 |Celular: (57) 320 834 0871 info@larquin.com
7
DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
CONCEPTOS SIL Y PST - LA PRUEBA DE CARRERA PARCIAL EN VÁLVULAS ON-OFF Luiz Fernando Franco - WESTLOCK CONTROLS
www.a360.com.co
INTRODUCCIÓN En este artículo nos acercamos a los elementos de la carrera parcial (desplazamiento parcial de las válvulas). Haremos una primera aproximación del concepto de SIL, el potencial de la insuficiencia de la demanda, que es inversamente proporcional al nivel de SIL. La primera pregunta que se le pide para que podamos entender la necesidad y la importancia de los dispositivos de desplazamiento parcial es: ¿por qué debemos invertir en seguridad? Esta es una pregunta que se puede hacer. Y la respuesta es: el factor más importante en esta respuesta es la Ley de Murphy. La Ley de Murphy dice: "Si algo puede salir mal, lo hará." Por lo tanto, al igual que cualquier proceso tiene sus funciones específicas, pero debido a la Ley de Murphy, tenemos que incluir funciones adicionales para reducir el riesgo de que se produzca un fallo en el sistema que pueda lesionar bienes o herir o incluso matar a personas. Por lo tanto, esta es una pregunta que tiene que ser contestada
www.a360.com.co
7
DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
ESTADÍSTICAS DE VÁLVULAS FALLIDAS
estadísticamente, el 33% se deben a la junta arrestado, el 33% de las situaciones en las que la barra se ha quedado atascada. Luego tenemos el 2% de errores en el diseño, el 12% de la suciedad en el asiento y el otro 12% se dividen entre la moldura maciza, asiento rayado, fugas del actuador, los fracasos de la aparición de aire en el actuador y las juntas mal, y sólo 2 % de errores de diseño.
Los elementos finales de una malla, que suelen ser las válvulas y sus dispositivos de accionamiento (actuadores y sus controles), a menudo no se tienen en cuenta o no preste la debida atención a estos elementos. Estadísticamente, una válvula representa el 50% de los fallos que pueda tener la seguridad de red. 42% de los fracasos se deben a los sensores o los elementos primarios, que son transmisores de presión, temperatura etc., El 8%, debido al Sistema Instrumentado de Seguridad - SIS. De éstos, el 50% de los fracasos son debidos a los elementos finales,
Figura 1
33
www.a360.com.co
7
DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
Con la tecnología disponible hoy en día, el 78% de la mayoría de las fallas comunes de las válvulas se pueden detectar a través de una función de desplazamiento parcial de la válvula. Al medir el tiempo que tarda la dislocación, en comparación con cuando la válvula está en condiciones normales, se podría detectar una "apropiación" de esta válvula, la cual está tomando demasiado tiempo para abrir o cerrar debido al desplazamiento parcial. A través de los dispositivos de desplazamiento parcial de la válvula, que puede detectar, midiendo el tiempo que se tarda en abrir o cerrar la válvula, ya sea normalmente abierto o normalmente cerrado, se puede saber si algo está mal. Si se lo puede mover de forma independiente del tiempo, usted puede probar el 66% de los fallos, que puede ser que la junta traba o se atasca la varilla, es decir, si se mueve, usted sabe que no está pegado o incrustado en una forma que no permita el movimiento. Si se tarda mucho más tiempo, es porque hay otros factores como una fuga en el actuador, fallo en el suministro de aire para el actuador o juntas erradas.
ÁMBITO DE APLICACIÓN DE LA PRUEBA DE CARRERA PARCIAL Es importante aclarar que esta parte de la prueba nunca se pondrá a prueba la hermeticidad de la válvula. Para hacer una prueba completa, incluyendo el sellado de la válvula, es necesario hacer una carrera completa (cierre total) o una válvula de apertura completa para tener un análisis completo al 100%. A continuación, el dispositivo de desplazamiento parcial (apoplejía parcial) será capaz de detectar o identificar el 78% de los problemas comunes con los elementos finales: válvulas, actuadores y controles - que pueden ocurrir en una malla de seguridad. Por lo tanto, es importante para entender todas las partes que componen una malla de seguridad. Se suele decir que una seguridad de una malla de seguridad es como una cadena con eslabones. Entonces, una cadena es tan fuerte cuanto su
34
www.a360.com.co
7
DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
transmitter
logicsolver
valve
sensor
Plc
Servicio Válvula
4-20 MA
ON/OFF
Una corriente es tan fuerte cuanto su enlace más flaco
Figura 2
¡Las válvulas y principalmente los dispositivos de comando, son enlaces importantes!
DETERMINACIÓN DEL NIVEL DE SEGURIDAD SIL-INTEGRADO
eslabón más débil, es decir, sin el uso poner varios eslabones de acero, por ejemplo, si tengo un vínculo con una cadena o un papel, o cuando la cadena se tira, el papel bond se romperá. Aquí, en este caso los vínculos para asociar los elementos que están en la seguridad de malla. Por ejemplo, los transmisores, el sistema instrumentado de seguridad y el elemento final - la válvula, el actuador y el comando. Entonces, tenemos una corriente bastante simple, que consta de tres enlaces, un transmisor, un SIS y una válvula, por ejemplo. Cada eslabón de esta cadena debe ser coherente, de modo que podamos mantener una función de seguridad fuerte, inmune a los fallos o reducir al mínimo los posibles fallos.
La determinación del nivel de SIL para una malla, una planta o parte de una planta, esto se hace de varias maneras. Por ejemplo, se puede hacer en el momento de Hazop modificado, el análisis exclusivo de las consecuencias, matriz de riesgo, mapas de riesgo, la evaluación cuantitativa y lo más importante: es una decisión corporativa de qué nivel de seguridad se desea para una planta particular o una cierta parte de su proceso, así como para evitar daños a la planta, no sólo como a sus empleados y operadores de esta planta. Un ajuste de nivel SIL es como sigue: representa un nivel de probabilidad máxima de un accidente
35
www.a360.com.co
7
DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
admitido a una planta o función. Su nivel se define por los métodos que ya hemos mencionado la contingencia. Otra variable muy importante que se puede hacer a una reflexión muy sencilla de este concepto es el PFD.
es capaz de trabajar en un área de mayor SIL, una mayor seguridad. Haciendo una asociación en este contexto, podemos decir que las calificaciones del SIL 1, 2, 3 y 4 son inversamente proporcionales a la probabilidad de fallo en la demanda. Un dispositivo es compatible con un nivel SIL 1 cuando el dispositivo tiene un PFD entre 0,1 y 0,01, es decir, un elemento que falle una vez entre 10 y 100 demandas (solicitaciones) está compatible con el nivel SIL 1. Dirigiéndose directamente el nivel SIL 3, que se utiliza en una malla más bien crítica y la seguridad y el aceite vegetal y el gas o petroquímico, SIL define un elemento para ser capaz de trabajar dentro de esa cadena en la que se habla inicialmente permite que cada 1.000 veces que me piden que actúe, que no una vez - o a cada 10.000, o entre 1.000 y 10.000 veces que me piden, se producirá un error sólo una vez. Entonces, este elemento tiene un nivel compatible con el nivel SIL 3 de acuerdo con la norma. Toda esta información - la probabilidad de fallo en la demanda, capacidad de trabajar, o compatibilidad con un nivel SIL, que sería la capacidad de una cadena, como hemos hablado antes, se asocian con los informes y certificaciones que cada dispositivo debe tener para trabajar en una malla de seguridad.
cambiar imagen
Es muy común en un sistema de seguridad, los términos elementos y dispositivos de la planta independiente del proceso de base de control del sistema, que es el DCS o PLC. Luego tenemos el bucle de control de nivel, el nivel de control de la planta y este control no es capaz de mantener la planta o la función a un nivel de seguridad, es decir, bajo control, por lo general comienza en el sistema de enclavamiento de seguridad que conducirá a la parte de la planta o la planta a un estado seguro, y que luego son válvulas de cierre que forman el bloqueo de una parte de la planta desde el resto de otras funciones, por lo tanto se puede aislar el problema.
Figura 3 El PFD expresa la probabilidad promedia de que un equipo falle cuando se le necesita que funcione, es decir, por el número de veces que necesito este dispositivo/equipo para trabajar, no quiero que deje de funcionar. Por lo tanto menor será la probabilidad de fallo en demanda, o cuando lo necesito, este dispositivo es más seguro, es decir, este dispositivo
36
www.a360.com.co
7
DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
Los niveles de SIL - 1, 2, 3 y 4 y así sucesivamente, se asocian con el grado de riesgo que está dispuesto a establecer para su planta o parte de su planta. Así que a menudo nos dicen que cuando se produce un error, el daño no es demasiado grande, serán daños menores a la propiedad y la producción. Podemos decir que tal equipo, o en la web, o que parte de la planta puede recibir SIL nivel 1, es decir, 10 y 100 veces que el dispositivo funciona, puede fallar debido a la disponibilidad del 90% de la planta, es decir, la función es 90% disponible. Si voy a un mayor nivel de seguridad, por lo que son serios daños a la propiedad, la producción, la posibilidad de lesiones a
los empleados, podría ser el nivel SIL 2, que permite a cada 100 y 1.000 veces que me piden, ya que una vez puede fallar. Así que estoy seguro de que la planta está disponible y bajo el control de entre el 99 y el 99,9%. A nivel SIL 3 ya los impactos más graves, entonces estamos hablando de una probabilidad de a cada 1.000 y 10.000 demandas hay posibilidades de fallar una vez (la probabilidad de fallo en demanda PFD) y esta parte de la planta o plantas, que tienen entre 99, 9 y 99,99% de disponibilidad. Así es como clasificar los riesgos de la planta y tomando una decisión sobre la forma en que admiten el nivel de riesgo que esta planta puede tener.
Figura 4
37
Las arquitecturas son muy diversas para el sistema de parada de emergencia o el sistema instrumentado de seguridad. Hay topologías o arquitecturas que pueden ser "uno de dos", como lo llamamos nosotros, lo que significa que si un elemento envía dos transmisores de presión y uno de ellos dice que la presión es alta, puedo iniciar un cierre. La arquitectura puede ser "dos de dos." Por lo tanto, necesito dos transmisores de presión que me dicen que la presión es alta para tomar una decisión e iniciar una parada de emergencia. No es el famoso "dos de tres", que es una votación, entonces, tengo tres elementos que me dicen qué hacer. Así que, la mayoría gana. Si dos dicen que la presión es alta y uno dice que no, me voy por la mayoría y envío una situación de
www.a360.com.co
7
DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
emergencia, y también situaciones que pueden ser un "uno", es decir, si una malla no es crítica o una función crítica, lo que puedo decir, bueno, la presión aumentó y yo me volveré este elemento. Varias técnicas y topologías en el mercado para tomar una decisión sobre las condiciones de seguridad. Lo que pasa es que todos ellos siempre terminan en una válvula. Cualquier decisión de adoptar el sistema con todas las medidas de que al final va a terminar en una válvula y que la válvula tiene que actuar. No sirve tener una preocupación mayor para hacer todo esto parte de la seguridad y las topologías que son finales terminan en un actuador de la válvula y un elemento de control de una válvula que no es muy seguro, es decir, tener una certificación SIL es una cosa que garantiza una probabilidad de fallo en demanda muy baja debido a que ha invertido en muchas cosas, pero cuando va a operar la válvula, no se moleste con el desempeño de esta válvula. Por lo tanto, es muy importante. Todo esto es la asociación con la corriente inicial de que se habló. Es necesario que cada eslabón de la cadena sea coherente, de modo que el nivel de esta cadena sea homogéneo, es decir, yo sé que a partir de un empate en esa cadena, por ejemplo, los enlaces no los soporto más.
Figura 5
Figura 6
38
www.a360.com.co
7
DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
¿POR QUE EL PARTIAL STROKE TESTING ES FUNDAMENTAL PARA GARANTIZAR LA SEGURIDAD DE SU PLANTA? seguridad, full stroke de la solenoide y el teste partial stroke de la válvula de shutoff" (por ejemplo, haciéndola movimentarse de 100% de apertura para 80%),un tanto que permite saber que ella no está emperrada o con algún otro problema operacional, sin afectar mucho el flujo.
Partial Stroke Testing produce una enorme reducción de la PFDavg (Promedio de la Probabilidad de Fallo bajo Demanda) de los elementos finales de control. El Auto-teste constante de la solenoide, de la electrónica (hardware y software) y el chequeo del status de la válvula forman una combinación eficiente para garantizar la performance de los SIS's, reduciendo muchísimo la probabilidad de fallos. Partial Stroke Testing - es un dispositivo que permite el teste "100% de los dispositivos de la rama de
Permite testar la válvula sin la necesidad de cierre total y, por tanto, sin hacer shutdowns frecuentes. Válvulas Shutoff permanecen abiertas o cerradas por largos periodos y cada vez más deben atender a los requisitos de los procesos y sistemas de seguridad para que queden más tiempo aún sin ser accionadas. El principal tipo de fallo en válvulas viene siendo el tranque, o sea, en una situación REAL de emergencia, la válvula no funcionaria. Si una válvula es parte de un SIS, ella es el item que más contribuye (50%) para el indeseable aumento del PFDavg o tiene el impacto más negativo sobre la reducción de riesgo a ser alcanzada por el SIS. Para garantizar que las válvulas de shutoff no estén trancadas y para evitar testes periódicos in loco (manuales), el D-EPIC PST de la Westlock constituye una herramienta fundamental para garantizar las ramas de los SIS's. El dispositivo de prueba de carrera parcial tiene por reto asegurar que la válvula se ensaye de vez en
Figura 8
39
www.a360.com.co
7
DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
DESVENTAJAS DEL DISPOSITIVO PST BASADO EN EL POSICIONADOR
Figura 9 Figura 11 Proyectado para un control preciso de control y no para comando On/Off de válvulas de aislamiento o bloqueo, caso típico de válvulas críticas y de emergencia. Costo alto de mantenimiento y consumo continuo de aire, por ejemplo 1,3 m3 por hora.
Figura 10
Bajo flujo de aire para los actuadores (típicamente 0,3 CV) y por tanto necesitando válvula solenoide adicional para alcanzar los tiempos de cierre o apertura de las válvulas en condición de emergencia.
cuando para que se minimize la posibilidad de fallo; se produce cuando una demanda y la necesidad de actuar en realidad. El intervalo más pequeño es el de prueba es menor DFP y, en consecuencia aumenta el nivel capaz de dispositivo de seguridad SIL en el bucle. Uno de los dispositivos de prueba de carrera parcial con un mejor rendimiento y los resultados se basa en válvulas de solenoide certificación SIL 3 y sobre la base del transmisor de posición.
Cuando ejecuta el Partial Stroke Test NO testa la válvula solenoide, por tanto necesita de una solenoide redundante para alcanzar el nivel de compatibilidad del SIL 3. Conversión de corriente - mA /neumática complicada, lo que causa alto mantenimiento y baja confiabilidad.
40
www.a360.com.co
7
DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
El conversor I/P requiere una provisión de aire neumático de mayor calidad y portanto filtros y reguladores adicionales => mayor costo.
con señal sobrepuesta de HART para comando del PST e informaciones del estado de la válvula. En caso de fallo en la señal PST, la función de emergencia puede ser afectada y llevar para la posición de fallo, reduciendo así la disponibilidad de la malla de seguridad. Electrónica para conversión corriente mA para una señal lógica 4 mA = cierra y 20 mA = abre. Si haya fallo en esta electrónica, la función es llevada para la posición de fallo.
No posee posición-clave de final del movimiento ("stroke"). El SIS o PES necesita recibir el feedback de posición.
COMPARATIVO DEL DISPOSITIVO CON 1 O 2 PARES
El SIS NO actúa directamente en el elemento final, necesitando una conversión que aumenta el PFD avg de la rama de emergencia una vez que tiene que ser convertida la señal.
DISPOSITIVO CON 2 PARES DE HILOS
Figura 12
Comando para cierre (shut off) de la válvula totalmente independiente de la señal de comando del PST e informaciones del estado de la válvula. En caso de fallo en la electrónica del PST la función de seguridad es mantenida, no llevando para posición de fallo. Aumento de la disponibilidad de la rama.
DE HILOS DISPOSITIVO CON 1 PAR DE HILOS
En la versión con FF - Foundation Fieldbus, el cambio de informaciones para gerencia de activos tiene más recursos y permite que esté conectado directamente al SDCD o sistema de gerencia de activos y la independencia de la señal de cierre es la misma. Atendiendo la norma IEC61508/61511.
El dispositivo con 1 par de hilos comparte en um solo cable el comando para cierre (shut off) de la válvula
41
www.a360.com.co
7
DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
CONCLUSIONES El uso de dispositivos de PST en las válvulas de emergencia (ESD) y críticas trae un gran beneficio en términos de seguridad operativa, ya que reduce significativamente el PFD de las válvulas y por lo tanto aumenta el nivel SIL de la compatibilidad y seguridad de las mallas, con un costo muy bajo. Hoy en día, con varios dispositivos electrónicos disponibles, se obtiene los mayores beneficios con menores PFD s locales y dispositivos sencillos: son dos pares de cables con Foundation Fieldbus - FF. Ventajas del uso de un archivo PST con FF Foundation Fieldbus: Tanto en un nuevo proyecto en una planta ya existente, como el SIS se mantiene con las mismas normas y procedimientos que ya utilizan válvulas de acción directa, los elementos de mando tradicional de la certificación SIL 3. Se añade una función de gestión de activos a través de la red, independientemente de la FF - Foundation Fieldbus H1, con bajo costo de implementación. En las plantas existentes o proyectos en construcción una sola conexión del bus FF H1 - Foundation Fieldbus es suficiente para la conexión de varios dispositivos, ya que no hay necesidad de comunicación en tiempo real. El tráfico es muy bajo en esta gestión de activos de la red.
Figura 2-13 www.a360.com.co
8
AL TABLERO
¿Qué es la Huella de Carbono? www.aclimatecolombia.org
www.a360.com.co
La huella de carbono es un indicador que mide el impacto sobre el calentamiento global. Este indicador ambiental es la suma absoluta de todas las emisiones de GEI causadas directa o indirectamente por un individuo, organizaciรณn, evento o producto. De forma simple, la huella de carbono se puede entender como la marca que se deja sobre el medio ambiente con cada actividad que emite gases de efecto invernadero.
www.a360.com.co
8
AL TABLERO
La huella de carbono se expresa en unidades de carbono equivalente (CO2eq). Se utiliza esta unidad, pues la Huella de Carbono va más alla de la medición única del CO2 emitido, ya que tienen en cuenta todos los GEI que contribuyen en el calentamiento global para después convertir los resultados individuales de cada gas a equivalentes de CO2. Por ejemplo, para calcular la huella de carbono de un producto, digamos un litro de leche sería necesario incluir los siguientes aspectos: • Producción de la materia prima (leche) en el sistema ganadero (pastoreo, manejo de nutrientes y estiércol) • Transporte de la leche a la planta de producción • Procesamiento de la leche en la planta • Empacado de la leche • Trasporte para su distribución a los centros de venta Consumo • Disposición final del embase
¿Qué es el efecto invernadero en el marco del cambio climático?
acción de varios componentes de la atmósfera planetaria de forma natural, el proceso de calentamiento ha sido acentuado en las últimas décadas por la acción del hombre con la emisión gases de efecto invernadero (GEI) como el dióxido de carbono, metano, óxido nitroso y gases fluorados. Las emisiones de GEI han venido incrementando significativamente desde la era preindustrial, con un aumento de 70% entre 1970 y 2004 (IPPC, 2007).
El efecto invernadero es un fenómeno por el cual ciertos gases retienen parte de la energía emitida por el suelo tras haber sido calentado por la radiación solar. Se produce, por lo tanto, un efecto de calentamiento similar al que ocurre en un invernadero, con una elevación de la temperatura. Aunque el efecto invernadero se produce por la
45
www.a360.com.co
8
AL TABLERO
www.a360.com.co
8
AL TABLERO
¿Cómo se calcula la huella de carbono? A nivel internacional existen diferentes directrices y protocolos para el cálculo de la huella de carbono, en función al alcance de la misma. Por ejemplo, para las Comunicaciones Nacional de Gases de Efecto Invernadero, se utilizan las directrices y guías del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC por sus siglas en ingles); para el cálculo de la huella de carbono a nivel de organizaciones o empresas se pueden usar los protocolos de la Organización Internacional de Estandarización (ISO por sus siglas en ingles) o los estándares desarrollados por el Instituto de Recursos Mundiales (WRI por sus siglas en ingles) en conjunto con el Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible (WBCSD por sus siglas en ingles); mientras que para el cálculo de huella de un producto, entre los estándares mas conocidos están los desarrollados por la República Británica (PAS 2050), asi como también los de la ISO y WRI/WBCSD. Colombia, en concordancia con los protocolos internacionales, posee la Norma Técnica Colombiana 5947 denominada “Especificación para el análisis de emisiones y remociones de gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida de bienes y servicios”, además de la Especificación Normativa Disponible 0069 denominada a “Sistema de gestión ambiental. Huella de Carbono. Requisitos”.
¿Cuál es el papel de la agricultura? A nivel mundial, las emisiones provenientes de la agricultura (cultivos y ganadería) casi se han duplicado entre 1961 y 2011 (Cifras y gráficos complementarios)
Fuente: FAO, 2011. En el promedio mundial el sector agricultura posee una porción significativa (13.5%) como fuente de GEI, no obstante el primer lugar lo ocupan los procesos de producción de energía.
47
www.a360.com.co
8
AL TABLERO
Mientras que en el caso específico de Colombia, de acuerdo con el último Inventario Nacional de Gases de Efecto Invernadero para Colombia (2004), el sector agricultura contribuye con el 38.1% en las emisiones totales a nivel país, siendo la mayor fuente de emisión de GEI.
48
www.a360.com.co
8
AL TABLERO
Dentro del sector de la agricultura en Colombia, la fermentación entérica con 48.51% (emisiones del ganado, búfalos, ovejas, cabaras, caballos, mulas, asnos y cerdos) y el manejo del suelo agrícola con 47.54% (por utilización de fertilizantes nitrogenados) son los principales aportantes de los GEI.
¿Cuánto aporta Colombia a las emisiones globales? Sólo el 0.37%. ¿En qué productos vegetales o animales trabaja el convenio CIAT-MADR con el fin de cuantificar la huella de carbono? Principalmente en aceite de palma, pasturas y sistemas silvopastoriles, cacao, aguacate, mango, cítricos. Adicionalmente se están cuantificando la emisión de gases efecto invernadero en suelos en los cultivos de maíz y papa.
49
www.a360.com.co
8
AL TABLERO
¿Para qué sirve esa huella de carbono, que beneficios se pueden derivar de su cálculos? El cálculo de la huella de carbono tiene beneficios tanto a nivel de Gobierno, empresa privada o productor y para la sociedad civil en general.
• Por otro lado, al dar a conocer la huella de carbono y con ello comprometerse a su reducción, la imagen de la empresa puede mejorar. Es bien visto por la mayoría de consumidores que las empresas estan comprometidas con la mejora del medio ambiente.
A nivel de Gobierno, la utilización de este indicador ambiental permite que el gobierno en conjunto con la sociedad civil trabaje para lograr metas a nivel país de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Con ello, Colombia podría posicionarse como país de economía baja en carbono.
• Esta herramienta puede añadir un valor agregado a los productos procedentes de pequeños productores, cuyo impacto sobre el calentamiento global es bajo. Por esa diferenciación podrían competir con productos manejados de forma industrial cuyo huella de carbono es muy superior.
A nivel de las organizaciones o productores tenemos diferentes beneficios, tales como:
A nivel de la sociedad civil, al informar la huella de carbono de un producto, se genera un compromiso por parte de los consumidores por reducir su propio impacto sobre el cambio climático y además se crea conciencia por parte de los países desarrollados a diferenciar entre productos basado en su compromiso de reducir emisiones.
• Como herramienta de gestión, el cálculo de la huella de carbono permite identificar el potencial de reducción de emisiones en los sistemas productivos. La reducción de emisiones en el sistema productivo se puede traducir en un ahorro de costos almejorar la eficiencia de la empresa (Ej. menor gasto de energía eléctrica o en la utilización de fertilizantes).
Esta cuantificación nos permitirá ser conscientes del impacto que genera dicha actividad en el calentamiento global, convirtiendo de esta manera la huella de carbono en una herramienta de sensibilización de gran valor.
• Además, al utilizar las empresas este tipo de indicadores ambientales, pueden a aumentar su competitividad en el mercado, ya que constituye una herramienta de diferenciación que el consumidor valora. Asimismo, pueden enfocar su producto a nichos de mercado donde los consumidores estan consientes de la problemática del cambio climático.
Es crucial por otro lado, entender la huella de carbono no sólo como un mero elemento de cálculo, sino como un primer paso en el camino de la mejora y el compromiso de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. En ello reside, sin duda, su gran contribución a la lucha contra el cambio climático.
50
www.a360.com.co
FORTALECIENDO SUS PROCESOS
ASEGURAMIENTO DE SISTEMAS
DE MEDICIÓN DE LÍQUIDOS,
GASES Y VAPOR
www.larquin.com
Fortaleciendo sus procesos
Sistemas de medición (Transferencia en custodia y proceso) para líquido, gas y vapor Optimización de sistemas de medición Optimización de sistemas de separación y lazos de control Revisión de ingenierías de medición Balances y conciliaciones en gases y líquidos. Acompañamiento técnico ante auditorias de medición Sistemas de Medición de inyección vapor y agua Diseño y construcción de soluciones de medición Auditoria interna en índices de gestión de la medición. Ingenierías de diseño y construcción de soluciones de medición de acuerdo a sus requerimientos
Calle 96 No. 10 – 29 Oficina 305 Bogotá, D.C. | Colombia Tel: (571)+ 610 4603 |Celular: (57) 320 834 0871 info@larquin.com
ยกCOTรกCTENOS Y HABLEMOS DE NEGOCIOS!
gerencia.mercadeo@alliance-wt.com
AUTOMATIZACIร N 360
(57) 320-834-0871
www.a360.com.co
gerencia.mercadeo@alliance-wt.com
Automatización 360 es una revista trimestral en formato digital. Se reserva todos los derechos sobre el uso de la misma y del contenido que presenta. El mismo, no refleja necesariamente la posición de la dirección editorial. El responsable de los conceptos expuestos en cada artículo es de la persona que lo emite. Los artículos publicados al igual que sus imágenes son de exclusiva responsabilidad de sus autores y las pautas publicitarias emitidas son de exclusiva responsabilidad de los anunciantes.