Automatica-415

Productividad y eficiencia del diseño a la producción 415 / Febrero 2010

Automática e Instrumentación Mecánica, Oleohidráulica, Electricidad, Electrónica, Informática, Medidas

Automática e Instrumentación

GESTIÓN Y TRATAMIENTO DEL AGUA

Un sector donde confluyen muchas tecnologías Las nuevas soluciones de control distribuido y una instrumentación cada vez más fiable ofrecen la posibilidad de conseguir elevados índices de fiabilidad y calidad. El ahorro energético es hoy uno de los motores para nuevos desarrollos.

Pág.36 INFORME

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Bombas de pequeño tamaño: fundamentos, selección y control

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Incluye tabla de oferta Pág. 76

Ingenierías de automatización: integradores y suministradores reformulan su actividad

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“De esta crisis saldremos reforzados”

Febrero 2010, n.º 415

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LA PORTADA

SUMARIO

Febrero 2010 / n.º 415

Las ingenierías de automatización en la coyuntura industrial

8

El impacto de la crisis económica sobre la actividad industrial deja sentir sus efectos sobre el sector de las ingenierías de automatización en el sentido de propiciar cambios estructurales en el mismo y abrir nuevas oportunidades ante la necesidad de las empresas de mejorar la productividad.

Terminales de operador portátiles Según un estudio realizado por IMS 26 Research, el mercado mundial de

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terminales de operador portátiles continuá creciendo a pesar de la crisis.

TIEMPO REAL 14 Mes a mes • Llega la directiva máquinas 2006/42/CE • Sigue creciendo el software embedded 19 CEA • Ayudas para la realización de proyectos de investigación 20 Empresas • Colaboración entre Emerson Process Management y Optimal Industrial Automation • Honeywell y NI colaboran en adquisición de señales • Acuerdo entre Faro y Aberlink

Columna AeI AGUAS_ES.indd 2

10/02/2010 9:43:09

SUMARIO

Febrero 2010 / n.º 415

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GESTIÓN Y TRATAMIENTO DEL AGUA Un sector donde confluyen muchas tecnologías Las nuevas soluciones de 36 control distribuido y una

Control adaptativo predictivo para una E.D.A.R. En el proceso biológico de 50 una E.D.A.R. se ha instalado

instrumentación cada vez más fiable ofrecen a las plantas de gestión y tratamiento del agua la posibilidad de conseguir elevados niveles de fiabilidad y calidad.

un sistema basado en la metodología de control adaptativo predictivo experto ADEX con el fin de optimizar su funcionamiento.

Bombas inteligentes

Método aplicado en la red Ter-Llobregat en Cataluña

para 54 Convertidores aplicaciones con agua y aguas residuales.

La ATLL utiliza una 40 metodología para fiabilizar los datos recibidos por un sistema de telecontrol de una red de transporte de agua.

Proyectos y Aplicaciones

Predicción en tiempo real de crecidas de un río Aplicación de modelos 44 adaptativos predictivos expertos.

22 Eventos • La química española, protagonista del congreso AlChE en EEUU

P ERSONAS 30 Antonio Carulla, director de Endress+Hauser España

58 5

Productos

66 S ELECCIÓN DEL MES 32 Productos • Arquitectura de sistemas con múltiples accesorios • Termómetro infrarrojo con fibra óptica • Medida de presión diferencial en salas blancas y su entorno • Nuevo variador regenerativo

INFORME 76 Bombas de pequeño tamaño: fundamentos, selección y control Juan Carlos Latasa López

“De esta crisis saldremos reforzados”

Detrás de una pregunta tan sencilla como es ¿qué tengo que bombear y cómo? se esconde la base de uno de los aspectos más importantes

del trabajo del técnico de procesos: analizar las necesidades de un sistema y abstraer los datos objetivos que permitan definir los equipos principales que hacen la operación de dicho sistema posible y encajado dentro de los parámetros requeridos.

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EDITORIAL

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L

Febrero 2010 / n.º 415

Una manera poco inteligente de salir de la crisis

a apuesta por la inversión en conocimiento es el lugar común en el que coinciden todas las opiniones a la hora de enfrentar la situación de deterioro de la competitividad que afecta a algunos sectores productivos de la economía española. Existe, pues, clara coincidencia del problema, pero su solución es una cuestión práctica que se mide por el esfuerzo inversor en inteligencia aplicada. No obstante, la realidad es que la inversión española en I+D+i en relación al PIB continúa a la cola de los principales socios europeos, así como la contribución de la empresa privada en las actividades de innovación, que está también por debajo de la media de los socios europeos.

Es más, en los Presupuestos Generales del Estado para 2010 se ha previsto un recorte importante en I+D+i.

Tal como indicamos en un artículo publicado en nuestro número del pasado mes de diciembre, aunque la evolución del gasto en I+D en España describe una curva ascendente desde hace años, hasta alcanzar en el ejercicio de 2008 un valor equivalente al 1,35% del PIB, el objetivo de alcanzar un gasto del 2% del PIB no parece factible en el plazo inmediato. Según algunos informes, existe una brecha tecnológica entre España y la UE-15 que tiene su origen en el hecho que el esfuerzo innovador es mayor en el sector servicios que en el fabricante. Por otro lado, las manufacturas de alto contenido tecnológico representan una porción del valor añadido en la UE-15 tres veces superior al que representan en España.

Ante esta situación, no es de extrañar que la política de reducción de la partida de gastos en I+D haya

desatado numerosas críticas de la comunidad científica española –no sin razón–, desde donde se afirma que con esta medida se están echando por tierra los logros obtenidos durante los

últimos 20 años.

El ingeniero y economista catalán Joan Majó, quien afirma que mientras otros países lo que necesitan para salir de la crisis es reactivar su economía, lo que España necesita es reconvertirla (lo que es evidente que resultará mucho más complicado), señala como primera necesidad que se incrementen los fondos destinados a la investigación y la innovación, además de incrementar las inversiones en infraestructuras de carácter tecnológico y de difusión del conocimiento, y de aumentar el esfuerzo en reciclaje y formación de personas en el ámbito profesional.

De poco sirve el incremento de las inversiones en infraestructuras si no se hace con un objetivo a largo plazo y si sólo se persigue la creación de empleo y la reactivación del consumo. Por otro lado, no parece que desde Educación se esté trabajando en elaborar un plan de formación que movilice a profesores y alumnos en lo que Majó denomina áreas de futuro.

Es evidente que, a largo plazo, la industria se verá afectada por la incapacidad de desarrollar y mantener un sistema sólido de investigación. Por tanto, la decisión de acortar las inversiones en I+D constituye una manera muy poco inteligente de salir de la crisis.

Por cierto, en este número dedicamos varios artículos a la gestión y tratamiento del agua, un sector en el que también incide la I+D.

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Publicidad Catalunya: Joan Antòn Soria (soria@cetisa.com) Víctor Bernabeu (vbernabeu@cetisa.com)

Director general: Antonio Piqué

Publicidad Madrid: Francisco Márquez (fmarquez@cetisa.com)

Precio de la suscripción: (11 ejemplares/año + 4 Tecnomarket) España: 160 € Extranjero: 168 €

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Editora jefe: Patricia Rial Directora: Cristina Bernabeu (bernabeu@cetisa.com) Redacción permanente: Carlos García, Eva Montero, Anna Reñé Quílez, Nuria Calle (Madrid)

ISSN: 0213-3113 Edita

Consejo de Redacción: Xavier Alcober, Jordi Ayza, Antoni Sudriá, Francesc J. Suelves, Laura Tremosa CEA (Comité Español de Automática) Miguel Ángel Salichs (Presidente), Guillermo Ojea (Vicepresidente), Alberto Sanfeliú (Secretario), Alfonso García Cerezo (Vocal) Coordinadora de cierre: Eva Montero (montero@cetisa.com) Maquetación: Elisabet Ramos Director de Informática: Adriano García Agencia sectorial de noticias Automática e Instrumentación Digital Directora Delegación en Catalunya: Mari Cruz Álvarez

Oficinas Avda. Manoteras, 44 28050 Madrid Tel.: 912 972 000 - Fax: 912 972 154 Enric Granados, 7 08007 Barcelona Tel.: 932 431 040 - Fax 933 492 350 Lendakari Aguirre, 11 - 5º Dpto. 8B 48014 Bilbao www.tecnipublicaciones.com Atención al suscriptor Ingrid Torné, Elisabeth Díez Tel.: 902 999 829 suscripciones@tecnipublicaciones.com

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Publicación mensual.

Se editan 11 números al año.

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TIEMPO REAL

Febrero 2010 / n.º 415

Panorama

Las ingenierías de automatización en la coyuntura industrial

Integradores y suministradores reformulan su actividad

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El impacto de la crisis económica sobre la actividad industrial, que se refleja en una disminución de la demanda de proyectos, deja sentir sus efectos sobre el sector de las ingenierías de automatización en el sentido de propiciar cambios estructurales en el mismo y abrir, a pesar de todo, nuevas oportunidades ante la necesidad de las empresas industriales de mejorar la productividad.

D

esde que en 2007 aparecieran los primeros síntomas de la crisis financiera, sus repercusiones sobre la actividad económica y, particularmente, sobre el sector industrial, en seguida se hicieron notar en las empresas, en sus previsiones de producción y de inversión. Así, 2008 refleja de forma extendida el impacto de la crisis financiera convertida en crisis económica y recesión, con una especial

incidencia sobre la actividad industrial, que arroja acusados valores negativos en cuanto a la evolución de la producción y el empleo.

El ejercicio de 2009 se caracterizó por el deterioro de la actividad industrial, en general, aunque con menor intensidad, según se desprende de la Encuesta sobre Estrategias Empresariales del Ministerio de Industria español. De hecho, la industria sufre directamente los efectos de la caída

del consumo privado, como de la inversión productiva y la demanda exterior, lo que induce, por otra parte, a una menor utilización de la capacidad productiva instalada, así como a la paralización de los proyectos de ampliación y renovación del aparato productivo, fenómenos que tienen un efecto negativo sobre la actividad de las ingenierías que sufren directamente la reducción de las inversiones en bienes de equipo que acompaña a la presente situación de crisis.

De todos modos, la disminución de la actividad productiva no tiene igual incidencia en todos los segmentos industriales, ya que la paralización de proyectos es mayor en las empresas vinculadas al sector de automoción, por ejemplo, que en las que desarrollan soluciones para el sector de alimentación, donde la caída de la actividad registrada es menor, como también ocurre con las empresas que componen el segmento fabricante de manufacturas diversas (joyería, juguetes, artículos de deporte, etc.).

Así se manifiesta, por ejemplo, en el caso de Omron Electronics Iberia, firma especializada en automatización industrial, con especial actividad en los sectores de alimentación y bebidas, cerámica, madera, generación y distribución de energía y automatización de edificios. Para su director general, José Antonio Cabello, la actual crisis económica ha tenido un gran impacto en todas las industrias, principalmente debido al retraso en la toma de decisión de puesta en marcha de los proyectos de automatización por causas financieras. Algunos sectores, tales como cerámica y automatización de edificios, se han visto aún más afectados por la especial situación de parón en la construcción.

TIEMPO REAL

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Panorama

En la actividad de las ingenierías, los proyectos de automatización en el sector servicios van ganando peso respecto al pasado, precisamente por la fuerte caída de la demanda de proyectos industriales.

Por otra parte, el indicador de las exportaciones industriales también señala valores a la baja, con mayor intensidad en las empresas de mayor tamaño (en las de más de 200 trabajadores), que en las de menos de 200 trabajadores, según la citada encuesta.

Por lo demás, los indicadores de innovación señalan algunos rasgos significativos del contexto en el que desarrollan su actividad las firmas integradoras y las ingenierías de automatización, en general.

Así, por ejemplo, en el ejercicio de 2008, dentro de las empresas con más de 200 trabajadores, destacan por la media de sus gastos internos y externos en I+D y comercio tecnológico sectores como el de otro material de transporte (no automoción), máquinas de oficina, proceso de datos, etc., vehículos de motor y de productos químicos, con diferencia sobre el resto. En cuanto a las empresas con menos de 200 trabajadores, la media de los gastos internos y externos en I+D y comercio tecnológico caen acusadamente, aunque son los mismos sectores que en el segmento de empresas con más de 200 trabajadores los que se muestran más dinámicos en este sentido.

Como quiera que sea, la coyuntura actual ha llevado a las empresas a adoptar decisiones e introducir cambios en su estructura y en su manera de operar. En el caso de Omron Electronics Iberia, según reconoce José Antonio Cabello, la actual recesión ha acelerado algunos procesos internos, previstos ya

Productividad de la industria española

Innovación y especialización

U

n reciente estudio de COTEC ponía de manifiesto la caída de la productividad de la industria española, ante el interrogante de si la industria española no habrá hecho suficiente esfuerzo en cuanto a la modernización del aparato productivo o el esfuerzo no haya sido en la forma adecuada, José Antonio Cabello, director general de Omron Electronics Iberia, opina que las empresas españolas son muy competitivas con las que existen en los países de nuestro entorno. Lo que ocurre es que cada vez más, tenemos que competir con los productos que se fabrican en áreas emergentes como China, India y Este de Europa, donde los costes de mano de obra son mucho más reducidos. Por otra parte, es un hecho que la capacitación de los trabajadores españoles no llega al nivel medio de otros países de Europa y esto hace que nuestra productividad sea menor. La solución pasa por la innovación y la especialización.

No podemos competir con los países emergentes antes mencionados.

Los productos más comunes se fabricarán allí siempre en mejores condiciones competitivas, pero si innovamos y nos dedicamos a producir productos de mayor tecnología, no tendremos competidores. España es un país que tiene que ofrecer a las empresas menores costes productivos que los de nuestro entorno, sólo de esa forma las empresas internacionales nos elegirán para sus inversiones.

Es en este contexto donde se vislumbran oportunidades de negocio para las ingenierías de automatización (integradoras), que constituyen un universo muy atomizado. Aunque esta atomización pueda considerarse un inconveniente, también puede representar una ventaja, en la medida que permite una mayor proximidad al cliente. Al menos, eso puede colegirse de las palabras de J. A. Cabello al respecto. Desde mi punto de vista es una ventaja por dos razones principalmente. En primer lugar, porque la industria española no es tan potente como la de otros países cercanos, como Alemania, Francia o Italia. Por otra parte, la especialización en determinados procesos proporciona grandes ventajas a la hora de conocer los sistemas necesarios para establecer las mejoras en la fabricación; es difícil o imposible conocer todas las industrias y los procesos y aportar las mejores soluciones de automatización en todos ellos.

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TIEMPO REAL

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Panorama basándose en nuestros productos y su mejor integración. Nos hemos organizado para estar más cerca de nuestros clientes y entender mejor cómo hacer que sus productos se diferencien de los de sus competidores.

antes de la crisis, principalmente referidos a nuestra especialización.

Entendemos que en estos momentos, nuestros clientes necesitan interlocutores que les ayuden a producir de una forma más eficiente y económica y por ello nuestro personal tiene que entender perfectamente sus necesidades y proponer las mejores soluciones de automatización

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Innovación de proceso y de producto Más concretamente, en cuanto al porcentaje de empresas de menos de 200 trabajadores que llevan a cabo actividades de innovación de producto, de proceso, de métodos organizativos y de comercialización, el espectro de sectores que integran las empresas más dinámicas se amplía respecto al apartado antes mencionado de gastos en I+D y de comercio tecnológico. Así, en cuanto al porcentaje de empresas de menos de 200 trabajadores que realizan innovaciones de producto,

sobresalen las empresas fabricantes de maquinaria agrícola e industrial, las del segmento de productos químicos, las de fabricación de maquinaria y material eléctrico y las otras industrias manufactureras.

Por el contrario, en el apartado de innovaciones de proceso, destacan las empresas de la industria cárnica, con el porcentaje más alto, seguida de la industria de metales férreos y no férreos, productos químicos, vehículos a motor y otro material de transporte. Son las características específicas de cada segmento las que definen estrategias diferenciadas en cuanto a innovación de producto o de proceso.

De hecho, en términos generales, el porcentaje de empresas que llevan a cabo innovaciones de proceso doblan las que realizan proyectos de innovación de producto. En algunos segmentos, los porcentajes entre

Para una tipología de proyectos de automatización

Oportunidades para las pequeñas integradoras

C

uando abordamos el sector de la automatización industrial y, más concretamente, el segmento de las ingenierías especializadas, nos encontramos con un universo atomizado y relativamente difuso de actores que van desde los suministradores de la tecnología a los integradores, con funciones, responsabilidades y tamaños diferenciados, que van de las grandes ingenierías hasta una pléyade de minúsculas empresas integradoras, según sea la dimensión del proyecto, el usuario final o incluso el sector industrial donde se lleve a cabo el proyecto; todo ello en un contexto definido por la evolución en el papel que juegan suministradores e integradores. De ahí que el establecimiento de una clasificación diferenciada de los proyectos de automatización, sea una ayuda a la hora de acotar el sector de la automatización industrial en sus diferentes categorías. En opinión de Juan Carlos Maraña, de la firma bilbaína IDOM, la primera categoría correspondería al gran proyecto de automatización de una planta de proceso (continuo, discontinuo, etc.), que comporta un gran volumen de señales y con un gran peso de control continuo utilizando lazos de control. Esta es la típica variante –añade J. C. Maraña– que se suele contratar a una de las grandes compañías de automatización en modalidad “llave en mano”, es decir, partiendo de unos requisitos básicos de cumplimiento (especificaciones de

cliente final o de ingeniería) y de una ingeniería de detalle realizada por “otros” (diagramas de control, interconexiones, comunicaciones con terceros, base de datos de proyecto, etc.). Dicha compañía suministra todos los equipos que integran la arquitectura de control (propios o de terceros), realiza la integración de los diferentes sistemas, realiza la configuración y programación de sistema y estaciones de operación y prueba y garantiza hasta el final del periodo contratado. Este tipo de negocio está cerrado a las grandes empresas de automatización. La segunda opción y en oposición a la anterior, son los pequeños proyectos de automatización, como una pequeña planta de tratamiento de aguas, el control de una máquina específica (compresor, soplante, HVAC, quemador, etc.).

En estos casos, la variante tecnológica tiene menos peso económico que la integración. Por esta razón, el camino normal es que un usuario le solicite este trabajo a una pequeña empresa de automatización, normalmente llamados integradores. Se le contrata al integrador todo el sistema y la responsabilidad, y éste subcontratará a su vez a un suministrador el sistema de control o PLC o scada (hardware y software), o mezcla de todos ellos. El integrador será responsable de todo a efectos de garantías con respecto al usuario.

Entre estas dos opciones, existen múltiples combinaciones, que como se ha indicado antes dependerá del

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Panorama innovación de producto e innovación de proceso son más o menos equivalentes; sin embargo, en algunos casos (industria alimentaria, industria fabricante de papel, de impresión, de vehículos a motor, de otro material de transporte, o la industria de la madera, entre otros) las diferencias entre el porcentaje que realiza innovación de producto y de proceso se inclina favorablemente hacia este último.

En cuanto al apartado de las estrategias de innovación no específicamente en el ámbito tecnológico, el porcentaje de empresas que llevan a cabo innovación en métodos organizativos desciende respecto al porcentaje de las empresas innovadoras de proceso. En conclusión, de la citada Encuesta se desprende que entre las empresas con menos de 200 trabajadores, predominan las empresas que realizan innovaciones

En la industria alimentaria, la industria fabricante de papel y la de material de transporte, entre otras, son más las empresas que realizan innovación de proceso que las que innovan producto. de proceso, cuyo porcentaje dobla el de las empresas que innovan producto y superan en ocho puntos porcentuales las que acometen innovaciones en métodos organizativos.

En el apartado correspondiente a las empresas con más de 200 trabajadores, destaca el porcentaje

del segmento de empresas fabricantes de maquinaria de oficina, procesos de datos, etc., que llevan a cabo innovaciones en producto y en proceso en el 100% y el 80%, respectivamente, de los casos. Asimismo destacan las empresas de productos alimentarios y tabacos, con un porcentaje del 84% que realizan innovación de proceso y un 48% de producto; las industrias fabricantes de maquinaria agrícola e industrial, de caucho y plástico, y de productos metálicos, también sobresalen por su actividad en la innovación de proceso.

Ahora bien, si se aborda la demanda de soluciones de automatización en el doble segmento de la mejora del producto y de gestión de la producción, en opinión del director general de Omron, cada día van más unidas las dos necesidades. La mejora en la calidad del producto

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volumen del proyecto y de las necesidades del usuario final. También es cierto que en la primera variante lo habitual es intentar abaratar costes subcontratando la integración (fabricación y ensamblaje de cabinas, etc.) a integradores de la segunda variante, e incluso se pudiera dar el caso de que la gran empresa de automatización subcontrate hasta la programación si el integrador está capacitado en dicho sistema de control, estando sólo dentro del suministro de la gran empresa de automatización los equipos, la gestión y la formación del integrador. Finalmente, también el cambio de cultura en los sistemas de control que han evolucionado hacia sistemas abiertos, con hardware no tecnológico, protocolos estándar, programación amigable, etc., hace que las políticas de los proyectos de automatización también hayan evolucionado hacia la posibilidad de que la integración y programación puedan ser realizadas, además, por otras empresas que no sean las propias suministradoras de los dispositivos de control. Esto está llevando a que los diferentes sistemas de control sean más competitivos entre sí. Hoy en día, cada vez existe menos diferencia entre los sistemas de control tradicionales y los PLC con scadas, tanto a nivel tecnológico como a nivel de precio. Una forma evidente de corroborar este

dato es que hace años se entraba en la sala de control y se podía adivinar el suministrador del sistema de control, hoy en día esto es impensable.

Todo lo anterior hace que en las tendencias en los proyectos de automatización, las pequeñas compañías integradoras tengan cada vez más peso en la cadena de valor de la automatización, pero factores como la crisis o la competencia hacen que las calidades de los productos finales sean más bajas, así como la especialización de los técnicos de automatización. Por otra parte, las grandes empresas de automatización serán cada vez más empresas de servicios, gestión y suministro de licencias de software, y están evolucionando hacia otro tipo de mercado como el de la gestión de la producción, gestión de activos, control avanzado, entre otros.

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TIEMPO REAL

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Panorama

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debe de ir acompañada para automatizar y que por una excelente gestión en tiempos como los acde la producción. Desde tuales toma mayor proel punto de vista de segtagonismo. Sinceramente mentación de los clientes, no creo que haya sido un la mejora del producto es factor determinante para una labor de la empresa repercutir positivamente fabricante de la maquien nuestra actividad. naria; y la gestión es un Una tendencia general objetivo del usuario final de los últimos años en de esa maquinaria que la los países avanzados se emplea para producir sus define en términos genepropios productos. El gran rales en torno al proceso desarrollo de los buses de de terciarización de las campo y la amplia gama actividades económicas, de opciones en el campo resultantes de la pérdida La evolución que se observa en las de las comunicaciones inde tejido industrial, que grandes firmas especializadas en dustriales facilitan día a se desplaza hacia otros día la integración de los países. Esta tendencia automatización industrial muestra sistemas de fabricación deja notar sus efectos una tendencia hacia su conversión en con los de gestión de una sobre la actividad de las empresas de servicios industriales y empresa. ingenierías en el sentido Siguiendo con los rede suministro de software y de gestión de que los proyectos de sultados de la citada Enautomatización en el secde activos. cuesta, hay que reseñar tor servicios van ganando que son las empresas de peso respecto al pasado, actividades de las ingenierías hacia más de 200 trabajadores precisamente debido a la una mayor especialización y adaptalas que en mayor proporción aplifuerte caída de la demanda de procan los incentivos fiscales a I+D ción funcional a un mercado, como yectos industriales. e innovación tecnológica, y dentro el de la automatización industrial, En este punto, J. A. Cabello manide ellas, las de máquinas de oficina, que atraviesa una fase de profunda fiesta que los proyectos de los sectoprocesos de datos, etc., productos mutación, acelerada no sólo por la res de servicios también se han visto químicos y maquinaria y material propia evolución de la tecnología, afectados en gran manera por la eléctrico, junto con la industria del sino por los condicionantes econóactual crisis, principalmente debido mueble. micos que se derivan de la recesión. a la caída de la inversión pública.

Por último, si atendemos a la Para las ingenierías, como para las Hay tener también en cuenta que productividad (trabajador/euros), firmas que ofrecen soluciones de las condiciones generales, princilos valores más altos corresponden automatización en general, esta palmente de pago, en estos proyectos a los sectores de bebidas, productos circunstancia es también una vía son mucho más desfavorables, y químicos, metales férreos y no féde nuevas oportunidades. muchas empresas se ahogan, no rreos, industria de papel y productos En este sentido, J. A. Cabello, pueden soportarlas financieramenalimenticios y tabacos, para las emdesde la dirección general de Omron te. Como quiera que sea, junto a presas con más de 200 trabajadores.

Electronics Iberia introduce una sectores emergentes también tieEn este sentido, las diferencias son matización en cuanto a vincular nen proyección de futuro sectores las soluciones exclusivamente al industriales que muestran un conconsiderables cuando se compara ámbito de la reducción de costes. siderable dinamismo innovador. Así, la productividad entre empresas de Nuestra empresa ofrece soluciones añade, los sectores emergentes más un mismo sector entre los dos aparde automatización y estos procesos prometedores en mi opinión son los tados contemplados en la encuesta, siempre favorables a las empresas tienen varios objetivos, uno de los relacionados con la generación de con más de 200 trabajadores, excuales es la reducción de costes, pero energías renovables. Se esperan imcepto en el caso de las empresas sabiendo que el objetivo principal portantes inversiones con los nuevos de bebidas, donde las de menos de es el de mejorar la calidad de los proyectos anunciados por el gobier200 trabajadores obtienen mayor productos y ser más eficientes en su no. El sector de la alimentación y productividad. fabricación. La reducción de costes bebidas también se va recuperando no es el principal motivo por el que y poco a poco alcanzará los niveles se automatiza, es una consecuencia El sector servicios gana cuota previos a la crisis. de una automatización bien hede mercado cha. En este aspecto se puede decir Es sobre este trasfondo en donde Carlos García se está operando un reajuste de las que ha sido una opción adicional Fotos: Enric Vernet

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Mes a mes

Llega la directiva máquinas 2006/42/CE

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14

l 29 de diciembre pasado entró en vigor la directiva máquina 2006/42/ CE, concerniente a todas las máquinas nuevas que se comercialicen actualmente.

Esta directiva impone exigencias más precisas en lo que se refiere a los principios de integración de la seguridad, la ergonomía, el puesto de trabajo, los sistemas de control, los protectores fijos, la información, la protección contra el vuelco, etc. Queda claro, pues, que a partir del pasado 29 de diciembre, la 98/37/CE ha quedado reemplazada por la nueva Directiva, que fue publicada en el Diario Oficial de la Unión Europea el mes de junio del 2006.

En principio, esta nueva Directiva aporta una mayor visibilidad del campo de aplicación. Establece también una distinción más clara entre los parámetros respectivos de la Directiva Máquinas y de

la Directiva de baja tensión.

La relación de un producto con una u otra ya no hace referencia a si se trata de el origen principal de riesgos, cosa que puede ser siempre interpretable, sino a seis categorías de máquinas eléctricas regidas exclusivamente por la Directiva Baja Tensión.

Para los otros productos,

son aplicables los objetivos de seguridad eléctrica de la Directiva Baja Tensión, pero las otras exigencias esenciales, así como la obligación relativa a la evaluación de conformidad y a la puesta en marcha están reglamentadas exclusivamente por la Directiva Máquinas.

Esta Directiva Máquinas se aplica también a las casi-

máquinas, o sea, a los subconjuntos destinados a integrarse a una máquina. Es decir, estas casi-máquinas son consideradas como máquinas completas y su dossier técnico debe precisar con qué exigencias de la Directiva están conformes. Así, por ejemplo, un robot destinado a integrar una nueva línea de producción deberá poseer su propio marcado CE. ■ AeI

Las industrias de proceso potencian el mercado de Ethernet industrial

S

egún un estudio reciente de Frost&Sullivan, la generalización de estructuras descentralizadas en las industrias de proceso está haciendo crecer el mercado de los equipos de Ethernet Industrial, valorando en más de 307 millones de dólares el mercado para la zona europea de ahora hasta el 2015. Es así porque las industrias de proceso buscan ante todo me-

jorar la disponibilidad de sus aplicaciones, utilizando cada vez más protocolos de comunicación de banda ancha para transmitir sus informaciones, mientras paralelamente precisan conectar cada vez más equipos, que pueden ser distribuidos en toda la planta.

Industrial Ethernet combina la banda ancha y las posibilidades de descentralización de la inteligencia más cerca

de los sensores y actuadores, afirma Shanbagarman Khadambari, analista de Frost & Sullivan. Por esto creemos que los proveedores de servicios y equipos de red mediante Ethernet industrial pueden esperar un aumento constante de las ventas durante al menos los próximos cinco años.

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Mes a mes

Prolongado el periodo de transición para la EN954-1

E

l pasado mes de diciembre, la Comisión Europea, dando respuesta a la demanda del Comité Europeo de Normalización (CEN), decidió prolongar la vigencia de la norma EN954-1 referente a la seguridad en máquinas.

Esta decisión de prolongar dos años más ha aparecido en el Diario Oficial de la UE el 29 de diciembre del pasado año.

En consecuencia, la EN954-1 no será derogada hasta el 31 de diciembre del 2011.

Parece que esta prolongación no ha sido bien recibida por muchos del sector. Es así que, por ejemplo, Jean Pierre Buchweiller, del departamento de equipos de trabajo del Laboratorio de Seguridad de sistemas automatizados del INRS (l’Institut National de

Recherche et de Sécurité), afirma que en el contexto evolutivo actual, la norma EN954-1 no es adecuada para garantizar que las características de seguridad específica para las máquinas estén aseguradas. Los proyectistas tendrán muchas dificultades en apoyarse en la EN 954-1 para asegurar que las evoluciones técnicas estén realizándose

Sigue creciendo el software embedded

S

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egún un estudio de la consultora Idate, la parte consagrada al desarrollo de software para el automóvil seguirá creciendo regularmente hasta el año 2015, representando en torno al 35% de las inversiones en I+D de sus constructores.

De todos modos, no es sólo en este sector donde el software embedded crecerá. Según el estudio, el mercado en el sector aeronáutico pasará de los 10.000 millones de euros en el 2002 a los 20.000 millones de euros en el 2015 y un ritmo aún mayor de crecimiento experimentará

■ Fuente: The Mathworks.

el software para aplicaciones médicas (de 5.000 millones de euros en el 2002 a 28.000 millones en el 2015), así como en los equipos de telecomunicaciones (12.000 millones en el 2002 y una previsión de 12.000 millones en el 2015).

En resumen, en el 2015, según el estudio de Idate,

el software embedded supondrá un mercado mundial del orden de los 230.000 millones de dólares.

Por cierto que dentro de este sector se están produciendo numerosos movimientos empresariales. Es el caso, por ejemplo, de la empresa franco-norteamericana Aonix, especializada en el desarrollo de Java y Ada, que acaba de anunciar su fusión con la inglesa Artisan Software Tools, de forma que el grupo resultante se denominará Atego.

■ AeI

sin incidentes respecto a la seguridad de las personas.

Este nuevo periodo transitorio de dos años no tendrá, a mi entender, efectos benefactores al prolongar un texto técnico sobrepasado y que viene a reforzar la confusión actual inherente a la abundancia de normas respecto a la seguridad de los sistemas de control y no incitará a los proyectistas a adoptar rápidamente métodos más adecuados a la problemática actual.

Por su parte, John McAuliffe, responsable internacional del grupo Servicios de Pilz, especializada en seguridad, comenta que cabe preguntarse hasta qué punto la EN 954-1 puede representar el estado actual de la técnica en el campo del diseño de la seguridad de las máquinas.

Por otra parte, no hay que excluir que los usuarios de las máquinas exijan la aplicación de nuevas normas en sus pliegos de condiciones para estar cubiertos legalmente respecto a la responsabilidad por accidentes. En realidad, en Pilz acostumbran a aconsejar a los fabricantes y usuarios de máquinas aplicar lo antes posible las futuras normas EN ISO 13849 y EN CEI. ■ AeI

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Mes a mes

Notable mejora en el sector manufacturero estadounidense

S

egún un artículo publicado en la revista estadounidense Control Engineering, la actividad económica en el sector manufacturero de aquel país se expandió en diciembre por quinto mes consecutivo, y la economía global creció por octavo mes consecutivo, según el último informe ISM On Business, publicado por Norbert J. Ore, presidente del Institute for Supply Management Manufacturing Business Survey Comité.

El sector manufacturero creció en diciembre por quinto mes consecutivo en el que el PMI (índice de compras de un sector en sus siglas inglesas) subió al 55,9 por ciento, su valor más alto desde abril

Hacia una convergencia entre el ISA100.11a y el WirelessHart

de 2006, cuando registró 56 por ciento, se afirma en el citado artículo. El informe de este mes es muy positivo, ya que tanto los nuevos pedidos como los índices de producción están por encima del 60 por ciento. El sector puede beneficiarse de un ciclo de liquidación de existencias en los inventarios de los clientes de la industria manufacturera. A pesar de que algunos sectores están aún sumidos en la crisis, parece que la recuperación en la industria manufacturera norteamericana la está dejando atrás.

■ AeI

D

el 9 al 11 de febrero tendrá lugar en Orlando una reunión del sub-comité ISA100.12, que tiene como objetivo la finalización de numerosas tareas que hagan posible a los desarrolladores de sistemas disponer de las informaciones necesarias para la convergencia entre el ISA100.11a y el Wireless Hart. Se trata también de proponer a los industriales las herramientas para conseguir fácilmente la instalación de sistemas compatibles en uno de los dos estándares mientras no tenga lugar la convergencia de ambos. Los trabajos en curso del sub-comité ISA100.12 se centran en dos aspectos: por una parte, la descripción de las técnicas para obtener las mejores características

Buenos auspicios para el mercado M2M

S

egún un estudio reciente de Idate (Instituto del audiovisual y telecomunicaciones de Europa), el mercado de machine-to-machine ha resistido bien la crisis. Es más, si su crecimiento se ha relen-

tizado un poco en el 2009, esto no significa que no goce de una salud muy por encima de la media de otros sectores industriales. Las primeras estimaciones se sitúan sobre una cifra de negocio mundial

de 11.200 millones de euros en el 2009, con alrededor de 38 millones de módulos vendidos. Según Idate, el mercado deberá crecer este año con porcentajes superiores del 20% y lo justifica por la

entre las redes ISA100.11a y WirelessHart y, por otra, la definición de las indicaciones para que un aparato sea configurable en ISA100.11a y en WirelessHart, así como un documento de comparación técnica, que servirá de base para la convergencia de los dos estándares.

■ AeI

17 recuperación de la inversión industrial especialmente en el segundo trimestre del 2010.

La última previsión Idate para este mercado M2M se sitúan en torno de los 30.000 millones de euros en 2013.

■ AeI

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CEA

Ayudas para la realización de proyectos de investigación

E

n el BOE número 315 de fecha 31 de diciembre de 2009, ha sido publicada la resolución de 30 de diciembre de 2009, de la Secretaría de Estado de Investigación, por la que se aprueba la convocatoria para el año 2010 del procedimiento de concesión de ayudas para la realización de proyectos de investigación y acciones complementarias, dentro del Programa Nacional de Proyectos de Investigación Fundamental, en el marco del VI Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica 2008-2011.

Con esta resolución se convocan ayudas en el marco de los subprogramas de proyectos de investigación fundamental no orientada, acciones complementarias a proyectos de investigación fundamental no orientada

y proyectos de investigación fundamental orientada a los recursos y tecnologías agrarias en coordinación con las Comunidades Autónomas y de acciones complementarias para la realización de proyectos de investigación.

La convocatoria está estructurada en dos títulos. El título I contempla las disposiciones comunes aplicables a los tres subprogramas, referentes a la finalidad de las ayudas, los requisitos generales de los beneficiarios y del personal investigador, así como el procedimiento de concesión, gestión, justificación y control de las mismas. El título II, distribuido en tres capítulos, regula las disposiciones específicas para cada uno de los tres subprogramas citados anteriormente.

El capítulo I contempla las ayudas del subprograma de

proyectos de investigación fundamental no orientada, definiendo dos tipos de proyectos. Por un lado, aquellos dirigidos a jóvenes investigadores menores de 41 años, con contribuciones científico-técnicas relevantes y prometedoras, y por otro, aquellos dirigidos a grupos de investigación que reúnan los requisitos contemplados en la convocatoria. Los proyectos se podrán realizar de forma individual o coordinada. Se permite la coordinación de grupos de investigación consolidados con grupos emergentes, mediante la financiación de proyectos coordinados que aglutinen a los diferentes tipos de grupos de investigación citados.

acciones complementarias a proyectos de investigación fundamental no orientada.

Dentro de estas acciones se incluyen los proyectos Explora-Ingenio-2010. Este año se presenta como novedad la modalidad G, que tiene por objeto ayudar a la correcta utilización y justificación de las ayudas del Fondo Europeo de Desarrollo Regional, financiándose la contratación de recursos humanos que colaboren en la tramitación de las justificaciones de gastos de proyectos cofinanciados por FEDER. Finalmente, el capítulo III, prevé las ayudas del subprograma de proyectos de investigación fundamental orientada a los recursos y tecnologías agrarias en coordinación con las Comunidades Autónomas y de acciones complementarias.

La resolución se puede descargar en:

Proyectos ExploraIngenio 2010 El capítulo II contempla las ayudas del subprograma de

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TIEMPO REAL Empresas

Colaboración entre Emerson Process Management y Optimal Industrial Automation

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L

a compañía americana Emerson Process Management, especialista en soluciones de automatización de procesos industriales, y la británica Optimal Industrial Automation, suministradora de soluciones de automatización de fábricas y procesos, acaban de asociarse para suministrar una solución PAT (Process Analytic Technology) para

ENTENDER LA NORMA EN ISO 13849-1 Y LA RETIRADA DE EN 954-1

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Si usted diseña y construye máquinas y hasta ahora ha utilizado EN 954-1 como norma para demostrar que éstas cumplen las directivas, deberá volver a evaluar los sistemas de control relativos a la seguridad de sus máquinas basándose en nuevas normas de seguridad funcional (como EN ISO 13849-1 o EN 62061) o tomando directamente como referencia la Directiva de Máquinas. Para ayudarle a entender los nuevos requisitos y gestionar este proceso de transición, Rockwell Automation pone a su disposición un conjunto de herramientas y servicios de asistencia técnica. www.discoverrockwellautomation.com/go/machine_conformity

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las industrias del sector de ciencias de la vida. Se trata de un mecanismo de diseño, análisis y control de procesos de fabricación farmacéutica para la medida de parámetros críticos del proceso. La solución conjunta se apoyará en el sistema DeltaV de Emerson y el software synTQ de Optimal.

■ AeI

Honeywell y NI colaboran en adquisición de señales

L

as empresas Honeywell y National Instruments acaban de anunciar su colaboración en el campo de las soluciones de medida con el objetivo de proporcionar capacidades de conexión plug&play a los sensores de Honeywell con los sistemas de adquisición de datos de NI, facilitando así la puesta en marcha y la configuración de los dispositivos de medida al combinar el material de ambas empresas y evitar la utilización de dispositivos de cableado específico. Esta colaboración incluirá la integración de soluciones de adquisición de datos vía interfase USB, Ethernet o sin hilos.

El módulo NI9237, destinado a ser utilizado con los sistemas NI Compact-

DAQ y CompactRIO, será adaptado para conectar los sensores Honeywell sin necesidad de herramientas ni conocimientos específicos de cableado.

El módulo NI 9237 integra todo el conjunto de acondicionamiento de señal necesario para alimentar y medir simultáneamente hasta 4 sensores situados sobre un puente. Los cuatro conectores RJ50 ofrecen conectividad directa a la mayoría de las células de par o de carga.

Se tendrá también en cuenta el archivo electrónico TEDS, que describe la configuración y la calibración automática del sensor también.

■ AeI

Acuerdo de colaboración entre Faro y Aberlink

L

a empresa Faro, proveedora mundial de soluciones portátiles de medición y generación de imágenes, y Aberlink, fabricante británico de MMC, han firmado un acuerdo de colaboración que permitirá la disponibilidad del software de medición Aberlink 3D como una opción para el brazo articulado Faro Gage.

En este sentido, las funciones de software específicamente desarrolladas para los brazos de medición de Faro garantizan que la imagen en la pantalla esté siempre correctamente orientada para coincidir con la pieza medida. Además, permiten la utilización del brazo para controlar la función del ratón,

5/2/10 09:26:40

mientras que los botones del brazo se utilizan para volver a registrar puntos y aceptar funciones. Por otro lado, el escaneo de alta velocidad permite la utilización de una sonda fija estándar para recopilar una gran densidad de puntos de contacto con un espaciado basado en el tiempo y la distancia.

El paquete de software de medición de Aberlink ha sido diseñado en torno a una intuitiva interfase de usuario que genera una imagen interactiva en 3D del componente durante la medición, permitiendo reconocer y definir automáticamente las diversas características que se desean medir.

■ AeI

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Eventos

Congreso de Primavera del Instituto Americano de Ingenieros Químicos, del 21 al 25 de marzo en San Antonio (Texas)

La química española, protagonista en el mayor evento científico del sector de los Estados Unidos

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l Congreso de Primavera del Instituto Americano de Ingenieros Químicos (AIChE, en sus siglas en inglés), que se celebra del 21 al 25 de marzo en San Antonio (Texas), dedica una sesión a la situación de la química española en la que participarán

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seis científicos españoles en una iniciativa impulsada por la Sociedad Española de Química Industrial e Ingeniería Química (SEQUI) y el Congreso de Ingeniería Química del Mediterráneo.

El programa del Congreso pone de relieve el alto nivel

logrado por los investigadores españoles en unas materias que han despertado un gran interés en los Estados Unidos, que, últimamente, ha mostrado una mayor preocupación por el uso de nuevas energías menos agresivas con el medio ambiente. Así, los asistentes

al Congreso podrán conocer, a través de la jornada “España: tendencias en energía e investigación biológica”, los últimos avances logrados por la industria química española en este campo.

En cuanto a las ponencias que se presentarán en el Congreso, tratarán sobre la energía eólica alternativa y no contaminante, los últimos avances en la generación de combustible biodiesel a partir de microalgas, el desarrollo de nuevas tecnologías en aplicaciones biomédicas, los procesos fotocatalíticos para la extracción de elementos contaminantes del agua y la catálisis en la llamada química verde.

■ AeI

BREVE S • Yokogawa Europa ha colaborado con la empresa holandesa Hitec Power Protection en el desarrollo de una solución de medida de potencia combinando el analizador de potencia WT3000 de la empresa japonesa y la gama de sensores de corriente Zero-flijo de Hitec, que permiten la medida de corrientes continuas y alternas de muchos centenares o millares de amperios.

• Endress y Hauser, especialista internacional en instrumentación de control, servicios y soluciones para los principales parámetros en tecnología de medida y automatización industrial, organiza para el próximo 10 de marzo la jornada técnica “La medición de nivel en la industria química”.

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Eventos

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Día

Ferias y Congresos

Ciudad

Día

Cursos y Seminarios

19 al 23 abril

Hannover Messe Hannover Feria industrial www.hannovermesse.de

12 al 15 mayo

InstalMat Barcelona Materiales para instalaciones Fira Barcelona www.fira.es

19 al 21 mayo

Genera Energía y medio ambiente IFEMA-Feria de Madrid www.ifema.es

25 al 28 mayo

Marzo

Cursos master A distancia a distancia Optimización de procesos de mecanizado. Diseño industrial. Diseño e inyección de piezas de plástico.

Centro Tecnológico Ikertia sfv@ikertia.net www.ikertia.net

Madrid

Marzo

SIL 2010 Barcelona Logística Consorci de la Zona Franca www.silbcn.com

Medida industrial Sant Just y automatización Desvern 10 de marzo: Jornada (Barcelona) La medición de nivel en la industria química. 16 al 18 de marzo: Curso Especialización en Tecnología Profibus www.es.endress.com

Marzo

Cursos SITRAIN Madrid Día1 al 5: Familia KNX-KNX Básico; 8 al 12: SIMATIC HMI-WinCC Nivel 1; 15 al 18: SIMATIC S7 Nivel 1-Programación básica de PLC S7 300/400; del 22 al 26 SIMATIC S7 Nivel 2-Programación avanzada de PLC S7 300/ 400; 22 al 26: S7 Ethernet y ProfinetRed de area local con PLC S7300/400; 29 al 2 de abril: Familia SIMATIC Control de Procesos-PCS7 Nivel 1 Siemens, S. A. diego.munoz.ext@siemens.com www.siemens.es/sitrain

Marzo

Cursos SITRAIN Cornellà de Del 23 al 31: SIMATIC S7 Llobregat Nivel 1-Programación (Barcelona) básica de PLC S7 300/400; 1 al 12: SIMATIC S7 Nivel 2-Programación avanzada de PLC S7 300/400; 8 al 19: S7 Ethernet y Profinet-Red de área local con PLC S7300/400; 15 al 26: Familia SIMATIC HMI-WinCC Scada; 15 al 19: Familia SIMATIC Control de Procesos-PCS7 Nivel 1 Siemens, S.A. misabel.escamilla.ext@siemens.com www.siemens.es/sitrain

Abril

Mecatrónica Barcelona Día7 al 21 de abril: Control de máquinas. 6 de abril al 10 de mayo: PC Embedded CITCEA www.citcea.upc.edu

31mayo BIEMH Bilbao al 5 junio Industria de máquina-herramienta Bilbao Exhibition Centre www.bilbaoexhibitioncentre.com 8 al 11 junio

Automatica 2010 Munich Feria internacional de automatización y mectrónica www.automatica-munich.com

2 al 6 marzo

Simodec La Roche-sur-Foron Feria internacional de (Francia) máquinas-herramientas de decoletaje Promosalons www.salon-simodec.com

21 al 25 marzo

AIChE San Antonio (Texas) Congreso de Primavera del Instituto Americano de Ingenieros Químicos Fira Barcelona eperezm@firabcn.es www.expoquimia.com

28 sep. al 2 oct.

AMB 2010 Stuttgart Exposición internacional del mecanizado de metales www.messe-stuttgart.de/amb

Ciudad

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Mercados

Mercado mundial de motores de gran potencia

Terminales de operador portátiles

Mercado mundial al alza, a pesar de la crisis

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pesar del descalabro económico mundial, el mercado de terminales de operador portátiles, cuyo volumen de facturación en todo el mundo se ha evaluado en unos 87,5 M$ en 2008, está previsto que continúe creciendo hasta superar los 100 M$ en 2013, de acuerdo con los datos obtenidos por el estudio realizado por la consultora IMS Research.

De hecho, añaden desde la citada consultora, el mercado de terminales de operador portátiles es probablemente el segmento que representa las mayores

El impacto de la crisis se notará en 2010

oportunidades de futuro dentro del mercado global de terminales de operador, y representa la mayor amenaza para las soluciones fijas. Actualmente, hay pocos suministradores en el mercado, aunque con posibilidades de integración de funciones de seguridad, y soluciones de comunicación sin cable incorporadas lo que es indicativo de que se trata de un mercado todavía en ciernes.

No obstante, añade, todavía existen reticencias por parte de los usuarios acerca de la utilización de sistemas de comunicación sin cable en los terminales de operador portátiles. Si bien los temores en cuanto a la seguridad parecen ir disminuyendo, por ahora, los problemas relacionados con la vida útil de las baterías y el peso de los terminales son las dificultades a vencer para hacer que se extienda el uso de los terminales de operador portátiles.

El mercado mundial de motores de gran potencia experimentó durante el ejercicio de 2009 un crecimiento de dos dígitos tanto en volumen de facturación como en unidades vendidas, hasta alcanzar los 3.500 M$ y más de 28.000 unidades vendidas en el año, según datos recogidos de la consultora IMS Research.

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a evolución positiva del mercado de motores de gran potencia durante 2008, que llevó a doblar las cifras en facturación y unidades en todo el mundo, apuntaba a continuar manteniendo la tendencia alcista durante 2009, ya que, según la citada consultora, la cartera de pedidos de los principales suministradores junto con los plazos de fabricación, establecidos en torno a seis meses, sustentan tales previsiones; de manera que se espera que en el cierre del ejercicio de 2009 el mercado

mundial de grandes motores obtenga una facturación del 5% superior a la de 2008.

En cualquier caso, añade IMS Research, la extensión de la crisis económica global dejará notar sus efectos sobre el mercado de grandes motores durante el ejercicio de 2010, cuando se espera que el volumen de facturación experimente una reducción del 15% y el número de unidades vendidas caiga en un 13% respecto al año precedente. Las previsiones para el ejercicio de 2011 apuntan al mante-

ALGUNOS INDICADORES DE COYUNTURA 2009

2008

Producción eléctrica bruta (enero/diciembre)

300.684 kWh

(-5,1%)

Consumo total peninsular de electricidad (enero/diciembre) Consumo de cemento (enero/diciembre) Importaciones (octubre) Exportaciones (octubre) IPC (diciembre) PIB (3º trimestre) IPRI (Índice precios industriales) (diciembre) IPI (Índice producción industrial) (diciembre) IPI Bienes de consumo IPI Bienes de equipo IPI Bienes intermedios

255.721 kWh

(-4,3%)

28,64 MT (-32,92%) 18.827,5 M€ 23.316,8 M€ 14.918,2 M€ 16.671,5 M€ 0,8% (variación interanual) -4% (variación interanual ) 112,5 0,4% 79,1 -16,2% (enero/dic. 2009) 88,4 (diciembre 2009) 76,7 (diciembre 2009) 65,9 (diciembre 2009) Fuentes: Unesa, INE, Oficemen

TIEMPO REAL Mercados

■ Fuente: Motor magnético VMS.

nimiento del tono bajo en la actividad del mercado, en la medida que la recuperación económica será gradual y prolongada. No obstante, la misma consultora señala para el año 2012 la vuelta a cuotas de crecimiento de dos dígitos, lo que en conjunto representará que el mercado mundial de grandes motores mantendrá una cuota de crecimiento anual hasta 2013 del 1,9%.

Durante 2008, los mercados regionales de Europa Occidental, EE.UU. y China fueron los más dinámicos, acaparando el 62% de volumen de facturación del mercado mundial, aunque también fue de especial importancia la evolución de los mercados de Brasil, Japón, India y Oriente Medio. Los sectores de demanda más importantes son los de metalurgia, petróleo y gas natural,

e industria de generación eléctrica, que en 2008 obtuvieron el 56% de cuota de mercado.

El desplome económico afectó con distinta intensidad a cada uno de los sectores industriales que utilizan grandes motores de gran potencia; así, hay dos grandes segmentos industriales que se han visto afectados de forma distinta, los que están relacionados directamente con el crecimiento de la población y la urbanización, como los de gas natural y petróleo, generación eléctrica, suministro y tratamiento de aguas residuales, que enfrentan en mejores condiciones la recesión, y los que sufren las consecuencias con más intensidad, como el sector marítimo, metalúrgico, minería y de fabricación de pasta de papel.

INNOVATION AND SOLUTIONS push the button

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FLASHES ▶ El mercado de equipos de mando y control, comunicaciones e inteligencia, utilizados en la industria aeroespacial, está previsto que alcance un volumen de negocio de 17.600 M$ entre 2009 y 2018. ▶ El gasto en telecomunicaciones en la India durante

2008 fue de 21.550 M$ y se espera que mantenga una línea de crecimiento a razón del 2,2% anual hasta 2015, fecha en la que se prevé que alcance unos 25.128 M$.

▶ El mercado de servicios de centros de datos para terceros en el área del Sur de Asia y Oriente Medio fue de 230,2 M$, con un crecimiento del 27,9% anual, de acuerdo con las conclusiones obtenidas por un informe de la consultora Frost & Sullivan. El mercado que arroja un mayor ritmo de crecimiento anual es India, con un 37,4%. ▶ El mercado maduro de externalización de procesos de

conocimiento presenta crecientes oportunidades de negocio para los suministradores de este tipo de soluciones, según la analista de mercado Datamonitor, quien considera que la externalización de los procesos de conocimiento es la siguiente fase en la evolución de las estrategias de externalización.

Informaciones: FIRAMUNICH, S. L. Teléfono: 93 4881720 Fax: 93 4881583 info@firamunich.com

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TIEMPO REAL

Febrero 2010 / n.º 415

Mes a mes

La columna de Laura Nuevas formas de producción y puestos de trabajo

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▶ Un artículo publicado en el Wall Stret Journal sobre Lean Manufacturing (metodología de trabajo cuyo objetivo es implantar la eficacia en todos los procesos del negocio, eliminando las actividades que no aportan valor añadido) ha abierto un interesante debate en el grupo Redes de Innovación de Procesos de la Red Social Linkedin.

En el artículo se afirma que en el sector manufacturero estadounidense, a pesar de que se han destruido un buen número de puestos de trabajo debido a la crisis, éste ha sido inferior a los que cabía esperar debido al rigor de la situación. La razón no es otra que muchas de estas fábricas manufactureras con numerosas líneas de montaje ya trabajaban con un número relativamente reducido de trabajadores y, en general, muy cualificados.

Se cita una fábrica concreta de Parker, donde, según palabras de uno de sus directivos, el trabajador promedio de esta fábrica representaba en el año 2000 cientoventicinco mil dólares al año de ventas, mientras que actualmente representa doscientos mil. Si hay que reducir, hay que hacerlo con un número menor de personas. Las compañías ahora tienen nuevos equipos de producción, han simplificado notablemente las operaciones de forma que requieren un menor número de trabajadores, más cualificados y que fabrican un mayor número de productos , afirma el autor del artículo.

Según parece, este sector ha perdido unos 3,5 millones de puestos de trabajo no cualificados entre enero del 2000 y el comienzo de la recesión, mientras la producción ha aumentado un 10%. Realmente estos datos son bien ilustrativos de cómo la tecnología hermanada con nuevas formas de gestión ha cambiado el panorama de la industria manufacturera.

Pero es que además el artículo descubre otra razón por la que los fabricantes están especialmente interesados en conservar a sus trabajadores: se trata de personal cualificado y están capacitados para operar sus equipos cada vez más sofisticados. En este sentido, un directivo de una empresa de fabricación de herramientas afirma al autor del artículo: el personal altamente calificado no lo vamos a despedir, encontraría trabajo en otra empresa.

Es cierto que la demanda ha bajado y que , por tanto, han reducido su producción, pero los empresarios han buscado fórmulas sustitutivas al despido como reducir las horas de trabajo, la congelación de los sueldos para más de un año o, incluso, el recorte de los mismos, incluidos los de los directivos, a los que se les aplican reducciones muy superiores.

El interés del artículo está, a mi entender, en la constatación de que la simplificación de la producción y las mejoras tecnológicas significan también una menor disminución de puestos de trabajo en el caso de una recesión.

Un último aspecto que también se apunta en el artículo, no tanto para el análisis relativo a los puestos de trabajo sino al menor impacto de una situación de crisis en las empresas manufactureras, es la radical disminución de stocks que se ha producido en éstas como consecuencia de las metodologías JIT o de stock mínimo. Cuando aparecieron los primeros síntomas de crisis y empezó a bajar la demanda, la empresa pudo reaccionar muy rápidamente bajando progresivamente su producción y disminuyendo así el impacto sobre los costes de producción.

No se exactamente cuáles son las medidas que ha diseñado el gobierno con su propuesta de la economía sostenible, pero sí sería importante que, para el caso de la industria, tuviera en cuenta algunas de las ideas que se apuntan en el mencionado artículo. Quizás así en la próxima crisis, si es que salimos de ésta, el factor de desempleo no sería tan grave como lo es ahora.

De todos modos, se haga lo que se haga, también es cierto que si bien el siglo pasado fue en la industria donde mayor número de puestos de trabajo se crearon, en el siglo XXI deberán sustituirlo otros sectores. Ya no se darán, por lo menos en el mundo desarrollado, industrias que puedan absorber las decenas de miles de trabajadores como lo hizo el sector del automóvil principalmente pero también todos los demás sectores que se engloban dentro del sector manufacturero. Porque, en definitiva, si durante esta dura crisis en EEUU se han perdido menos puestos de trabajo en este sector ha sido porque ya se habían perdido anteriormente y porque las industrias intensivas en mano de obra se habían desplazado a otros países donde ésta es todavía de bajo coste.

La pregunta es, ¿podrá el sector servicios absorber toda esta mano de obra sobrante y con sueldos que garanticen el suficiente poder adquisitivo para que no caiga el consumo que es, en definitiva, la madre del cordero para la salida de la crisis?

Laura Tremosa Coordinadora del Consejo de Redacción Automática e Instrumentación

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PERSONAS

Febrero 2010 / n.º 415

Antonio Carulla, director de Endress+Hauser España

“De esta crisis saldremos reforzados”

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campo es fundamental no a oferta de soluciosólo de cara a la operación nes de automatien planta, sino en cuanto zación y los servia la gestión corporativa y la cios están en la base de la transformación que se reducción de costes corpoviene llevando a cabo en rativos. La información de el sector de la automatizalas mediciones realizadas ción industrial, redefinienen planta es especialmendo funciones y abriendo te relevante en el nivel de nuevas posibilidades para gestión de la empresa, en los suministradores de la medida que permite instrumentación. En el optimizar la gestión de los marco de esta tendencia stocks de materias primas se inscribe la actividad de o de producto acabado en Endress+Hauser, cada vez caso de disponer de una más orientada hacia las herramienta de control soluciones de automatide inventario o bien dezación y la prestación de tectar fugas, pérdidas en servicios, precisamente energía, vapor, agua, etc. como medio para dotar de u optimizar una caldera, valor añadido a su oferta que son variables cuya La actividad de Endress+Hauser tecnológica, especializada corrección contribuye a cada vez está más orientada hacia en equipos de instrumenreducir costes. las soluciones de automatización tación. Además, el hecho De ahí que la estratede que en la actual coyungia de Endress+Hauser, y la prestación de servicios, tura muchas empresas den desplegada en torno a las precisamente como medio de prioridad a la reducción de soluciones y la realizacostes de producción y de ción de proyectos de autodotar de valor añadido a su oferta mantenimiento, eso sí con matización, signifique una tecnológica, especializada en obligación de mantener el salto cualitativo respecto equipos de instrumentación. nivel de calidad y segurial negocio tradicional, dad en los procesos, lleva basado en la oferta de a esas mismas empresas instrumentos de media externalizar servicios esción. Esto ha supuesto pecializados. Es en este punto donde trol de inventario; y valoran, además, para el grupo Endress+Hauser la que sea un proveedor especialista en se abren nuevas posibilidades para creación del denominado proceso la medición de energía térmica o en la oferta de soluciones de automa“P” (proyectos), mediante la definimedición de nivel en depósitos el que tización y de servicios, dos áreas de ción de un estándar específico que las realice. establece todos los procedimientos negocio que en Endress+Hauser La medición de los parámetros de de gestión de proyectos. El proceso experimentan mayores cuotas de “P” es responsable de la ejecución de crecimiento que el área de negocio tradicional de instrumentación, ya todos los proyectos de soluciones que que, como afirma Antonio Carulla, comportan instrumentos, ingeniería, “Antes del verano, muchas empresas están implemensoftware/hardware y servicios, así Endress + Hauser tando soluciones de automatización como de los grandes proyectos de lanzará al mercado una con el objetivo de reducir costes de instrumentación a escala internaproducción y de logística, y por esta cional. En 2009 hemos finalizado innovación importante: razón valoran más las soluciones llala implementación de este proceso el primer caudalímetro ve en mano que les puedan asegurar en España, así como la formación Coriolis a dos hilos, que un corto retorno de la inversión, como de nuestro personal. puede trabajar realmente por ejemplo nuestras soluciones de La recesión económica es ya un monitorización de energía o de conlugar común en el mundo empreen un lazo 4-20 mA.”

Febrero 2010 / n.º 415

sarial; sin embargo, el interés actual no se centra tanto en la constatación del hecho de la crisis como en las estrategias que las empresas ponen en marcha frente a las actuales circunstancias adversas. En este sentido, las declaraciones recogidas en Endress+Hauser son ilustrativas de cómo esta firma suiza enfrenta la coyuntura de la crisis. Endress+Hauser apostó por sus empleados, adaptando, optimizando y potenciando todos los procesos donde era necesario.

Creo que la crisis nos da también la oportunidad de mejorar nuestra profesionalidad, acercarnos todavía más a nuestros clientes, entender sus necesidades, apoyarles en sus retos e incrementar la calidad de nuestros servicios. También nos ha demostrado que la estrategia que teníamos desde hacía varios años de ofrecer a nuestros clientes algo más que instrumentos de medición, como servicios y soluciones, era la correcta.

Servicios de valor añadido Dentro del área emergente de servicios de valor añadido, Endress+Hauser lleva a cabo desarrollos de herramientas y alternativas a los procedimientos tradicionales, como por ejemplo en el ámbito de la calibración y, en particular, de las calibraciones de caudal en planta gracias al desarrollo de bancos de calibración móviles. Otro ejemplo es la tienda on-line, a disposición de los clientes de Endress+Hauser desde finales de 2009 y que, entre otras ventajas, facilita enormemente el proceso de pedido. Las ventajas son notables, desde la configuración inicial del equipo por el departamento técnico hasta la posterior formalización y envío del pedido, eliminando eventuales errores de transcripción. Por otro lado, la solución W@M para la gestión del ciclo de vida de los instrumentos basada igualmente en Internet, permite a los usuarios disponer de forma automática, sin esfuerzos de gestión y en cualquier momento, de toda la documentación sobre los instrumentos de su planta (manuales, certificados de calibraciones, listas de repuesto, informes de reparación, etc.).

PERSONAS

“Muchas empresas están implementando soluciones de automatización con el objetivo de reducir costes de producción y de logística, y por esta razón valoran más las soluciones llave en mano que les puedan asegurar un corto retorno de la inversión”

Desarrollos tecnológicos Entre los factores que marcan la competitividad dentro del mercado de la tecnología de medición destacan los que apuntan directamente a la minimización del mantenimiento, a la reducción del consumo energético, la facilidad de configuración y la conectividad, entre los más importantes. En este sentido, subraya A. Carulla, la facilidad de integración e interoperabilidad del instrumento en cualquier sistema de control es probablemente el aspecto más valorado del mercado. También la sencillez de la puesta en marcha y de su configuración, y a ser posible que no sea necesario ningún tipo de mantenimiento son puntos muy valorados. El uso de plataformas comunes entre varios principios de medición y un concepto modular también permiten simplificar el mantenimiento y reducir los costes.

Por otro lado, el consumo energético de los instrumentos, que en el pasado no era prioritario, ahora tiene peso en los planes de desarrollo.

Más concretamente, entre las líneas de desarrollo tecnológico de Endress+Hauser, destacaría la amplia oferta en cuanto a buses de comunicación (Hart, Profibus, Foundation Fieldbus, Wireless Hart, Modbus, Ethernet, etc.). También es destacable la plataforma Liquiline del transmisor multiparamétrico multicanal para medidas analíticas, junto con la tecnología Memosens para sensores. Nuestro interlocutor en Endress+Hauser precisa que Memosens representa una inno-

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vación importante en el mundo de la analítica tanto para el mercado del agua como para la industria de proceso. Memosens ha abierto la vía a sensores inteligentes (de pH, conductividad, oxígeno, turbidez, nitratos, amonio, etc.) “plug & play” con comunicación digital, diagnóstico avanzado y tarjetas de memoria en el propio sensor que hacen posible realizar todas las calibraciones en el laboratorio en lugar de en campo.

Respecto a los caudalímetros basados en el principio de Coriolis, que diversos estudios de mercado señalan como el segmento que gana mayor cuota de mercado, también en el caso de Endress+Hauser es la línea de productos que en los últimos cuatro años ha tenido mayor crecimiento. Tal como manifiesta A. Carulla, el principio de medida Coriolis ofrece muchas ventajas; es muy preciso, no depende de la conductividad del producto, no requiere tramos rectos antes del equipo y no necesita ningún tipo de mantenimiento, ya que no hay piezas en movimiento. Hoy en día, gracias a nuestra gama de caudalímetros Promass podemos ofrecer instrumentos para cualquier aplicación DN01 hasta DN 250, desde la industria farmacéutica, con certificación ASME BPE, hasta la industria de gas y petroquímica, con precisión de 0,05% y especificaciones de error planas, pasando por la química, con una gama de materiales de tubo muy amplia (904L, hastelloy, tántalo, zirconio, etc.). Por otro lado, una gran ventaja de los caudalímetros Coriolis es su aspecto multiparamétrico. Promass es el único equipo del mercado que permite medir con el mismo instrumento hasta cuatro variables: caudal másico o volumétrico, densidad, temperatura y viscosidad.

Antes del verano, Endress+Hauser lanzará al mercado una innovación importante: el premier caudalímetro Coriolis a dos hilos del mercado, que puede trabajar realmente en un lazo 4-20 mA. Carlos García

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SELECCIÓN DEL MES

Febrero 2010 / n.º 415

Productos

Solución completa para la tecnología del armario, la distribución de corriente, la climatización y la tecnología TI

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a base de esta arquitectura de sistemas , tal como la denominan desde Rittal,es la plataforma TS 8 de armarios y racks TI con su amplia gama de accesorios, que ofrecen elevada flexibilidad, sencillez y rapidez de montaje, escasas necesidades de estocaje, rápida disponibilidad y alta calidad.

Rittal dispone también de nuevas soluciones para la interface hombre-máquina, como el sistema de brazo soporte CP-C, con un diseño y una funcionalidad optimizados, y de fuentes de alimentación y soluciones de climatización, entre las que se encuentra el sistema UPS PMC 40, el sistema de instalación de distribución con ensayo de tipo Ri4Power y la nueva serie de refrigeradores Cool Efficiency.

La ingeniería y la interacción de todos los componentes de una solución completa generan un enor-

para un montaje rápido y seguro de la distribución de corriente, o como Rittal Therm, para el cálculo de soluciones de climatización eficiente de armarios, es posible diseñar todos los envolventes metálicos utilizados en instalaciones eléctricas, de electrónica y de telecomunicaciones.

Rittal, proveedor de sistemas para la ingeniería mecánica y de instalaciones, presentó en la EMO 2009 una arquitectura completa de sistema que incluye desde la tecnología del armario, la distribución de corriente y la climatización hasta la tecnología TI. Las herramientas de ingeniería, que aumentan la eficiencia de los procesos de planificación, juegan un papel clave. me potencial de ahorro durante el proceso de planificación de maquinaria e instalaciones. Utilizando los datos CAD gratuitos

de la biblioteca de piezas RiCAD 3D mediante soluciones de software como Rittal Power Engineering (con la nueva versión 4.1)

Acuerdo con Eplan Además, con la finalidad de obtener una visión general de los procesos de ingeniería, desde la mecánica y la electrónica hasta la automatización en entornos de armarios, Rittal ha unido sus propias herramientas de ingeniería con Eplan Cabinet y Eplan Engineering Center para ofrecer soluciones globales más potentes. Con estas herramientas, es posible utilizar los diferentes datos de ingeniería en todas las fases de diseño del producto y/o de la instalación. www.rittal.es

Nuevo termómetro infrarrojo con fibra óptica

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ptris, cuyos productos suministra en España Mesurex, ha ampliado su rango de productos de termómetros infrarrojos con la introducción del nuevo optris CT ratio 1M, un pequeño termómetro infrarrojo diseñado para la medida de temperaturas de metales oxidados, materiales cerámicos y ma-

teriales semiconductores que siempre estén en un ambiente hostil. Se trata de un pirómetro de fibra óptica que complementa todo el rango de temperaturas comprendidas entre 700ºC y 1.800ºC. Para aplicaciones localizadas en fundiciones, soldaduras y forja, puede ser usado en la producción

en continuo de fábricas donde se necesiten varios termómetros infrarrojos de estas características.

Su circuito electrónico produce dos medidas eléctricas distintas que dependen de la radiación de energía de la fuente a medir, siendo posible eliminar toda señal que aparezca a la vez en ambos canales. Su

pequeño cabezal mide 25 mm de diámetro y 70 mm de longitud, lo que permite instalarlos en lugares estrechos y pequeños. El

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Productos

Estabilidad a largo plazo, autoverificación y ajuste automático del punto cero

Medida de presión diferencial en salas blancas y su entorno Instrumentos Testo ha lanzado recientemente al mercado una nueva gama de transmisores de presión diferencial fabricada especialmente para cada situación específica dentro de una sala blanca o sus alrededores por lo que respecta a diseño y funcionamiento.

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a versión más especial de estos transmisores, el testo 6383, está creado para su instalación en la pared de una sala blanca, ya que su diseño frontal completamente plano permite empotrarlo en el panel de control de la misma. Los sensores piezoresistivos cubren el rango de medición hasta 10 Pa, libremente escalable hasta un 50% superior o inferior al rango de medición nominal, lo que significa un máximo de -5 a 15 Pa. El transmisor se integra sin problemas gracias a las salidas analógicas adaptativas.

Además de la presión

diferencial, el transmisor también dispone de la posibilidad de medición de temperatura y humedad.

Equipado con un sensor de humedad integrado y con un zócalo para la conexión de una sonda externa de la gama testo 6610, el escalado y el ajuste completo de este transmisor se pueden efectuar mediante el visualizador o mediante el software P2A para PC. Con estos dos métodos se pueden configurar directamente los parámetros, los ajustes en el punto n para presión, los ajustes en 1 y 2 puntos para humedad y los ajustes y análisis para

las salidas analógicas.

La estabilidad a largo plazo del sensor de presión queda garantizada gracias a

cabezal y la caja electrónica se conectan con un cable de fibra óptica, y todo el conjunto puede alcanzar una temperatura ambiente de 250ºC. Se pueden tomar temperaturas con una velocidad de respuesta de hasta 5 milisegundos. Con una resolución óptica de 80:1 y una extensa variedad de lentes que pueden variar el foco, utilizan un haz láser de guía que posibilita una área mínima de 1,3 mm²,

por lo que es muy preciso para medir temperaturas de pequeñas superficies.

Por el uso de la fibra óptica entre el cabezal y la caja electrónica, el Optris CT ratio 1M es insensible a las interferencias creadas por electromagnetismo (EMI) producido por la inducción de determinados procesos de calentamientos.

La caja electrónica permite directamente configurar el sensor, tiene un visor donde aparece la

temperatura y es posible tener salidas analógicas 0/4-20 mA y de 0-5/10V en su bornero principal, que sirve para transmitir datos a los controladores industriales.

Para la integración de la señal en una red Network, Optris incluye en todos los termómetros infrarrojos de la serie CT un interfaz Profibus DP como opción, que se puede colocar en su caja electrónica. También se ofrecen otras opciones,

■ Testo 6383: El diseño en panel asegura una la adecuación 100% a los requisitos de una sala blanca.

la función de ajuste automático del punto cero, una de las características más destacables de esta nueva gama de transmisores.

Testo 6381 y testo 6351 Por su parte, el Testo 6381, que se distingue por su resistente caja metálica, también resulta adecuado para la medición de presión diferencial en salas blancas (aunque instalado en la parte exterior) y otras áreas (por ejemplo, en procesos o la tecnología de secados).

Dispone de una gama de sondas de humedad conectables adecuadas para cada aplicación y opción de cálculo adicional de la velocidad o el caudal. Para finalizar, la versión testo 6351 se destina a su uso en aplicaciones relacionadas con la tecnología de la climatización de ambientes críticos. Su caja es de plástico y las prestaciones también incluyen el cálculo del caudal y la velocidad, variables típicas de este tipo de aplicaciones. Sin embargo, esta versión no dispone de conexión para sonda externa. www.testo.es

como el interfaz de USB, RS232, RS485 o Ethernet.

El software OptrisConnect es de fácil uso pues ofrece un gráfico y almacena temperaturas medidas en todos los canales así las características sobre el tiempo, su configuración y un potencial de la contaminación de la óptica del mismo sistema de medida, lo que se llama lente sucia. www.mesurex.com

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Productos

Menor volumen y aparellaje más simple y compacto

Nuevo variador regenerativo Las soluciones de accionamiento con este nuevo variador requieren hasta un 60% menos en cableado de alimentación y ocupan hasta un 40% menos en volumen que las soluciones convencionales.

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a nueva gama de variadores de frecuencia FR A741 de Mitsubishi Electric incorpora una función de freno regenerativo que conserva energía y reduce costes en aplicaciones de alto par como grúas y otros aparatos elevadores, bobinadoras, transportadores, máquinas de ensayo y separadores centrífugos. La función de regeneración posibilita también obtener sistemas de accionamiento de menor volumen y más económicos con aparellaje

The 7th

más simple y compacto, ahorrándose así tanto en volumen como en coste del armario eléctrico.

Este variador resuelve los tres problemas principales de los sistemas de accionamiento de motores eléctricos en aplicaciones de alto par y alta potencia: en primer lugar, que normalmente son proporcionalmente el elemento de mayor consumo energético; en segundo lugar, que ocupan un gran volumen; y por último, que requieren

una elevada capacidad de disipación térmica.

El sistema regenerativo o de recuperación de energía integrado en el variador FR A741 le permite al accionamiento realimentar energía de frenado a la red de suministro con pérdidas mínimas. Esta energía puede emplearse en otras aplicaciones, reduciéndose significativamente el consumo energético y los costes de explotación totales.

Además de ello, un sistema regenerativo genera menos calor que el generado con resistencias de frenado, lo que a su vez reduce el volumen ocupado y el consumo de energía, al no ser necesarios dispositivos de

refrigeración suplementarios.

Las interferencias de armónicos de red se suprimen eficazmente con la bobina de reactancia incorporada, y se dispone también de una opción de supresión suplementaria de armónicos para minimizar aún más las interferencias. www.mitsubishi.es

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Gestión y tratamiento del agua Automática e Instrumentación

Febrero 2010 / n.º 415

Gestión y tratamiento del agua

Un sector donde confluyen muchas tecnologías Las nuevas soluciones de control distribuido y una instrumentación cada vez más fiable ofrecen a las plantas de gestión y tratamiento del agua la posibilidad de conseguir elevados niveles de fiabilidad y calidad. El ahorro energético es hoy uno de los motores para nuevos desarrollos que, sin duda, se darán en el futuro

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l repasar las diversas tecnologías que inciden en el análisis, depuración y distribución del agua potable, a lo que debe añadirse también la desalación del agua del mar, se observa que en ellas se incluyen prácticamente todos los diversos dispositivos, soluciones y temáticas que constituyen el núcleo central del contenido de AeI. Por tanto, resulta difícil dibujar tendencias tecnológicas específicas que se observan en este sector, puesto que en gran medida no son más que las que se dan en el campo de la automatización, los sensores y las aplicaciones informáticas y que observamos también en aplicaciones estrictamente industriales.

Una buena muestra de que esto es así es el interés que en los últimos años se ha observado respecto a las diversas aplicaciones que inciden en el tratamiento del agua por parte de las grandes empresas de automatización.

Si nos referimos al análisis de las aguas, se constata que, igual que en otros procesos industriales, la tendencia es a descentralizar el proceso y a dotar de inteligencia al máximo número de elementos, así como la aplicación de buses de comunicación de forma que sea posible una mejora de la monitorización de los procesos continuos.

Es decir, múltiples sensores se conectan directamente a un bus, facilitando la comunicación en todos los sentidos, de forma que pueda accederse al valor de la presión, del

caudal o del nivel de pH, y además ayudar en tareas auxiliares pero de vital importancia como pueden ser las calibraciones y los ajustes de los niveles de los sensores. En este campo, las comunicaciones wireless encuentran su mayor aplicación.

En el caso de las aguas residuales, la medida continua de nivel, presión, caudal, oxígeno, pH, sólidos en suspensión, nitratos, amonios o fosfatos se ha convertido en un estándar en las plantas de tratamientos de las mismas.

Cabe señalar también que con el objetivo de dotar de una mayor fiabilidad al proceso, actualmente son los mismos sensores los que incorporan sistemas de autodiagnóstico, de forma que en caso que el sensor

no funcione o pueda proporcionar lecturas falsas, el mismo sensor avisará del mal funcionamiento.

También la gestión de alcantarillas Hablando de tendencias y dentro de las aplicaciones que buscan el máximo aprovechamiento del agua, nos encontramos con aplicaciones de control también para la gestión de alcantarillas. Se trata, por una parte, del mantenimiento de los canales y de la red de distribución y, por otra, de la utilización de estos canales para el almacenamiento intermedio del agua sobrante. Además, se mide la entrada de contenido orgánico y los sistemas aguas abajo se pueden mantener a casi nivel constante de

Gestión y tratamiento del agua Febrero 2010 / n.º 415

operación mediante la mezcla de distintas fracciones de aguas residuales de diferentes partes de la red de distribución.

Por otra parte, es evidente que para analizar y monitorizar un proceso como el de la depuración de las aguas fluviales es necesaria una gran cantidad de datos con el fin de extraer la información necesaria aportada por los sensores y actuadores. Es así que se han elaborado metodologías para dicha fiabilización de los datos que se reciben a través de sistemas de telecontrol de las redes de transporte de agua. En uno de los artículos que se incluyen a continuación se describe un caso concreto basado en una primera fase de validación de datos mediante diversos niveles de test y una segunda fase de diagnóstico. En el caso de un dato considerado no válido, se repone con una estimación basada en modelos que han sido desarrollados en la primera fase.

Las desaladoras, soluciones integradas Como es sabido, en el año 2004 el gobierno español puso en marcha el Programa Agua, en el que la desalación del agua del mar por ósmosis inversa ocupa un lugar protagonista.

Las plantas desaladoras de estas características exigen importantes inversiones; sin embargo, hay que decir también que a lo largo de la última década han ido disminuyendo sus costes, de manera que ha alcanzado una reducción que algunos valoran en un 50%.

La evolución en este campo se está dando fundamentalmente en tres aspectos: la eficiencia energética (evolución de la turbina Pelton a las cámaras isobáricas), el desarrollo de nuevas membranas y el pretratamiento. En los dos primeros es ya un hecho, mientras en el tercero se constata una evolución más lenta debido, principalmente, a que los precios de inversión son aún muy elevados, de forma que su viabilidad está en cuestión. En todo caso, la tendencia que se apunta con más fuerza es la microfilmación y ultrafiltración (pretratamiento).

Otra tendencia que se obser-

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va es la de utilizar unidades de producción cada vez mayores, es decir, mayores membranas (16 pulgadas), mayores dispositivos de recuperación de energía, etc.

También las desaladoras se benefician de los nuevos conceptos de control distribuido, sustituyéndose las grandes unidades de control por dispositivos compactos e inteligentes. En algunos de los artículos que se incluyen a continuación se muestran con detalle algunas de estas soluciones.

Sistemas expertos para aguas arriba Si hablamos de las tecnologías aplicadas a la gestión del agua, no podemos olvidar tampoco, especialmente en un clima como el nuestro, el control y gestión de las grandes avenidas. Es así que en los últimos tiempos se han desarrollado sistemas predictivos adaptativos para poder minimizar los efectos catastróficos de una crecida.

Unos sistemas de características similares se utilizan también para la optimización de plantas de tratamiento de aguas residuales con el objetivo de mejorar la calidad del agua y, lo que es muy importante, de su consumo energético.

Dos artículos entre los que se publican a continuación son dos interesantes muestras de aplicaciones reales en este sentido.

El ahorro energético como objetivo Al igual que en otras aplicaciones industriales, el ahorro energético constituye uno de los principales motores para la evolución tecnológica tanto si se trata de plantas de depuración como de plantas desaladoras y, muy especialmente, en el caso de estas últimas donde es precisamente su elevado consumo energético el principal handicap que se aduce para cuestionarlas.

Por una parte, se están aplicando en dichas plantas todas las soluciones que han venido desarrollándose en los últimos tiempos tanto en el campo de los sensores como, muy especialmente, en el de los accionamientos, con la instalación masiva de convertidores de frecuencia.

Por otra parte, en algunas de las desaladoras instaladas en España, se ha buscado la colaboración de la energía solar, lo que las hace ecológicamente más eficientes.

Finalmente cabe dar noticia como curiosidad de una ingeniosa solución, patentada por el escritor canario Vazquez Figueroa, en la que se propone un tipo de instalación híbrida que además de desalinizar produce energía (de la que ya hablamos desde estas páginas).

Se trata de aprovechar la energía nocturna que es más barata que la diurna para subir el agua salada a una montaña de unos 600 metros

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una cierta altitud muy próximas a la costa. En determinadas zonas de las islas Canarias parece que ello es posible.

de altitud. Durante la noche, se deposita esta agua en lo alto de la montaña y al día siguiente, el 80% de la misma se deja caer sobre una turbina generando una energía que puede inyectarse en la red eléctri-

ca al precio diurno. El otro 20 por ciento del agua que se ha subido a la montaña, se desala y se convierte en agua dulce y potable. Claro que para que el método funcione parece que es preciso tener montañas de

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A modo de resumen Las nuevas soluciones de control distribuido, la aplicación de las nuevas instrumentaciones de proceso, los sensores inteligentes y los accionamientos que permiten considerables ahorros energéticos, junto con la aplicación de sistemas expertos para la gestión y tratamiento de las aguas son, en este momento, las principales tendencias que se observan en este importante y variado sector que es la gestión y tratamiento del agua, un sector que todo hace pensar que seguirá creciendo y constituyendo un punto de mira para muchas empresas tecnológicas y motor de nuevos desarrollos.

Laura Tremosa

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Método aplicado en la red Ter-Llobregat (ATLL) en Cataluña

Fiabilizar datos en el telecontrol de redes de transporte de agua La red de agua potable de Aigües Ter Llobregat (ATLL) está utilizando una metodología para fiabilizar los datos recibidos por un sistema de telecontrol de una red de transporte de agua. Esta metodología está basada en una primera fase de validación de datos con 6 niveles de test y en una segunda fase que diagnostica el dato no válido y lo repone con una estimación basada en los modelos desarrollados en la primera fase.

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ada día los sistemas de telecontrol reciben centenares, miles y quizás millones de datos en tiempo real de múltiples sensores que sirven para monitorizar el estado de la red, detectar anomalías, tomar decisiones manuales o automáticas sobre la operación en tiempo real de las redes y crear off line informes de producción, consumo y eficiencia energética y económica de la red. Todo ello se sustenta en una información fiable de los datos recibidos que no siempre se produce, por lo que es fundamental que todos los datos sean analizados y validados y en caso de que no sean fiables, sustituirlos por unos datos bien estimados. A este proceso de validación y sustitución de los datos incoherentes se le denomina fiabilización o reconciliación de datos.

En una red de transporte de agua potable, como es el caso de la red de ATLL, que cubre la mayor parte de la red de Cataluña, con más de 100 municipios y cerca de 4,5 millones de habitantes, la información más destacada es la que proporcionan los caudalímetros de la red, que permiten conocer la cantidad de agua transferida a los municipios, así como la cantidad de agua producida en las estaciones de potabilización y la cantidad de agua transportada por la red. El análisis de los datos de los caudalímetros recogidos por el sistema de supervisión comporta un estudio de la calidad de los datos

■ Red de abastecimiento de agua potable en alta a los municipios de Barcelona y su entorno.

que sirve para distinguir los datos correctos de los datos erróneos o sospechosos, permite estimar los datos incorrectos y determina el intervalo de confianza de los datos y la imprecisión real de los caudalímetros, como paso previo para cualquier función on line u off line que se desee llevar a cabo. De todas formas, la metodología utilizada ne-

■ Proceso de validación de datos horarios.

cesita conocer otros sensores de la red, como niveles en los depósitos, posiciones de las válvulas o estado de las bombas para poder correlacionar estos datos con los caudales en la red. Esta metodología está siendo aplicada al estudio de la red de agua potable de Aigües Ter Llobregat (ATLL), que es la empresa pública del Departament de Medi Ambient

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i Habitatge de la Generalitat de Catalunya, encargada de prestar el servicio de abastecimiento de agua potable en alta a los municipios de Barcelona y su entorno.

Metodología para la validación de caudalímetros La validación de datos consiste en capturar los datos horarios de la base de datos operacional del sistema de telecontrol que permiten conocer el estado de la red (principalmente caudalímetros), de forma periódica (una vez al día) o mediante petición expresa del operador del sistema de telecontrol, analizar con diferentes niveles de test todos los datos del intervalo en cuestión y, del resultado obtenido, etiquetar los datos como datos válidos especificando los tests que han superado o como no válidos especificando el test de validación que no han superado y almacenarlos en la misma base de datos operativa del sistema de telecontrol.

El conjunto de test que deben pasar cada uno de los datos horarios del estado de la red está inspirado en los niveles de calidad de datos de las estaciones meteorológicas automáticas definidas en la norma UNE 500540.

Reposición de datos La reposición de datos erróneos se lleva a cabo estimando sus valores con los modelos desarrollados en el nivel 4 (serie temporal) (ver despiece adjunto) y en el nivel 5 (modelo padre-hijo) y, en particular, se lleva a cabo la media aritmética de los valores predichos por los modelos de validación superiores existentes.

Por ejemplo, si el caudalímetro no supera el nivel 4, se repone el valor no válido con la media entre el valor predicho por la serie temporal (nivel 4) y el valor predicho por el caudalímetro aguas arriba o aguas abajo (nivel 5).

Sin embargo, si los datos de dos caudalímetros interconectados no superan el nivel 5 de la coherencia espacial antes de reponer los datos, se debe diagnosticar cuál de los dos datos es el no válido y esto se realiza analizando el nivel 4 en sus series temporales. Si uno de los datos es

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Secuencia de tests de validación de datos • Nivel 0: Validación de que no ha habido durante este periodo de tiempo ningún fallo de comunicación. Se comprueba que si no ha llegado el dato es porque no ha habido cambio del valor de medida utilizando el polling periódico que existe entre el scada y cada estación remota conectadas a los instrumentos de campo.

• Nivel 1: Validación de los datos según sus límites máximos y mínimos. Se aplicarán los límites que sean más restrictivos (físicos o instrumentales). Cualquier dato fuera de los límites establecidos se considerará como un dato no válido.

• Nivel 2: Validación de la coherencia temporal del dato. En este nivel se compara la tendencia de la medida, calculando la diferencia entre dos datos consecutivos separados por una hora. Si la diferencia excede un valor prefijado, diferente para cada medida de caudal, se considera que el dato es no válido y no supera este test.

• Nivel 3: Validación de la coherencia interna de los datos. En este nivel de validación se tendrán en cuenta las relaciones físicas que existen entre diversas medidas efectuadas en la misma estación y en el mismo instante de tiempo. Por ejemplo: se compara si existe una correlación entre las medidas de caudal y las aperturas de las válvulas que están situadas en la misma tubería.

• Nivel 4: Validación de la coherencia temporal de la serie. Se calculará una serie temporal de cada variable física que será ajustada en tiempo real a medida que se reciban nuevos datos y se olviden datos anteriores y se comparará la predicción a una hora a partir de la serie temporal con el dato leído, si esta diferencia es superior a unos umbrales prefijados, el dato se considera no válido.

• Nivel 5: Validación de la coherencia espacial de los datos. Los valores de una misma variable medidos en el mismo tiempo en estaciones correlacionadas no pueden diferir demasiado las unas de las otras. Para contrastarlas se construirán modelos padres-hijos que permiten en una red de transporte como la de ATLL saber si hay coherencia entre caudalímetros separados físicamente pero que miden el mismo caudal.

• Nivel 6: Inspección visual. Se presentará el dato junto a un conjunto de indicadores que permiten al operador validar visualmente el dato.

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incoherente en el nivel 4 de su serie temporal, entonces este dato es el no válido, mientras que si el otro supera el nivel 4 de su serie temporal, entonces significa que este último dato es coherente y será útil para estimar con el modelo padre-hijo el dato no válido anterior. Para explicar este procedimiento se presenta el siguiente ejemplo ilustrativo.

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Ejemplo ilustrativo Se analizan dos caudalímetros en una misma tubería, por ejemplo el caudalímetro G4FT07901 mide el caudal aguas arriba y H4FT00301 mide el caudal aguas abajo (ver figura superior).

En la figura inferior izquierda se han representado 48 horas de los datos de los caudalímetros. El caudalímetro aguas arriba está representado por la línea negra y el de aguas abajo por la línea roja. En la figura inferior derecha aparece la relación entre los caudalímetros.

Al pasar el algoritmo de validación de datos se obtiene que los dos caudalímetros están validados hasta el nivel 6. Excepto los valores del domingo a la una de la madrugada.

Estos valores sólo se han podido validar hasta el nivel 3 para aguas abajo (rojo) y hasta el nivel 4 para

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■ Los dos caudalímetros interrelacionados del ejemplo

■ A la izquierda, representación de las leyes temporales de los dos caudalímetros. A la derecha, Scatterplot de los dos caudalímetros con datos validados hasta el nivel 4.

aguas arriba (negro).

El algoritmo de reposición detecta que el dato de aguas arriba ha superado el nivel 4, pero no el quinto. En cambio, el dato aguas abajo tan sólo ha superado el nivel 3. Así pues, el algoritmo de reposición tan sólo tiene que reponer el dato aguas abajo.

Bibliografía • Deltour, J.L., Canivet, E., Sanfilippo, F., Sau, J. (2005) Data Reconciliation on the Complex Hydraulic System of Canal de Provence. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, mayo/junio, págs. 291-297.

• Lozano Miguel A. y Remiro Jesus A. (2002), Clasificación de variables y reconciliación de datos en ingeniería de procesos, Revista Métodos numéricos para cálculo y diseño en ingeniería: Revista internacional, ISSN 0213-1315, Vol. 18, N.º 3, págs. 401-414.

• Norma AENOR 500540 sobre calidad de los datos de estaciones meteorológicas.

• Quevedo, J., Puig, V., Cembrano, G.; Aguilar, J., Isaza, C.; Saporta, D., Benito, G., Hedo, M., Molina, A.(2006) Estimating Missing and False Data in Flow Meters of a Water Distribution Network. A: Safeprocess 2006. 6th IFAC Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety of Technical Processes. IFAC, 2006, págs. 1249-1254. Beijing. China.

• Quevedo J., Blanch J., Puig V., Saludes J., Espin S. (2009), Metodología para determinar la eficiencia de redes de transporte de agua potable. Aplicación al caso de la red Ter-Llobregat (ATLL) en Cataluña, Revista Automática e Instrumentación, ISSN 0213-3113, N.º 408, págs. 44-49.

• Tsang, K.M. (2003). Sensor data validation using gray models. ISATransactions, N.º 42, págs. 9-17.

El valor que se repone en m3 es FT002 estimado (domingo 1h) = (predicción nivel 4 + predicción nivel 5)/2 = (22,46 + 21,36)/2 = 21,844.

Y, en general, esta metodología de reposición se aplica a todos los datos invalidados que no superen alguno de los test de validación.

Joseba Quevedo*, Jordi Blanch*, Vicenç Puig*, Jordi Saludes*, Jaume Roquet**, Santiago Espín** * Grupo de investigación SAC de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ** Aïgues Ter Llobregat (ATLL)

Agradecimientos Este artículo forma parte de un trabajo de investigación aplicada subvencionado por la empresa ATLL. Los autores desean agradecer también el soporte recibido al grupo de investigación SAC por parte de la Comissió de Recerca de la Generalitat de Catalunya (Grup SAC ref. 2009SGR1491) y por la CICYT (ref. HYFA DPI-2008-1999) del Ministerio de Educación del Estado Español.

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Predicción en tiempo real de crecidas de un río

Aplicación de modelos adaptativos predictivos expertos Para poder minimizar los efectos catastróficos de una crecida es imprescindible disponer de unas buenas predicciones de su dinámica.

Para realizar estas predicciones, las herramientas informáticas comerciales utilizan modelos hidráulicos basados en las ecuaciones de Saint-Venant. Como complemento de estos modelos se propone utilizar modelos adaptativos predictivos expertos (APE) que, entre otras ventajas, pueden facilitar notablemente el trabajo del técnico gestor de estas crecidas.

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l problema del agua en España se origina principalmente por la desigual distribución de las precipitaciones tanto en el espacio como en el tiempo, lo que reduce su disponibilidad. Fruto de esa irregularidad han surgido los efectos asociados de sequía e inundación y su control ha fomentado el desarrollo de importantes infraestructuras hidráulicas cuya seguridad es vital garantizar en situaciones de avenidas. Ante esta situación, y tras las trágicas inundaciones en el Norte y el Levante español al principio de la década de los ochenta del siglo pasado, surgió la necesidad de implantar en las Confederaciones Hidrográficas sistemas automáticos de información hidrológica (SAIH), que permitan disponer de los datos hidrológicos-hidráulicos en tiempo real y Sistemas de Ayuda a la Decisión (SAD) [1]. Con los datos proporcionados por el SAIH y con otros datos complementarios (previsiones metereológicas, reservas de nieve, etc) y, utilizando fundamentalmente modelos matemáticos estos sistemas SAD estiman la evolución temporal de los niveles y los caudales a lo largo de los diferentes ríos de una cuenca hidrográfica.

Para la predicción de avenidas en la Confederación Hidrográfica del Ebro, los técnicos de gestión de avenidas disponen de los sistemas del SAIH y del SAD. La herramienta

■ Fig. 1. Pantalla principal de hidrología de la red de aforos SAIH-Ebro.

fundamental para la predicción es el simulador del SAD. En él se integran varios modelos matemáticos y herramientas informáticas, entre los se pueden destacar los modelos hidrológicos NAM y ASTER encargados de modelizar la fase terrestre del ciclo del agua, incluida la fusión nival, y el modelo hidráulico de propagación MIKE11 encargado de modelizar la transmisión de los caudales de los ríos por la cuenca. Este modelo resuelve numéricamente las ecuaciones unidimensionales de Saint-Venant y además permite

distintas aproximaciones al fenómeno (régimen permanente, onda cinemática difusiva, ecuaciones completas, etc). La principal ventaja de estos modelos hidráulicos es que describen con buena precisión la física del proceso de transporte del agua al estar muy ligados a los principios físicos. La principal objeción es que el resultado obtenido en la predicción puede depender en gran medida de la estimación de los parámetros, la discretización de la geometría del cauce y las opciones de cálculo escogidas, de manera que

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el usuario del modelo con su elección tiene una gran responsabilidad en la validez de los resultados obtenidos [2]. Por otra parte, requieren elevados tiempos de cálculo, lo que hace que se usen para hacer predicciones con frecuencias del orden de bastantes horas (en el caso aquí considerado suelen ser de 1 día).

En este trabajo se propone sustituir los modelos hidráulicos de propagación por modelos más sencillos del tipo entrada/salida. Aun sabiendo que su capacidad para describir la física del problema va a ser inferior, el interés es explotar su sencillez y su capacidad de incorporar en tiempo real, con un período de operación corto, la información suministrada por el sistema de información sobre el estado de las cuencas y realizar predicciones de los niveles en situaciones de avenidas de forma autónoma. Existe bibliografía donde se utilizan modelos del tipo entrada/salida para la predicción de avenidas. Se ha descrito el uso de modelos univariables del tipo ARIMA [3], redes neuronales difusas [4], predicciones sobre modelos del tipo lluvia-escorrentía con modelos en espacio de estado utilizando el filtro de Kalman [5] y predicciones sobre modelos no lineales identificados a través de métodos basados en datos [6]. En este trabajo se explora el uso de modelos adaptativos predictivos expertos (APE) [7]. Estos modelos combinan un sistema de adaptación de parámetros con criterios basados en datos históricos y en la experiencia de los operadores de las cuencas para la predicción de avenidas de forma autónoma. Una vez ajustados, los modelos pueden operarse en forma automática mediante un proceso aplicado en tiempo real.

Cuencas y subcuencas objeto de este estudio Las inundaciones de mayor importancia que se producen en la cuenca hidrográfica del Ebro suelen ocurrir entre la estación de aforo situada en Ebro-Castejón (A002) y la estación situada en Ebro-Zaragoza (A011).

Por ello en este trabajo solo se van a mostrar las predicciones de niveles en estas dos estaciones de aforo,

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■ Fig. 2. Niveles en las estaciones de aforo SAIH-Ebro de la cuenca 1 en la avenida de febrero 2009.

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■ Fig. 3. Niveles en las estaciones de aforo SAIH-Ebro de la cuenca 2 en la avenida de febrero 2009.

para ello se han analizado las dinámicas de los ríos más importantes situados aguas arriba de Ebro-Zaragoza (A011). Estos ríos se han dividido en cuencas y subcuencas utilizando para cada una de ellas un modelo adaptativo predictivo experto adecuado. En la figura 1 se ve un plano general con las estaciones de aforos mas significativas de la red del SAIH de la cuenca hidrográfica del Ebro. En ella aparecen algunas

de las estaciones de aforo utilizadas como entradas y salidas de las distintas cuencas y subcuencas de este estudio.

La cuenca hidrográfica objeto de este estudio se dividió de la siguiente manera: • Cuenca 1. Representa un tramo del río Ebro de 124 kilómetros de longitud comprendido entre las estaciones de aforo Ebro-Miranda (A001) y Ebro-Mendavia (A120).

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donde g(k) y u(k) son los valores reales medidos de la salida y de la entrada en el instante k y anteriores, ai(k) y bi(k) son los parámetros del sistema en general desconocidos y variables en el tiempo, r(k) es el retardo del sistema en general variable en el tiempo, y D(k) representa la acción conjunta de las perturbaciones no medibles y el ruido de medida que actúa sobre el sistema en el instante k. Esta ecuación se puede escribir en forma compacta en la forma (2)

■ Fig. 4. Niveles en las estaciones de aforo SAIH-Ebro en la cuenca 3 en la avenida de febrero 2009.

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Este sistema tiene cuatro entradas (estaciones A001, A165, A074 y A281) y una salida en la estación A120. A su vez la estación A001 es la salida de una subcuenca con dos entradas, la A161 y la A188.

En la figura 2 se muestran la evolución de los niveles de la avenida de Febrero de 2009 registrada por las estaciones de aforo de la cuenca número uno.

• Cuenca 2. Representa un tramo del río Ebro de 74 kilómetros de longitud comprendido entre las estaciones de aforo Ebro-Mendavia (A120) y Ebro-Castejón (A002).

Este sistema tiene cinco entradas, las estaciones A120, A003, A004, A005 y la A253 y una salida la estación A002. A su vez la estación A003 es la salida de una subcuenca con una entrada la A071, la estación A004 es la salida de otra subcuenca con dos entradas la A069 y la A084 y la estación A005 es la salida de una tercera subcuenca con dos entradas la A065 y la A101.

En la figura 3 se muestran la evolución de los niveles de la avenida de febrero de 2009 registrada por las estaciones de aforo de la cuenca número dos.

• Cuenca 3. Representa un tramo del río Ebro de 137 kilómetros de longitud comprendido entre las estaciones de aforo Ebro-Castejón

(A002) y Ebro-Zaragoza (A011).

Este sistema tiene dos entradas, la estación A002 y la A260 y una salida la estación A011. A su vez la estación A260 es la salida de una subcuenca con una entrada la A290.

En la figura 4 se muestran la evolución de los niveles de la avenida de febrero de 2009 registrada por las estaciones de aforo de la cuenca número tres.

Modelos adaptativos predictivos expertos Cada una de las cuencas y subcuencas descritas en el apartado anterior se puede representar como un sistema del tipo entrada/salida de naturaleza no lineal, con ruido asociado a las medidas y frecuentemente con perturbaciones no medibles afectando a la salida. Estos tipos de sistemas se pueden describir con ecuaciones en diferencias con parámetros variables en el tiempo, de manera que estos parámetros respondan al carácter no lineal del sistema. Para el caso general de un sistema con una entrada y una salida se puede escribir (1)

donde Q(k) es el vector traspuesto con los parámetros del sistema, F(k-d(k)) es el vector de entradas y salidas y d(k)=r(k)+1 representa el retardo del sistema más el retardo introducido por la discretización temporal.

En cuanto al retardo del sistema, éste viene dado esencialmente por el tiempo que transcurre desde que se producen las lluvias hasta que los caudales resultantes, y por ende los niveles, llegan a las estaciones de aforo consideradas como salidas de los sistemas. Este tiempo depende de la morfología de cada cuenca (cauces, longitudes, pendientes, etc.) y de los elementos de regulación intermedios que tengan (embalses, compuertas, etc.) así como de la propia magnitud de la avenida. Con todo, en este trabajo se considera el retardo descrito por una cierta función lineal del nivel que se elige para cada cuenca a partir de datos históricos medidos en avenidas conocidas: (3) Se define ahora el modelo adaptativo que da la estimación a priori de la salida en k usando los parámetros estimados en k-1, es decir ai(k-1) y bi(k-1): (4) De igual forma se define la estimación a posteriori de la salida en k con los parámetros estimados en k: (5) El subíndice r indica la dimen-

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sión utilizada para los vectores de parámetros estimados y de E/S del modelo adaptativo, siendo esta dimensión r de orden inferior a las dimensiones reales del sistema n y m que en general son elevadas.

Se define ahora el error de estimación a priori de la siguiente manera: (6) Con este error se define el mecanismo de adaptación para el cálculo en k del vector de parámetros estimados. Este mecanismo de adaptación está detallado en [7] y tiene la forma de un filtro lineal recursivo con ganancia variable: (7) donde G(k) es el vector de ganancia variable cuya expresión es

(8) siendo B una matriz definida positiva.

Con los parámetros adaptados en k se define el error de estimación a posteriori como (9) Se utiliza un modelo predictivo con una estructura similar a la del modelo adaptativo (4). Con él se realizan, en cada instante k, después de la adaptación, las predicciones futuras para la salida del sistema en la forma (10) donde j=1, 2 ,....,d(k) representa el horizonte de predicción en k.

En este modelo predictivo el vector de parámetros tiene la siguiente estructura: (11) donde âi(k) y bˆ i(k) son los parámetros estimados adaptados por el mecanismo de adaptación en el ˆ (j) son unos instante k y y Âi(j) y B i nuevos parámetros calculados en

cada instante futuro j durante el horizonte de predicción. Estos nuevos parámetros multiplican a los adaptados, siendo pues una especie de factores de peso que pretenden compensar el hecho de que no puede haber adaptación paramétrica en los instantes futuros. En este trabajo se han definido unas reglas de lógica difusa que incorporan criterios hidrológicos basados en la experiencia de avenidas pasadas y que se omiten aquí por falta de espacio.

Implementación En una primera fase, se ha de construir un modelo para cada cuenca y subcuenca según el esquema del Apartado III. Esencialmente se ha de decidir el orden del modelo adaptativo y los valores iniciales de los parámetros âi y bˆ i, así como el retardo r(k). Para ello se analizaron cuatro avenidas ocurridas durante los años 2001, 2003, 2007 y 2008.

Como ejemplo se da la estructura del modelo para la cuenca 3, que tiene una salida (aforo A011) y dos entradas (aforos A002 y A260).

Tras el análisis de estos datos, el modelo adaptativo de estimación a priori para la cuenca 3 quedó de la siguiente forma:

con los parámetros iniciales

(12)

Para los dos retardos de esta cuenca se obtuvo la siguiente función dependiente del nivel de salida:

Calculada por interpolación cúbica basada en 5 puntos.

Calculada por interpolación cúbica con 3 puntos.

El modelo predictivo utilizado quedó en la forma

donde

(13) (14) es la salida medida en el instante k y con los parámetros (15) y de igual forma con

Validación de los modelos Para evaluar la validez de los modelos adaptativos predictivos expertos (APE) para la predicción de avenidas se analizará por separado la eficacia del mecanismo de adaptación y la precisión del modelo predictivo.

Todo esto se va ha realizar con los datos de la predicción de la avenida en el río Ebro ocurrida en Febrero de 2009 cuyas gráficas han sido mostradas en el Apartado II. Los datos de niveles de todas las estaciones de aforos son datos horarios proporcionados por el sistema SAIH y con ellos se realizan en cada hora k las predicciones para todas las estaciones de aforo que son salida de las cuencas y subcuencas descritas en el Apartado III. En este artículo solo se muestran los resultados de predicción para las dos estaciones de aforos más importantes del estudio, Ebro-Castejón (A002) y EbroZaragoza (A011).

La eficacia del mecanismo de adaptación se puede evaluar con los modelos adaptativos de estimación a priori y a posteriori y con sus errores de estimación respectivos. En la figura 5 se muestran para toda la avenida las estimaciones a posteriori y los errores para la estación EbroCastejón (A002).

La media de los valores absolutos de los errores de estima a posteriori para toda la avenida es de 0.009 mts.

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6 horas

12 horas

18 horas

24 horas

Ebro-Castejón

0.047

0.082

0.123

0.194

Ebro-Zaragoza

0.024

0.044

0.057

0.071

■ Tabla 1. Medias de los valores absolutos de los errores de predicción en metros.

48

■ Fig. 5. Estimación a posteriori y error de estimación a posteriori para Ebro-Castejón (A002).

■ Fig. 6. Estimación a posteriori y error de estimación a posteriori para Ebro-Zaragoza (A011).

Ebro-Castejón k=206 j=17 horas

Ebro Zaragoza k=253 j=28 horas

Ebro-Castejón k=580 j=27 horas

Ebro-Zaragoza k=611 j=32 horas

SAD

0.332

0.096

0.423

0.072

APE

0.043

0.074

0.082

0.061

■ Tabla 2. Medias de los valores absolutos en metros.

En la figura 6 se muestran las estimaciones y los errores a posteriori para toda la avenida para la estación Ebro-Zaragoza (A011). La media de los valores absolutos de los errores es 0.003 mts.

Estos resultados ponen de manifiesto la excelente capacidad de adaptación del mecanismo definido en (7-8).

Para analizar la precisión del modelo predictivo dado en (10-11) y (12) se utilizan dos criterios: (1) el primero analiza cómo se predicen los niveles máximos de la avenida; (2) el segundo analiza, para todas las predicciones inicializadas en el instante k, los valores medios de los errores absolutos de predicción en varios instantes j del horizonte de predicción.

En la figura 7 se muestra la predicción del nivel máximo realizada para Ebro-Castejón (A002) en k=588, los valores reales de nivel medidos y los errores para un horizonte de predicción j de 24 horas.

La gráfica muestra dos hechos significativos: (1) que el nivel máximo de la avenida en A002 se predice con una antelación de 22 horas en k=588; y (2) que durante todo el horizonte de predicción los errores son inferiores a 20 centímetros.

La figura 8 muestra la predicción del nivel máximo para Ebro-Zaragoza (A011) en k=605.

El nivel máximo de la avenida en A011 se predice con una antelación de 42 horas en k=605 con un error inferior a 5 centímetros. También se observa cómo durante todo el horizonte los errores de predicción son inferiores a 10 centímetros.

Para tener un criterio de evaluación del modelo predictivo para toda la avenida, se calculan las medias de los valores absolutos de los errores de predicción cometidos en varios instantes j de los horizontes de predicción para las predicciones inicializadas en cada k. Los resultados se muestran en la Tabla 1.

La figura 9 muestra para la estación Ebro-Zaragoza (A011) la gráfica con el valor de las predicciones para j=18 en cada k, el valor real del nivel medido en k+18 y el error de predicción.

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Comparativa de predicciones SAD-APE En este apartado se muestran unas gráficas para comparar las predicciones realizadas con los modelos adaptativos predictivos expertos (APE) y con las predicciones realizadas por el sistema SAD para esta avenida de Febrero de 2009. Hay que indicar que el sistema SAD no hace predicciones cada hora si no que los técnicos del sistema realizan las predicciones generalmente cada 24 horas. Por ello las predicciones del SAD que aquí se muestran son las realmente disponibles. La principal característica que se debe exigir a un sistema de predicción de avenidas es que sea capaz de predecir los niveles máximos de las avenidas, tanto en su magnitud como en su evolución temporal, con la mayor antelación posible. En el suceso de Febrero de 2009 se produjeron dos puntas de avenida con niveles máximos en las estaciones A002 y A011. A continuación se presentan las predicciones de estos picos con ambos sistemas.

En la figura 10 se muestra las predicciones realizada por el SAD para el primer nivel máximo de la avenida en la estación Ebro-Castejón (A002).

La gráfica muestra la predicción realizada el 27/01/2009 a las 15 horas y contiene 30 horas de predicciones y 17 horas de datos reales de niveles. Esta predicción del SAD se corresponde con la predicción en el instante k=206 de los modelos adaptativos predictivos expertos que se presenta en la figura 11. En esta figura se muestran 30 horas de predicciones y de datos reales de niveles, además de los errores de predicción.

La gráfica para el primer nivel máximo de la avenida en Ebro-Zaragoza (A011) con el sistema SAD se muestra en la figura 12. Fue realizada el 29/01/2009 a las 11 horas y contiene 32 horas de predicciones y 28 horas de datos de niveles reales. Esta predicción del SAD se corresponde con la predicción en k=253 de los modelos adaptativos predictivos expertos que se muestra en la figura 13. En ella se muestran

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■ Fig. 7. Nivel predicho para Ebro-Castejón (A002) en k=588.

49

■ Fig. 8. Nivel predicho para Ebro-Zaragoza (A011) en k=605.

■ Fig. 9. Nivel predicho para Ebro-Zaragoza (A011) en j=18 para cada k de la avenida.

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■ Fig. 10. Predicción SAD para Ebro-Castejón (A002).

Febrero 2010 / n.º 415

■ Fig. 12. Predicción SAD para Ebro-Zaragoza (A011).

50

■ Fig. 11. Predicción con modelos (APE) para Ebro-Castejón (A002) y errores de predicción.

■ Fig. 13. Predicción con modelos (APE) para Ebro-Zaragoza (A011) y errores de predicción.

32 horas de predicciones y datos reales de niveles y los errores de predicción.

En la figura 14 se presentan las predicciones del sistema SAD para el segundo nivel máximo de la avenida en la estación Ebro-Castejón (A002). Fue realizada el 12/02/2009 a las 5 horas y contiene 32 horas de predicción y 27 horas de datos reales de niveles.

La predicción correspondiente con los modelos adaptativos predictivos expertos es en k=580 y se muestra en la figura15. En la figura se presentan 27 horas de predicciones, 27 horas de datos reales de niveles y los errores de predicción.

En la figura 16 se muestra las predicciones del sistema SAD para la segunda punta de la avenida en la estación Ebro-Zaragoza (A011).

Fue realizada el 13/02/2009 a las 9 horas y contiene 32 horas de predicciones y de datos reales de niveles.

La predicción correspondiente con los modelos (APE) es en k=611 y se muestra en la figura 17 con 32 horas de predicciones, datos reales de niveles y errores de predicción.

Una forma objetiva de evaluar las predicciones de los niveles máximos de la avenida con ambos sistemas es mediante el cálculo de las medias de los valores absolutos de los errores cometidos por ambos

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■ Fig. 14. Predicción SAD para Ebro-Castejón (A002).

■ Fig. 16. Predicción SAD para Ebro-Zaragoza (A011).

sistemas en las predicciones mostradas desde la figura 9 hasta la figura 16. La tabla 2 muestra estas medias de los errores de predicción para cada uno de los horizontes de predicción j.

Conclusiones Los resultados que se muestran en este trabajo de la predicción de la avenida de febrero de 2009 con modelos adaptativos predictivos expertos confirman la posibilidad de utilizar estos modelos del tipo E/S para la predicción de la propagación de una avenida, de manera que sirvan estas predicciones como complemento a las predicciones realizadas con el sistema SAD y así el gestor de avenidas disponga de una mayor información para la toma de decisiones. Además esta metodología de cálculo aporta como ventajas añadidas las siguientes: • Los modelos APE, una vez ajustados los parámetros iniciales, no necesitan ninguna parametrización posterior adicional por parte del técnico gestor de avenidas.

• Dado que estos modelos utilizan únicamente niveles (y no caudales), sus predicciones no se ven afectadas por las variaciones que se pudieran producir en las tablas de aforos Nivel-Caudal de cada estación de aforo del río como consecuencia de una avenida importante que pudiera modificar la geometría del lecho del río y que por lo tanto modificara las

51

■ Fig. 15. Predicción modelos (APE) para Ebro-Castejón (A002) y errores de predicción.

Ventajas de esta metodología de cálculo • Los modelos APE, una vez ajustados los parámetros iniciales, no necesitan ninguna parametrización posterior adicional por parte del técnico gestor de avenidas.

• Dado que estos modelos utilizan únicamente niveles (y no caudales), sus predicciones no se ven afectadas por las variaciones que se pudieran producir en las tablas de aforos nivel-caudal de cada estación de aforo del río como consecuencia de una avenida importante que pudiera modificar la geometría del lecho del río y que, por lo tanto, modificara las tablas de aforos.

• En las crecidas de mayor intensidad se producen desbordamientos del río e inundaciones. Este caudal de inundación que sale del río entre dos estaciones de aforo, y que es siempre de magnitud desconocida, es origen de errores en las predicciones de los sistemas convencionales basados en modelos hidráulicos. En estas situaciones de inundaciones los modelos adaptativos predictivos expertos serán capaces de identificar las nuevas dinámicas de la avenida producidas por la inundación y así dar predicciones más precisas.

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tablas de aforos.

• En las avenidas de mayor intensidad se producen desbordamientos del río e inundaciones. Este caudal de inundación que sale del río entre dos estaciones de aforo, y que es siempre de magnitud desconocida, es origen de errores en las predicciones de los sistemas convencionales basados en modelos hidráulicos. En estas situaciones de inundaciones los modelos adaptativos predictivos expertos serán capaces de identificar las nuevas dinámicas de la avenida producidas por la inundación y así dar predicciones más precisas.

■ Fig. 17. Predicción modelos (APE) para Ebro-Zaragoza (A011) y errores de predicción

Referencias 52

• [1] Romeo, R.,Linares, A.,García, E. 2004. Control de avenidas en la cuenca del Ebro. II Jornadas sobre los sistemas de ayuda a la decisión ante problemas hidráulicos e hidrológicos en tiempo real, Zaragoza, (España).

• [2] Bladé, Ernest; Goméz, Manuel. Modelación del flujo en lámina libre sobre cauces naturales. Análisis integrados en una y dos dimensiones. Monografía CIMNE nº 97, Barcelona, Junio 2006.

• [3] Abrhard, R.J. y See, L., 2000, Comparing neural network and ARMA techniques for the provision of continuous river flow forecasts in two constrasting catchments, Hydrol. Process. 14,2157-2172.

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• [5] Scheider, S.Y., Young, P.C., Jakeman, A.J. 2001, An application of the Kalman Filtering technique for streamflow forecasting in the upper Murray basin, Math. And Computer Modelling 33, 733-743.

• [6] Young, P.C., 2003, Top-down and Data-Based Mechanistic modelling of rainfall-flow dynamics at the catchment scale, Hydrol.

Process. 17, 2195-2217.

• [7] Martín Sánchez,J.M; Rodellar, J. Control Adaptativo Predictivo Experto ADEX. UNED, Madrid, 2005.

J.V. Aguilar*, P. Langarita*, L. Linares**, J. Rodellar*** * Grupo de Automatización y Control. Confederación Hidrográfica del Ebro. Pº de Sagasta Nº 24-28, C.P. 50071, Zaragoza, España (e-mail: jvaguilar/plangarita/@chebro.org) ** Grupo de Automatización y Control. SICE. C/ Luis Bermejo Nº 9 1º, C.P. 50009, Zaragoza, España ( e-mail: llinares@uteebro.con) *** Grupo de Control, Dinámica y Aplicaciones. Departamento de Matemática Aplicada III. Universidad Politécnica de Catalunya. Campus Nord UPC, C2, 08034-Barcelona, España (e-mail: jose.rodellar@upc.edu)

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Optimización del funcionamiento

Un control adaptativo experto para una E.D.A.R. En el proceso biológico de una estación depuradora de aguas residuales (E.D.A.R.) se ha instalado un sistema basado en la metodología de control adaptativo predictivo experto ADEX con el fin de optimizar su funcionamiento, mejorando la calidad del agua y minimizando el consumo energético.

D

50

urante la última década se han construido en España y en otros países numerosas plantas depuradoras de aguas residuales, y en los años próximos están previstas muchas más para poder hacer frente a la normativa europea sobre el medio ambiente. El proceso de depuración es bien conocido en sus distintas fases mecánica, físicoquímica y biológica, pero en esta última las dificultades de control utilizando técnicas convencionales son considerables.

Los sistemas de control hasta ahora aplicados, basados en el uso de controladores PID, no pueden estabilizar satisfactoriamente los parámetros críticos del proceso de depuración biológica, dada la variabilidad del mismo, las perturbaciones que le afectan y su carácter interactivo. Todo ello repercute en detrimento del rendimiento de la planta y, particularmente, de la calidad del agua tratada y de la energía consumida en la depuración.

En consecuencia, se decidió instalar en el proceso biológico de una estación depuradora de aguas residuales (E.D.A.R.) de la Ciudad de Madrid, un sistema basado en la metodología de control adaptativo predictivo experto ADEX con el fin de optimizar su funcionamiento, mejorando la calidad del agua y minimizando el consumo energético.

Información sobre los principios de la metodología de control Adaptativo Predictivo Experto ADEX, el concepto de control optimizado que introduce y las plataformas que

permiten su aplicación industrial, puede encontrarse en AeI, núm.

397 (junio del 2008).

Descripción del proceso El proceso de depuración biológica de la E.D.A.R. considerada consta de seis balsas, de las cuales actualmente sólo 4 están en operación (1, 2, 5 y 6), siendo el caudal medio de cada balsa aproximadamente de 500 m3/hora. La depuración se realiza por el crecimiento en las balsas de una flora bacteriana que fagocita la suciedad creando un caudal de lodos, que se retiran por el fondo y parcialmente se reciclan por la parte superior, de forma proporcional al caudal de agua de entrada a las balsas. De esta forma, el exceso de población bacteriana se retira y se recicla al mismo tiempo, para mantener en las mejores condiciones su capacidad de depuración.

El aire que aporta el oxígeno a las balsas se conduce por un conducto común a las balsas en el que es inyectado a presión por una o hasta 4 soplantes. La acción de las soplantes es regulada mediante la posición del difusor. El mencionado conducto común alimenta de aire a presión cada una de las tuberías que originan el borboteo de aire desde el fondo de las balsas, que permite en definitiva mantener un nivel de oxígeno en las mismas. Válvulas de tipo mariposa se utilizan en la regulación del acceso de aire a presión a cada una de las mencionadas tuberías.

Cada balsa incluye una zona anóxica previa a una de aireación con una

parrilla de difusores de membrana, y dispone de un analizador de medida de oxígeno disuelto a la entrada y otro a la salida del reactor.

Estrategia de control optimizado ADEX La estrategia de control optimizado, que incluye un controlador ADEX para controlar el oxígeno de cada balsa manipulando la posición de la correspondiente válvula mariposa, y otro controlador ADEX para la presión de aire, es la siguiente: • Mantener la presión de aire en el nivel mínimo que permita un control satisfactorio del oxígeno en todas las balsas. Así se hace subir la presión cuando a pesar de que las válvulas estén muy abiertas durante cierto tiempo no se alcanza el valor deseado de oxígeno. Al contrario, se hace bajar la presión cuando las válvulas están por debajo de un cierto umbral y el nivel de oxígeno en alguna de las balsas excede a su consigna.

• Mantener las consignas del oxígeno en el nivel mínimo que garantice la calidad del agua tratada.

Resultados generales obtenidos Los resultados ilustrativos del rendimiento de control obtenido por el sistema previo basado en controladores PID y los resultados obtenidos al aplicar la estrategia de control optimizado ADEX, en ambos casos durante periodos de 24 horas y con cargas similares en el agua a depurar, se presentan en las gráficas adjuntas, que muestran la operación

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■ Señales de presión y caudal Balsa 1 bajo control PID

■ Control PID de oxígeno en balsa 1.

51 ■ Control optimizado ADEX de oxígeno en balsa 5.

de los distintos lazos de control y, particularmente, el valor de su consigna (SP) en rojo, variable de proceso a controlar (PV) en verde y acción de control (OUT) en azul.

Las señales de caudales tienen el color naranja y las señales de presiones son de color azul claro.

La figura superior izquierda representa para la balsa 1 la evolución del oxígeno, su consigna y la señal de control del lazo PID, que es la apertura de la correspondiente válvula mariposa que regula la entrada de caudal de aire hacia dicha balsa.

La figura superior derecha representa la evolución de la presión y del caudal de aire asimismo en la balsa 1, utilizando la misma escala de tiempos.

La figura inferior izquierda representa 24 horas de un día de control ADEX de oxígeno disuelto (línea verde) en la balsa 5. Se puede apreciar la mejora sustancial en la precisión del control del oxígeno disuelto, que se mueve en una banda muy estrecha alrededor de la consigna (línea roja). La línea

■ Control ADEX de oxígeno en balsa 1.

azul representa la apertura de la válvula mariposa y las líneas rosada y azul clara las respectivas señales de la consigna de presión y el valor actual de la presión.

La evolución de la presión es resultado de actuación de la estrategia de control optimizado, que intenta minimizar la presión con el fin de ahorrar energía, pero manteniendo siempre las condiciones que garantizan la calidad del agua. De acuerdo con esta estrategia, siempre que los oxígenos de las distintas balsas estén en una banda aceptable alrededor de sus consignas, el sistema de control optimizado tenderá a disminuir la consigna de presión.

Lógicamente al disminuir la presión, la señal de control de los controladores ADEX de oxígeno tenderá a abrir la posición de las válvulas mariposa de cada balsa, para mantener el oxígeno deseado, alcanzándose este objetivo con un gasto menor de energía. Puede ocurrir que una de dichas válvulas llegue a la apertura completa y,

en ese caso, el oxígeno de la balsa correspondiente estará controlado por la presión directamente en tanto que no se aleje más de un cierto umbral de su consigna.

En estas condiciones, la presión alcanza el valor mínimo para el control satisfactorio del oxígeno en todas las balsas y la energía consumida en el conjunto de las mismas es mínima. La figura inferior derecha, que muestra el control de oxígeno en la balsa 1, es justamente ilustrativa del tipo de comportamiento previamente descrito. Como la balsa 1 es la primera en línea, le entra menos aire que a las demás balsas con la misma apertura de válvula. Por lo tanto, la válvula de la balsa 1 tiende a mantenerse muy abierta o con apertura máxima durante la operación. Aun así, la consigna de presión sigue bajando a lo largo de la mañana y más tarde empieza a subir para mantener el oxígeno en un umbral aceptable por debajo de su consigna cuando la válvula está completamente abierta.

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■ Control ADEX de oxígeno en balsa 2.

52

La figura superior izquierda muestra un control igualmente satisfactorio del oxígeno en la balsa 2, pero con un comportamiento dinámico distinto, como puede observarse en la evolución de la válvula de esta balsa, que prácticamente siempre se mantiene alrededor del 50% y alcanza el 90% alrededor de las 14:00 horas.

La figura superior derecha representa la evolución de las señales de oxígeno, actuaciones de válvulas de todas las balsas en operación, y la presión de aire con su consigna.

En la figura inferior izquierda podemos observar 10 horas de operación de la balsa 5. Las primeras 5 horas bajo control optimizado ADEX y las segundas 5 horas bajo control PID. Es evidente que el control ADEX reduce significativamente las oscilaciones de la señal de oxígeno. Asimismo, se reducen las actuaciones de la válvula y como consecuencia las oscilaciones de presión en el conducto de aire. La figura inferior derecha representa el control de todas las balsas en operación durante las 10 horas consideradas en la figura inferior izquierda.

■ Control ADEX de oxígeno en balsa 5.

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■ Control ADEX de oxígeno en todas las balsas en operación.

Análisis comparativo del rendimiento de control La mayor estabilidad y precisión en el control de las distintas balsas del proceso biológico queda cuantitativamente reflejada en las desviaciones estándar de la variable de oxígeno en cada una de ellas. La tabla superior de la página siquiente presenta comparativamente las mencionadas desviaciones tanto bajo control PID como bajo control ADEX en las cuatro balsas en operación.

Puede observarse que la desviación estándar de la variable de oxígeno bajo control PID es significativamente mayor que bajo control ADEX, siendo el menor factor de mejora de 2.13 en la balsa 1 y el mayor de 6.05 en la balsa 6.

Estimación comparativa de los consumos energéticos En el caso que no se pueda medir el consumo de energía eléctrica de las soplantes, hay que hacer una estimación del consumo de energía a partir de las señales de presión y caudal en cada una de las balsas.

En termodinámica, el diferencial de trabajo que realiza un gas se calcula de forma siguiente:

siendo W la energía consumida, p la presión y V el volumen.

De dicha fórmula podemos derivar una expresión para definir la potencia:

siendo P la potencia y ΦV el caudal.

Para obtener la energía consumida integramos la potencia a partir de un instante inicial:

De dicha expresión se deduce que para obtener el valor de energía consumida necesitamos integrar el producto de los valores de presión y del caudal de aire con el tiempo.

Aplicando este método sobre los datos presentados en las gráficas de la sección anterior, obtenemos los resultados de consumo energético para cada una de las balsas, que se presentan en forma comparativa entre el control PID y el control ADEX en la tabla inferior de la página siguiente.

■ Control ADEX de oxígeno en todas las balsas en operación.

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Como se puede observar, el control optimizado ADEX, además de mantener un control más preciso y estable del oxígeno en las balsas, logra bajar considerablemente el consumo de energía en las mismas (potencia aplicada). En concreto, el ahorro energético obtenido varía entre el 17.74 % en la balsa 1 y el 43.18 % en la balsa 2, siendo la media del ahorro energético en todas ellas del 27.03%. Los consumos presentados se han ratificado en los días posteriores. Si consideramos un precio para la energía de 0,1 euros/kWh, el ahorro proyectado de ADEX podría ser superior a 50.000 euros anuales.

Medición real de los consumos energéticos y otras mejoras Con el fin de medir los consumos reales se ha instalado un contador de energía en el cuadro eléctrico del turbocompresor en operación. Se han realizado dos series de pruebas: una semana con control ADEX y una semana con control PID. En la primera serie de pruebas la consigna de oxígeno tenía el valor de 1.4 ppm y en la segunda de 2 ppm. Las lecturas de contadores se normalizaron a los valores de demandas biológicas de oxígeno (DBO) obtenidas con el análisis. Las pruebas dieron resultados de ahorros entre 15.3% y 23.1% y mejoras de eliminación de nitratos entre 8.27% y 10.95% del control optimizado ADEX con respecto al control PID. Por lo tanto, los consumos medidos confirman la estimación previamente realizada.

Además de la mejora previamente cuantificada en nitratos se ha podido constatar la drástica reducción de las filamentosas en el agua tratada.

Bibliografía

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Desviaciones estándar de señales de oxígeno PID

ADEX

Factor de mejora con ADEX

Desviación estándar de la señal de O2 Balsa 1

0.3974

0.1863

2.13

Desviación estándar de la señal de O2 Balsa 2

0.6632

0.2528

2.62

Desviación estándar de la señal de O2 Balsa 5

0.5221

0.1432

3.65

Desviación estándar de la señal de O2 Balsa 6

0.9138

0.151

6.05

Resultados comparativos de consumo de energía Balsa

Potencia media [kW] aplicada bajo control PID

Potencia media [kW] aplicada bajo control ADEX

Ahorro con ADEX [%]

Balsa 1

51.36

42.25

17.74

Balsa 2

64.55

34.97

43.18

Balsa 5

67.63

52.28

22.70

Balsa 6

54.47

41.98

22.93

Total

235.01

171.489

27.03

53 Conclusiones A pesar del carácter extremadamente complejo, cambiante y desconocido del proceso, y de las perturbaciones aleatorias y discontinuas que sobre él actúan, la aplicación de un sistema de control optimizado ADEX al proceso biológico de una E.D.A.R. se ha traducido en los siguientes resultados prácticos: • El sistema de control optimizado ADEX ha estabilizado las variables del proceso en sus consignas, una de las consecuencias directas y más importantes de un control de oxígeno más preciso y estable, como el alcanzado, es la mejora de la calidad del agua tratada.

• Martín Sánchez, J.M. (2000), Adaptive Predictive Expert Control System, Solicitud de Patente Internacional No. PCT/IB00/01368, publicada por la World Intellectual Property Organization, 4 de enero de 1001. Aceptada y publicada en los EE.UU. y Europa.

• Martín Sánchez, J.M., Rodellar, J. (2005), Control Adaptativo Predictivo Experto: Metodología, Diseño y Aplicación, UNED, Madrid, España.

• ADEX, S.L. (2008), ADEX Control & Optimization Platform-User Manual (2009), Adaptive Predictive Expert Control. ADEX S.L., Madrid, España.

• El control más preciso y estable de las variables del proceso y la estrategia de optimización ha resultado en una reducción del consumo normalizado al DBO que varía entre el 15-23 % según el oxígeno disuelto (OD) mantenido en el reactor.

• Este control más preciso, sobre el OD de las balsas ayuda en gran medida a optimizar los procesos de eliminación de nutrientes. El control del oxígeno disuelto recirculado internamente en las balsas de desnitrificación es mucho más estable, mejorando el rendimiento de éstas.

• Asimismo, el control estable de OD en el licor mezcla favorece la estabilidad del ecosistema microbiano, lo que ayuda en gran medida a controlar las poblaciones de bacterias no deseables en el proceso, en especial las filamentosas.

Nevado Reviriego UNED/ETSI Industriales P. Polo Cañas Acciona Agua R. Requena Pérez UNED/ETSI Industriales

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Bombas inteteligentes

Convertidores para aplicaciones con agua y aguas residuales Con unas posibilidades de ahorro energético de hasta el 50%, una importante reducción en las emisiones de dióxido de carbono (CO2) y un retorno de la inversión que suele rondar por dos años, el futuro de los accionamientos inteligentes de velocidad variable es más que favorable.

E

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l cambio climático, el aumento paulatino en la demanda de agua como consecuencia del crecimiento urbano a nivel global y las obligaciones jurídicas resultantes de la Directiva Marco del Agua de la UE, han convertido el sector del agua en un atractivo campo para el desarrollo de tecnologías que pueden contribuir a reducir costes y a minimizar el efecto del cambio climático. Ante este escenario, la demanda de equipos inteligentes para el control de procesos se ha disparado dentro de este sector. Las bombas inteligentes continuarán con su trayectoria ascendente gracias a su papel como principales impulsores del futuro del sector de las bombas en Europa, particularmente en el sector hidráulico y de tratamiento de aguas residuales.

En esta tesitura, los accionamientos deben responder a diferentes tipos de demandas, entre las que se encuentran una conectividad mejorada, un menor consumo de energía o un periodo de mantenimiento optimizado, y ser capaces de reaccionar de forma inteligente ante problemas reales, e incluso llegar a prevenirlos, si es posible, antes de que se produzca algún daño.

El creciente uso de los accionamientos de velociadad variable, sobre todo de accionamientos inteligentes para el control de bombas, es el primer paso hacia el cambio de una práctica generalizada, como es la utilización de válvulas de control para gestionar el caudal de los fluidos. De esta forma, gracias a su

menor consumo energético y a sus mínimos costes de mantenimiento, es posible reducir drásticamente el coste total a lo largo de la vida útil de los sistemas de bombeo controlados mediante convertidores.

Además, los accionamientos de velocidad variable aportan otros beneficios: arranques y cambios de producción más uniformes; control más preciso durante el funcionamiento ininterrumpido; y diagnóstico inmediato de los potenciales problemas del sistema antes de que afecten a la calidad del producto o al funcionamiento del proceso.

Beneficios que aportan Tomemos como ejemplo la función antiatascamiento que incorporan en la actualidad la mayoría de los accionamientos. Uno de los habituales problemas a los que se enfrentan las compañías de aguas es el atascamiento, es decir, la obstrucción de las ruedas de paletas de las bombas.

Este inconveniente es responsable de miles de horas de mantenimiento en las estaciones de bombeo y de tratamiento de aguas residuales de todo el mundo. La limpieza manual es una tarea costosa y desagradable que requiere un equipo de mantenimiento e incluso en ocasiones el uso de una grúa.

El periodo de mantenimiento puede prolongarse durante días, por lo que los sistemas de apoyo se ven sometidos a una presión suplementaria. Un fallo total del sistema puede ocasionar vertidos con graves consecuencias para el medio ambiente y la salud, importantes costes de limpieza y el incumplimiento de la legislación vigente.

El sistema antiatascamiento evita la obstrucción de las bombas y de las tuberías mediante la puesta en marcha de una secuencia de avances y retrocesos en la bomba, con el objetivo de limpiar la rueda de paletas.

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Severn Trent Water (STW), del Reino Unido, ha sido una de las primeras compañías en adoptar esta tecnología, gracias a la cual ahorra varios cientos de euros a la semana en el mantenimiento de la bomba.

La compañía ha instalado cuatro bombas sumergibles para aguas residuales en su planta de tratamiento de Worcester, que bombean agua sin tratar desde un nuevo tanque de aguas negras. STW sufría atascos en las bombas de aguas residuales causados por los desechos que quedaban adheridos en la rueda de paletas. ABB sugirió la instalación de su software antiatascamiento.

En cuestión de minutos, el ciclo de limpieza elimina los residuos acumulados alrededor de la voluta de la bomba, lo que evita su entrada en ésta y, por lo tanto, que se bloquee cuando acelera desde parado para alcanzar su velocidad nominal de funcionamiento.

Un accionamiento especial para el control de bombas La más avanzada tecnología aplicada a accionamientos inteligentes también puede mejorar el ciclo de vida útil de la bomba. La idea de los accionamientos para aplicaciones específicas es una tendencia en alza según la consultora especializada en estudios de mercado IMS. Este tipo de convertidores permiten al usuario reducir los costes totales mediante periodos de arranque más cortos, menores costes de integración y la mejora de la productividad de la maquinaria.

Por otro lado, ARC estima que el suministro de convertidores de CA de baja tensión para el mercado mundial de aplicaciones con agua y aguas residuales supuso en 2007 439 millones de dólares, y que crecerá hasta alcanzar los 700 millones en 2012.

Las bombas constituyen la aplicación más frecuente de los accionamientos de velocidad variable.

Todas las bombas tienen requisitos específicos, desde el cálculo del caudal hasta el control de nivel, y todos ellos pueden resolverse gracias al software más novedoso disponible en la actualidad. Una de las aplica-

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■ ABB ha diseñado un accionamiento especial para responder a la creciente demanda de control de bombas de par al cuadrado para sistemas con una o varias bombas.

ciones más típicas que pueden sacar provecho del control inteligente de bombas son las estaciones de bombeo de agua, pues muchas de ellas requieren funciones tales como el antiatascamiento, el control de nivel o la prioridad entre bombas.

Control de nivel y prioridad entre bombas El control de nivel tiene como objetivo controlar el llenado o el vaciado de los tanques de almacenamiento de aguas residuales o pluviales contaminadas con suciedad, arena, basura y otros desechos. La acumulación de sedimentos en las paredes de los tanques se intenta evitar mediante la variación al azar del nivel del agua dentro de un intervalo predefinido. El arranque agresivo y con una alta aceleración crea un efecto desagüe que ayuda a evitar atascos y minimiza el consumo de energía, pues fuerza a las bombas a operar dentro de unos márgenes de funcionamiento favorables.

Por su parte, el control de la prioridad entre bombas equilibra el tiempo de funcionamiento de éstas para posibilitar la planificación de su mantenimiento. Es adecuado para sistemas en que el consumo varíe en función de la demanda. Por ejemplo, es posible programar el accionamiento para que ponga en marcha las bombas de mayor capacidad durante el día y las pequeñas por la

noche. De esta forma, resulta más sencillo planificar el mantenimiento y se potencia la eficiencia energética al hacer que las bombas funcionen más cerca de su punto de máxima eficiencia.

Ahorro de energía y mantenimiento El ahorro de energía y la reducción de los costes de mantenimiento siguen siendo dos de las razones principales para el uso de accionamientos en sistemas de bombeo.

Normalmente, los costes asociados al ciclo de vida útil de un sistema de bombas depende del intervalo de potencia y del periodo en servicio.

No obstante, los costes típicos en los sistemas de bombas de entre 50 y 100 kW se deberán a la energía (un 70-80%) y al mantenimiento (un 20-30%).

A lo largo de un periodo de 20 años, los costes energéticos y de mantenimiento combinados pueden llegar a superar en 10 veces el precio inicial de adquisición de la bomba.

Dos de las causas más comunes de pérdida de eficiencia en sistemas de bombas son su sobredimensionamiento y las válvulas de regulación.

Un rendimiento deficiente de la bomba puede tener como resultado periodos fuera de servicio, daños colaterales del equipo y altos costes de mantenimiento.

En los sistemas de bombeo con-

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supone la forma más eficiente, desde el punto de vista energético, de operar las bombas en paralelo.

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trolados mediante convertidor también es posible accionar la bomba a velocidades superiores a las velocidades de giro nominales. En circunstancias normales, el motor se ha diseñado para permitir el funcionamiento en un escalón de potencia superior. De esta forma, es posible hacer funcionar la misma bomba controlada mediante accionamiento en un rango de potencia más elevado que el de las bombas controladas de forma binaria. Este tipo de funcionamiento permite optar por una bomba con unas especificaciones de potencia menores y al mismo tiempo ahorrar en los costes de inversión iniciales. Esto es factible en sistemas en que los picos en los caudales se producen muy ocasionalmente.

El ahorro energético de los accionamientos se ha documentado ampliamente, y suele oscilar entre el 20 y el 60 por ciento, cifra que se puede alcanzar rápidamente en aplicaciones de bombas controladas mediante velocidad. Actualmente, y como parte de la inteligencia integrada en el accionamiento, los fabricantes incluyen características tales como el optimizador de energía, que mejora la eficiencia energética total del sistema de bombeo. Los contadores de energía integrados posibilitan el seguimiento de todo el ahorro de la energía utilizada y ahorrada en kWh, en moneda ($ o €) o en volumen de emisiones de CO2.

Control de caudal y de presión El uso de los accionamientos para el control de la presión y del caudal reduce las necesidades de energía eléctrica. Por ejemplo, una estación de carga de presión suministra agua directamente al sistema de distribución con el objetivo de mantener una presión constante en las tuberías. Con el control uniforme del accionamientos no hay golpes de presión que causen ruido, erosión o fugas en las tuberías.

Los accionamientos en paralelo permiten que el sistema funcione con una redundancia del 100%. Si aparece un defecto en una de las bombas, motores o accionamientos, los otros seguirán funcionando sin interrupción. Las estaciones de bombeo a veces se encuentran en ubicaciones remotas, de modo que las actividades de servicio pueden llevar algún tiempo. Con la redundancia, la estación de bombeo funciona sin problemas y disfruta de un tiempo de inactividad mínimo.

El tiempo de funcionamiento de las bombas puede estabilizarse con la función de prioridad, para asegurarse de que el desgaste mecánico de todas las bombas sea uniforme.

Cuando funcionan diferentes bombas en paralelo de forma conjunta y el caudal requerido es variable, la función denominada control multibomba mantiene estable las condiciones del proceso, lo que optimiza la velocidad y el número de bombas necesarias. Esta función

Función sleep & boost de llenado nocturno de tuberías Otra función relacionada con la presión es la conocida como sleep & boost (dormir y reforzar) de llenado para las noches.

Generalmente, el control PID estándar puede permitir que una bomba funcione a velocidades excesivamente bajas de forma indeseada durante largos periodos de tiempo.

Este hecho puede provocar problemas de índole mecánica en ciertos tipos de bomba, y como norma unas pérdidas energéticas derivadas de que la mayoría de las bombas no generan un calor o un caudal significativo a bajas velocidades.

Sin embargo, la función sleep & boost deja que el convertidor “se vaya a dormir”, lo que significa que la salida del convertidor se apagará y la bomba se para, lo que resulta adecuado para sistemas de bombeo de agua limpia durante la noche, momento en que se reduce el consumo de agua. Si la presión del sistema desciende por debajo de un nivel establecido, esta función detecta el giro lento y acciona la bomba para reforzar la presión en las tuberías o el nivel de agua del tanque antes del apagado. La presión se monitoriza en todo momento y el bombeo se reinicia cuando la presión cae por debajo del nivel mínimo, lo que alarga el tiempo de reposo de la bomba y ayuda a ahorrar energía. Además, se evitan arranques y paradas innecesarios, y ayuda a limpiar a chorro las tuberías.

Otra característica que ahora integran los accionamientos es el cálculo del caudal. Esta función pone a disposición del accionamiento una rutina de caudalímetro que permite controlar el volumen bombeado por el accionamiento sin necesidad de componentes adicionales. Se trata de una útil función en sistemas en los que se necesitan datos sobre el caudal total durante un periodo concreto.

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Canal experimental en el Laboratorio de Modelos Hidráulicos de Barcelona (Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos-UPC) Tecnología: Grupo Flumen del Departamento de Ingeniería Hidráulica, Marítima y Ambiental y el Grupo de Control Dinámica y Aplicaciones del Departamento de Matemática Aplicada III

Una instalación en la Universidad Politécnica de Catalunya para la automatización de canales de riego Se ha construido un canal experimental en el Laboratorio de Modelos Hidráulicos de Barcelona de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Catalunya. Financiado a través de aportaciones del Ministerio de Ciencia e Innovación, ha sido desarrollado por el Grupo Flumen del Departamento de Ingeniería Hidráulica, Marítima y Ambiental y el Grupo de Control, Dinámica y Aplicaciones del Departamento de Matemática Aplicada III, en el marco de una línea conjunta de investigación sobre control y gestión de canales de riego.

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■ Vista lateral del canal PAC-UPC.

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a modernización de los usos del agua de riego, y en concreto de la gestión de los canales que la transportan, es un objetivo estratégico en muchas zonas del mundo.

La agricultura es el principal consumidor de agua en muchos países (del orden del 80% del agua en el mundo). Se ha estimado que sólo el 30% del agua que se transporta llega a los usuarios agrícolas finales. Es claro, pues, el interés por aumentar la eficiencia en el transporte y la distribución del agua dentro del objetivo general de mejora de la gestión de un recurso fundamental en nuestro planeta como es el agua.

Una de las medidas que se han propuesto en esta dirección es la introducción de distintos niveles

■ Compuertas de control.

de automatización en la operación diaria de los canales. Esto comporta esencialmente la instalación de sistemas de control capaces de operar automáticamente las estructuras de regulación existentes (generalmente compuertas o algunas tomas por bombeo) utilizando medidas del estado del canal en tiempo real para cumplir unos objetivos de servicio: que se pueda suministrar en cada una de las tomas del canal la cantidad de agua deseada y en el instante preciso, ni más ni menos, ni antes ni después. Todo ello se complementa con el objetivo adicional de mantener el nivel deseado aguas abajo de cada tramo de canal lo más constante posible para minimizar los ciclos de secado y mojado de

las paredes del canal que a la larga suponen un deterioro del material, usualmente hormigón, empleado en la construcción de los canales.

Aparte de la instalación de compuertas individuales para regular niveles próximos, el potencial que ofrecen los sistemas de control más completos apenas se ha explotado en proyectos y realizaciones prácticas. Esto puede ser debido a que la introducción de nuevas tecnologías en cualquier área es lenta y muchas veces los usuarios finales desconfían de procesos que no ven aplicados y no tienen la percepción de que la automatización aportará beneficios económicos y sociales de una manera clara. Existe una comunidad científico-tecnológica

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■ Ejemplo de implementación de una estrategia de control.

que investiga y desarrolla modelos matemáticos y numéricos, algoritmos de control y equipamientos, casi siempre con la implicación de de diversas disciplinas, y que intenta acercar la investigación a la aplicación práctica. Un camino propuesto en años recientes es la validación de las nuevas propuestas en canales experimentales.

En este contexto, se ha construido un canal experimental en el Laboratorio de Modelos Hidráulicos de Barcelona de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Catalunya. Financiado a través de aportaciones del Ministerio de Ciencia e Innovación, ha sido desarrollado por el Grupo Flumen del Departamento de Ingeniería Hidráulica, Marítima y Ambiental y el Grupo de Control Dinámica y Aplicaciones del Departamento de Matemática Aplicada III, en el marco de una línea conjunta de investigación sobre control y gestión de canales de riego.

Esta instalación está diseñada para poder comprobar, de manera directa y antes de la implementación en un canal real, el comportamiento y los beneficios de un sistema de control en un canal de riego probando distintas estrategias y metodologías. Si bien no es un canal de riego a escala real, incorpora dispositivos de medida, adquisición de datos, control y actuación con prácticamente los mismos problemas de una instalación de campo.

Se pretende así hacer evaluaciones

de los sistemas de control en escenarios de operación realistas.

La instalación pretende ser una plataforma para la colaboración con la comunidad científico-técnica y profesional implicada en la automatización de canales de riego y en la gestión de recursos hídricos.

Descripción del canal El Canal de Prueba de Algoritmos de Control existente en la Universitat Politècnica de Catalunya (Canal PAC-UPC) tiene 220 m de longitud, con una forma en planta laberíntica.

Adopta una pendiente horizontal, con el objetivo de que el agua tarde el máximo posible en alcanzar el extremo aguas abajo del canal, de manera que se reproduzcan los mayores retardos posibles entre las acciones de control, movimientos de las compuertas y los efectos en el canal (subidas o bajadas de nivel).

La configuración final supone del orden de 1 minuto entre la acción de la compuerta situada aguas arriba, y los efectos sobre el final del canal.

El canal está equipado con tres compuertas, con sensores de nivel en diferentes puntos del canal y con un sistema scada para la gestión de las señales de medida y de control.

Al final de cada tramo existen vertederos que representan extracciones de agua habitualmente desconocidas y que suponen perturbaciones para el sistema de control.

El objetivo último del sistema de control es mantener el nivel deseado aguas abajo de cada tramo mediante la manipulación adecuada

de las aberturas de las compuertas.

Para conseguir este objetivo se ha desarrollado un esquema jerárquico donde, a partir de las variables medidas (niveles y caudales bajo compuertas), se consideran dos niveles de control: (1) un algoritmo de control calcula el caudal que debe circular bajo cada compuerta para controlar el nivel aguas abajo; (2) un controlador local establece la abertura necesaria para conseguir dicho caudal teniendo en cuenta la presencia de zonas muertas en las compuertas.

Ejemplo de aplicación En uno de los primeros estudios realizados, se ha diseñado una estrategia de control semi-descentralizada donde el canal se considera como un sistema descompuesto en tres subsistemas (los tramos) acoplados por las compuertas. El nivel de control 1 se ha implementado mediante un algoritmo de control predictivo y modelos de cada tramo obtenidos por identificación. Las gráficas superiores muestran cómo los niveles de consigna se recuperan por las acciones de control tras dos perturbaciones producidas por cambios desconocidos en los vertederos.

Manuel Gómez Grupo Flumen, Departamento de Ingeniería Hidráulica, Marítima y Ambiental, UPC José Rodellar Grupo CoDAlab, Departamento de Matemática Aplicada III, UPC

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Importante aumento de la producción Con la ampliación de sus instalaciones, la estación de tratamiento de agua potable (ETAP) del Llobregat ha aumentado su producción de 200.000 m3/día hasta 345.000 m3/día.

La automatización integral del proceso de control y de supervisión permite gestionar la mayor desalinizadora del mundo basada en el sistema de electrodiálisis reversible (EDR).

Planta de electrodiálisis reversible (EDR) Compañía: Aigües Ter Llobregat Tecnología: Arquitectura integrada de Rockwell Automation Certificaciones: ISO9001-2000, EMAS y ISO14001-2004.

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a compañía Aigües Ter Llobregat (ATLL), empresa pública del departamento de Medi Ambient i Habitatge de la Generalitat de Catalunya, abastece de agua potable a los más de cien municipios de su red regional mediante los caudales procedentes de los ríos Ter y Llobregat. Estos caudales, una vez potabilizados en sus estaciones de tratamiento, son conducidos hasta los depósitos municipales.

Este proyecto, cofinanciado por

el fondo de cohesión de la Unión Europea, ha mejorado la línea de tratamiento, pues el agua del río Llobregat, en su tramo inferior, presentaba problemas de contaminación y salinidad que dificultan el proceso de potabilización (THM,Trihalometanos). Para ello, ATLL necesitaba poner en funcionamiento una planta desalinizadora basada en un sistema de proceso de electrodiálisis reversible (EDR) que permitiera, además, conseguir

una mejora de las características químicas y organolépticas (sabor y olor) del agua. Otro de los desafíos que los ingenieros de ATLL se propusieron consistía en alcanzar el mayor grado de automatización de la planta. Todos los elementos de campo y los elementos de control debían ser monitorizados desde un puesto central. Este objetivo se traducía en incrementar 30.000 nuevas señales las 100.000 ya existentes (repartidas en un área de 2000 km2), monitorizadas en tiempo real desde la sala de control que regula el funcionamiento de la red de distribución regional.

Por último, era obligada la alta disponibilidad de la instalación, pues no es aceptable, aunque sea por unas horas, parar la producción de agua potable. Este condicionante implicaba estructurar paralelamente el proceso de la planta y encontrar una solución de control fiable al igual que flexible y escalable.

Solución Trabajando conjuntamente en el diseño, ATLL, Rockwell Automation y EBE Associats desarrollaron una avanzada solución de automatización para la nueva planta basada en la tecnología Arquitectura Integrada (Integrated Arquitecture).

La solución de control integra 11 PLC ControlLogix. Nueve de ellos están localizados en la EDR, subdividida a su vez en nueve líneas de

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Desalinizadora de Torrevieja producción totalmente independientes (tanto hidráulicamente como en control), lo que permite parar sólo una novena parte de la planta ante cualquier necesidad.

Cada uno de estos PAC está conectado a un panel de operador PanelView Plus 1250, permitiendo la monitorización y manipulación local de cada una de las nueve líneas. Las E/S están divididas en cuatro bastidores ControlLogix remotos y las E/S descentralizadas en campo configuran tres bastidores de tarjetas Flex I/O. Todos los controladores, paneles de operador y las entradas y salidas descentralizadas están conectados mediante una red ControlNet redundante, que asegura una alta disponibilidad de datos en cualquier situación. Para actuar sobre las válvulas en campo, existen dos redes DeviceNet para cada una de las nueve líneas productivas.

En resumen, la planta desalinizadora integra un total de 9 redes redundantes ControlNet, 18 redes DeviceNet y un total de 10.200 señales, 1.000 de ellas analógicas a procesar.

Los otros dos controladores ControlLogix redundantes se encargan de gestionar la estación de bombeo, los lechos de cal, el control de la adición de químicos y los elementos auxiliares de la instalación. Las entradas y salidas están repartidas en campo mediante tarjetas Flex I/ O y unidas por una red ControlNet redundante.

Todos los controladores están unidos entre sí a la sala central de control mediante una red Ethernet/IP en topología de anillo de fibra óptica que configura el medio ideal para la visualización de cualquier parámetro de cualquier dispositivo en tiempo real.

La Arquitectura Integrada combina las siguientes tecnologías: plataforma de controladores multidisciplina Logix, arquitectura de redes abierta NetLinx, plataforma de visualización View y los servicios de datos e información FactoryTalk.

■ AeI

Compañía: ACUAMED como propiedad. UTE adjudicataria de la instalación formada por las empresas Acciona Agua, Acciona Infraestructuras, Romymar; y las empresas subcontratadas Montajes Eléctricos León e ICR, responsables como instaladores e integradora de sistemas, respectivamente.

Tecnología: Schneider Electric

Ejemplo de solución integrada La planta de Torrevieja, en Alicante, con capacidad para 240.000 m3 al día, igualará a la más grande del mundo situada en Israel. Schneider Electric interviene en este proyecto tanto en la parte de distribución eléctrica como en la parte de control de la instalación.

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■ Pantalla desalinizadora con Vijeo Citect.

L

a solución aportada por Schneider Electric está basada redes multiservicio que permiten dar supervisión, control, programación y mantenimiento de los elementos conectados como variadores de velocidad, elementos de protección (Sepam), analizadores de red (PM710) e instrumentación para obtener una gestión total de la instalación; y gracias a la arquitectura general de la planta, que está formada por una serie de anillos en fibra óptica enlazados redundantemente, se asegura el proceso de desalación.

En la parte de potencia eléctrica de baja tensión y dentro de los diferentes centros de control de motores de la infraestructura se han incorporado variadores de velocidad Altivar y arrancadores de estáticos Altistar, que permitirán reducir los

consumos de arranque y variar la velocidad de los distintos motores consumidores, proporcionando ahorros de energía de hasta un 20% en la instalación.

En la parte de potencia eléctrica de media tensión suministrada por Schneider Electric se contemplan desde la distribución primaria, pasando por los centros de transformación de distribución secundaria y los sistemas de protección de la instalación (Sepam) en 20 kv y las baterías de condensadores y centros de control de motores en 6 Kv con arrancadores estáticos MotorPact y de los transformadores de aislamiento con aceite vegetal (biodegradable en un 99%), todo ello comunicado en Modbus TCP sobre la red multiservicio.

■ AeI

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Control distribuido y unidades funcionales El gran desarrollo de la electrónica de consumo, que permite fabricar dispositivos con mayor capacidad de procesamiento, ha permitido cambiar la idea de grandes unidades de control a dispositivos compactos, capaces de gestionar secuencias de procesos y protocolos de comunicación por sí solos. Estas características han posibilitado la implantación de un nuevo concepto de control distribuido en la innovadora tecnología de la ósmosis inversa para la desalinización del agua de mar.

■ Wago E/S

System-Serie 753.

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E

de un tamaño reducido y acorde l Ministerio de Medio Ama las dimensiones del equipo (51 biente, Medio Rural y Marino ancho x 100 alto x 65 fondo). junto con la Mancomunidad de los Maximizar el uso del control disCanales del Taibilla aprobaron la tribuido se basa en la idea de sustiampliación de la planta Desalinizadora Alicante I para conseguir tuir las grandes unidades centrales un mejor abastecimiento de agua de proceso o grandes PLC por equisanitaria en la zona cercana a la ciupos inteligentes y autónomos (PLC) dad de Alicante. Para ello se planteó que sean capaces de controlar una una solución tecnológica para la etapa de proceso, concentrando las ejecución del control del proceso de señales de campo e informando de desalinización de la planta Alicante su estado al sistema de supervisión II mediante un control completay a los equipos de control contiguos. mente distribuido.

Se transmiten así únicamente los La alternativa planteada se basó datos imprescindibles para otras etaen un sistema de control distribuido pas del proceso, para la visualización en el puesto del control y para los mediante dispositivos que coordinaban las distintas partes del proceso de producción, interactuando entre sí mediante un protocolo de intercambio de información y comunicándose con el scada mediante el bus de campo Modbus TCP/UDP. En cuanto a las envolventes de los equipos de control y de la conexión del cableado de los dispositivos de campo, se utilizaron cuadros con grado de protección IP-67 ■ Estructura de comunicación.

Ampliación de la planta desalinizadora de Alicante Compañía: Mancomunidad de los Canales del Taibilla Tecnología: Dicomat/Wago y Wonderware

procesos de control de seguridaddisparos de proceso especificados.

De esta manera, la disponibilidad de la planta aumenta al depender de múltiples dispositivos (aprox.

60 PLC), ya que podría llegar a funcionar en un modo degradado al producirse algún fallo en la instalación. Por último, es destacable la reducción del tráfico en la red de comunicaciones, ya que sólo se envía la información necesaria al scada y a los equipos adyacentes.

Unidad funcional La “unidad funcional” se identifica dentro del proceso de producción como una parte independiente y repetitiva que realiza una tarea en concreto, comunicándose con los dispositivos de campo y con otras unidades funcionales. De esta manera se engloba tanto una parte física de dispositivos como una parte lógica de programación del proceso.

Por ejemplo, una unidad funcional corresponde a una de las zonas de bombeo de la planta, englobando las señales de campo (válvulas, motores, variadores, finales de carrera), las secuencias lógicas de control (secuencias), las variables lógicas de comunicación para conocer el estado de las siguientes unidades funcionales (presión del colector de recepción del agua de mar) y las ordenes de supervisión desde la sala de control (scada).

Solución La solución global de la planta se planteó en cuatro niveles:

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• Nivel 1. Dispositivos de campo: sensores y actuadores con señales discretas de 24V (finales de carrera, niveles, boyas, confirmaciones de marcha…) y señales analógicas diferenciales en lazo de corriente de 4 a 20 mA (presostatos, caudalímetros, variadores de frecuencia…) y, por último, módulos para termo-resistencias (PT-100).

• Nivel 2. Controlado■ Pantalla principal del scada de Wonderware. res (PLC): se utilizaron los controladores programables en objetos para reducir el tiempo de la marca Wago Kontakttechnik de desarrollo. También cuenta con GmbH (Series 750 y 753). Estos herramientas de acceso a bases de controladores cuentan con un prodatos (SQL), que permite realizar cesador de 32 bit, velocidad de informes, estudios de incidencias, transmisión 10/100Mbits, programación acorde según IEC-61131-3, almacenamiento de alarmas, etc. reloj de tiempo real, servidor web, En cuanto a las comunicaciones, servidor SMS y posibilidad de comucuenta con una conexión direcnicar con los siguientes protocolos: ta a la red de Ethernet mediante Modbus/TCP (UDP), Ethernet/IP, una tarjeta de comunicación de HTTP, BootP, DHCP, DNS, SNTP, 100 Mbits/s sobre la cual se utiliza FTP, SNMP, SMTP. un driver de comunicación MoEl sistema Wago I/O System - Sedbus TCP/UDP para capturar la rie 750/753 es completamente moinformación de todos los PLC de dular. También cuenta con módulos la planta. Por otro lado, y dada la de comunicación RS-232, RS-485, importancia de la supervisión del contadores de pulsos hasta 100kHz, proceso, el scada cuenta con una bluetooth, RF, control de motores segunda tarjeta de comunicación paso-paso e incluso módulos espepara transmitir la información a una ciales para ambientes explosivos plataforma redundante en caso de Ex y Exi. fallo de hardware. De esta forma se • Nivel 3. Red de comunicacioalcanza mayor disponibilidad en el sistema. nes: la infraestructura de comunicaciones está basada en Ethernet Intercomunicación entre mediante switches industriales con unidades funcionales comunicación redundante en fibra En cuanto a la solución de las comuóptica formando un doble anillo, y nicaciones, uno de los puntos más una topología en estrella con cable importantes de la instalación fue la de par trenzado UTP o FTP, hasta intercomunicación entre unidades cada PLC, pudiendo alcanzar hasta funcionales. Para ello se utilizó un un máximo de 100 metros en el protocolo llamado Networks Variasegmento más largo. bles, que permitió realizar de mane• Nivel 4. Scada: el sistema de supervisión de control y adquisición de ra sencilla una comunicación entre datos utilizado fue I.A.S (Industrial los dispositivos del Nivel2 (PLC) Application Server) del fabricante utilizando la misma infraestructuamericano Wonderware, basado en ra de comunicaciones del Nivel 3. el sistema operativo Windows XP Este protocolo permite realizar un Profesional. Esta aplicación cuenta intercambio de información basado para su desarrollo con una filosofía en identificadores (COB-ID) de de comunicación cliente-servidor paquetes de información de lectura y utiliza la programación basada (consumo por parte de uno o varios

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dispositivos) o escritura (producción por un solo equipo). De esta manera, se crea una comunicación para el paso de información relativa, únicamente, al propio control del proceso.

En determinadas partes del proceso de producción (auxiliares de captación, auxiliares de bastidores), se transmiten ciertas informaciones de intercambio de vital importancia para el proceso global. Es por ello que se realizó una duplicidad de unidades funcionales prioritarias. Al duplicar cada centro prioritario, la disponibilidad de la planta aumenta respecto al modelo de automatización tradicional totalmente centralizado, puesto que en ese caso existe un PLC único, redundante, que domina el proceso completo.

Comunicaciones con el scada y con la estación ingeniería Esta comunicación se realizó mediante un driver propietario de Wonderware vía Modbus TCP/UDP, utilizando los clásicos códigos de función (FC3, FC4…) para la consulta de registros (accesos a Word) y coils (accesos a bit) de las distintas unidades funcionales. Los equipos de Wago basados en Ethernet incorporan este protocolo de comunicación mediante el puerto número 502. De esta manera se consigue unir, mediante la infraestructura del Nivel 3, el Nivel 2 (PLC) y el Nivel 4 (scada).

Como todo proceso de producción necesita de un puesto de ingeniería para realizar cambios o descargas de programa en los PLC. Esta comunicación se realizaba, de nuevo, con la misma infraestructura del Nivel 3, pero con un puerto de comunicación distinto. En este caso, el puerto número 2455 que utiliza el software Codesys-IEC 61131-3.

José María Redondo Martín Álvaro Mallol Dicomat- Wago Spain

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Telecontrol y ahorro energético en plantas de depuración biológica Gracias a la tecnología disponible en términos de sensores, redes de comunicación y sistemas de automatización, en esta depuradora biológica para aguas residuales civiles se ha aplicado un sistema de telecontrol en el núcleo central (predesnitrificación y oxigenación) con el que se ha conseguido un importante ahorro energético.

Planta de depuración de aguas residuales mixtas de Pagnana (Empoli, Italia) Compañía: Acque SpA Tecnología: National Instruments

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l reto de este proyecto era la automatización de plantas de tratamiento de aguas residuales garantizando los estándares de descarga y las limitaciones energéticas requeridas. El proyecto se llevó a cabo con la colaboración de Acque SpA en la planta de depuración de aguas residuales mixtas de Pagnana (Empoli, Italia). Se trata de una planta de depuración biológica con fangos activos con un potencial de 88600 AE. Las aguas residuales tratadas son esencialmente de dos

tipos: aguas residuales de origen mixto (civil y meteorológico) y extraflujos (purgas de fosas sépticas, en menor cantidad también lixiviados de vertederos, fangos industriales, aguas usadas alimentarias y soluciones de lavado de las bodegas).

Sistema de adquisición y monitorización En la planta de Pagnana actualmente funciona el sistema Compact FieldPoint, uno de los PAC (Programmable Automation Controller) de National Instruments, que adquiere las medidas provenientes del campo.

El sistema de monitorización realizado en torno a Compact FieldPoint permite adquirir todos los parámetros de proceso disponibles; el periodo de muestreo del campo es de 1 segundo, mientras que el salvado a fichero, que se realiza tras

el filtrado, tiene una cadencia de 1 minuto. Todos los datos recopilados en 24 horas se guardan en una hoja de cálculo Excel nombrada con la fecha actual, que se cierra cada día a las 24 horas, y simultáneamente se abre otra con la fecha del día siguiente. El PAC opera en tiempo real y puede funcionar de forma autónoma, tras haber descargado a bordo el software de control, desarrollado mediante NI LabVIEW Real Time. El sistema es visible a través de Internet, ya que se encuentra en la red intranet empresarial de Acque, y se puede publicar la vista del panel de control como una página web a la que se puede acceder con una conexión VPN en la red empresarial.

Esta característica, que aprovecha las capacidades de servicios web integrados en LabVIEW, tiene suma importancia incluso en el aspecto de seguridad y fiabilidad de la gestión, puesto que permite a los administradores la vigilancia continua e inmediata de la planta.

Control del oxígeno disuelto El objetivo más sencillo del control es mantener constante el nivel de oxígeno disuelto en los vasos de oxigenación. Si se suministra al sistema un caudal de aire constante, que corresponda a una potencia empleada constante, el nivel de oxígeno variará inversamente a la carga orgánica de entrada, de modo que

■ Arquitectura de la intranet empresarial de Acque SpA, realizada ■ Sistema de control de la planta de Pagnana.

por Acque Ingegneria srl, en la que se introduce el sistema de control descrito.

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variará el nivel de oxígeno disuelto de forma inversa a la variación de la carga. Por lo tanto, se obtendrían las condiciones operativas opuestas a las deseadas, haciendo disminuir el nivel de oxígeno disuelto, justo cuando sería necesario aumentarlo y viceversa. De ese modo, en los periodos de baja carga habría un derroche de energía, mientras que durante los picos de carga, el aire suministrado es insuficiente en detrimento del rendimiento de depuración. Si se somete el suministro de aire a un sistema de control que tiene la tarea de mantener constante el nivel de oxígeno disuelto, se conseguirá una oxigenación óptima para cada condición de carga, con obvias mejoras de rendimiento y de ahorro energético.

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■ Típico sistema de control para regular el oxígeno disuelto en un vaso de oxigenación.

Las funciones que realiza el PAC se agrupan en la zona sombreada.

que los niveles de oxígeno disuelto se estabilizan con un controlador basado en la lógica fuzzy, en función de la carga de amonio.

Control coordinado Respecto a un simple conpara eliminar el trol PID con setpoint constante del oxígeno disuelto, nitrógeno este esquema de control con Recientemente se ha realizado un cambio de las los dos setpoint variables de prioridades de gestión que forma coordinada produce: se refleja en las necesidades • Más ahorro energétidel proyecto y dirección co, con una reducción de de la planta. Por ejemplo, 215 Kwh/d, con un ahorro anteriormente la capacidad del 15% respecto a la situade ventilación se dimensioción con 1.150 revolucio■ Panel frontal del sistema de control de la depuradora de naba en la carga carbonosa, nes constantes y con mayor Pagnana, como lo ve el usuario que accede a él con un exmientras que actualmente ahorro del 3,76% respecto al plorador de internet normal a través de la intranet empresase dimensiona principalcaso con DOsp1 = 0,7 mg/L rial de Acque SpA. Las seis barras verticales en rojo muestran el valor actual del oxígeno disuelto en los tres vasos mente en la demanda para y DOsp2 = 0,9 mg/L de oxigenación, mientras los triángulos verdes indican los la nitrificación. Actualmen• Un contenido de DO en setpoint que configura el gestor. En la parte baja aparecen te se considera que sólo una el segundo sector del vaso de las otras medidas del proceso. parte del carbono orgánico oxigenación que refleja la carbiodegradable (CBOD) se ga de amonio en la entrada y trol jerárquico a dos niveles, que elimina por vía aeróbica, mientras se mantiene prácticamente siempre realiza una coordinación entre los que la restante (normalmente más inferior a 0,75 mg/L reguladores de ventilación (DO sedel 50%) se utiliza como fuente de • La calidad del efluente resulta tpoint) y la nitrificación mediante carbono en la fase anóxica de desnialgo peor sólo por lo que respecta al un controlador de alto nivel que trificación. Esto lleva a una conexión porcentaje de tiempo de violación entre la fase aeróbica (descenso del optimiza la acción de los reguladores de los nitritos, que siempre es muy nivel del CBOD y nitrificación) y la de oxígeno disuelto en función de bajo; por otra parte, la menor confase anóxica, lo que origina un comun objetivo de coste y prestación y de centración de DO favorece ligeraplejo problema de control que conla normativa sobre el efluente. mente el proceso de desnitrificación siste en la coordinación del setpoint En este esquema, los objetivos del incluso en el sector aeróbico, con (punto de referencia) de oxígeno control son minimizar el consumo la consiguiente disminución de los disuelto (DO) en oxigenación y de energético y reducir la concentranitratos y por lo tanto del nitrógeno nitrato en desnitrificación. ción de nitrógeno total en el efluentotal en la salida de la planta.

En un esquema normal de procete. Eso se obtiene suministrando so con vaso de pre-desnitrificación, sólo el aire estrictamente necesario este problema de automatización en función de medidas de amonio en Marsili-Libelli puede resolverse mediante un conla salida de la oxigenación, mientras Universidad de Florencia

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Medición de nivel sin contacto en espacios abiertos

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a tecnología ultrasónica sigue siendo la mejor solución para la medición de nivel en aplicaciones medioambientales, las normas de aprobación de emisiones de radiofrecuencia actuales limitan el uso de ciertos equipos de radar en espacios abiertos.

La medición de nivel sin contacto directo mediante ultrasonidos, láser y radar se puede usar en la actualidad en un sin número de aplicaciones. Aunque todas las tecnologías tienen sus ventajas y sus inconvenientes, la ultrasónica sigue siendo la preferida en la mayoría de las aplicaciones de depósitos a la intemperie o sin protección por su coste, sus prestaciones y por las normas de aprobación de emisiones de radiofrecuencia. Las normas de radio están cambiando.

Entre las aplicaciones a la intemperie para la medición de nivel destacan aquéllas en las que el silo o

el depósito tiene grandes aberturas al espacio exterior o en las que no hay depósito, como el control del nivel de los ríos, canales, balsas, etc.

La tecnología ultrasónica constituye una solución rentable y de altas prestaciones gracias a las siguientes características: • Los rangos de medición suelen ser pequeños, inferiores a 10 m.

• Los niveles de condensación no son muy elevados.

• Las propiedades de reflexión de los objetivos poco dieléctricos y de alta densidad son excelentes.

Los métodos ultrasónicos son perfectos en estas aplicaciones debido a que: • Los sensores robustos y encapsulados tienen una extraordinaria resistencia a las vibraciones y a los golpes.

• El reducido ángulo del haz del transductor se puede dirigir al nivel de material que interese.

• Uso totalmente legal y sin restricciones en espacios abiertos.

• La superficie emisora del sensor, altamente activa, se mantiene limpia en aplicaciones de intemperie.

• Se han obtenido excelentes registros en miles de aplicaciones durante las últimas décadas.

En el mercado del agua se encuentran muchas de estas aplicaciones para la intemperie, donde las condiciones climáticas y la acción de la fauna, así como las acciones vandálicas son algo a tener en cuen-

ta. Los transductores ultrasónicos encapsulados son ideales en estos casos: el sensor montado sobre el terreno contiene los componentes mecánicos del transductor, mientras que los componentes electrónicos más sensibles se pueden colocar en otro lugar totalmente protegido de los agentes externos.

La tecnología de radar está teniendo cada vez más aceptación.

Sus cifras de crecimiento son muy elevadas en las aplicaciones donde se produce polvo en suspensión, gases, vapores, etc., llegando a convertirse en la tecnología preferida de medición de nivel en sectores como el químico, cementero, energético, etc.

Los equipos de radar tienen muy buena aceptación en las aplicaciones con riesgo de explosión porque usan ondas electromagnéticas del espectro de las microondas, por lo

Instrumentación optimizada para el sector del agua

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a multinacional de instrumentación de presión y temperatura Wika presenta en Smagua 2010 su gama de instrumentación optimizada para el sector del agua, que incluye soluciones para la medida de presión y temperatura. Como novedad presenta también la instrumentación de nivel incorporada a su

oferta tras la incorporación de la empresa KSR Kuebler en el año 2008. La empresa colabora con plantas desaladoras y compañías de tratamiento del agua y dispone de una amplia gama de productos optimizados para aplicaciones de riego y telecontrol.

Entre su gama destacan el nuevo presostato, modelo PSD-30, que

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general 6, 10 o 25 GHz. Estas ondas viajan a la velocidad de la luz y normalmente no se ven afectadas por el vapor, la presión, la temperatura, gases, ni el polvo que son provocados en este tipo de aplicaciones.

Aprobaciones de radio para radares de medición de nivel Los equipos de medición de nivel por radar están considerados en Europa Equipos Terminales de Radiotelecomunicaciones (R&TTE) y tienen que cumplir la directiva R&TTE 1999/5/EC, que describe el proceso a seguir para comercializar equipos de radio.

Hasta hace poco no había ninguna norma armonizada para equipos de medición por radar, por lo que estaban sujetos a la norma genérica de emisiones radioeléctricas de corto alcance EN 300 440. Los radares de medición de nivel que se suelen encontrar en el mercado son de banda ancha (de 1 GHz o más) y bandas de frecuencia disponibles (por ejemplo, la banda industrial, científica y médica (ISM) a 24 GHz tiene un ancho de tan sólo 250 MHz). Las empresas fabricantes han podido vender sus equipos en Europa demostrando que cuando se instalan en un tanque cerrado, las emisiones medidas fuera del mismo son inferiores al engañoso límite de emisiones de -41,3 dBm/MHz. Sin embargo, este método restringe el uso del equipo a tanques cerrados, y algunas autoridades nacionales europeas han puesto pegas al uso de estos equipos incluso en tanques ganó el prestigioso if award por el mejor diseño 2009, y un medidor de nivel tipo Bypass del modelo BNA con protocolo HART, ProfibusPA y Foundation Fieldbus.

El presostato PSD-30 destaca por su elevada funcionalidad y su fácil manejo mediante sólo 3 teclas, que asegura una puesta en marcha sencilla sin asistencia. Un menú fácil y cla-

Automática e Instrumentación

cerrados.

Hace poco se publicó una norma para radares de medición de nivel, la EN 302 372. Esta norma expone claramente los requisitos (con potencia y frecuencia operativa incluidas) para el uso de los radares de medición de nivel en tanques cerrados. Las autoridades nacionales europeas están adoptando esta norma. Cuando su adopción sea definitiva, el proceso en Europa para obtener las homologaciones de radio para uso en tanques cerrados será muy sencillo.

El Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) es el organismo responsable de crear normas asociadas. Fruto de una nueva iniciativa, el ETSI ha establecido un comité para estudiar su empleo a la intemperie (no limitada a tanques cerrados). Este trabajo está todavía en una fase muy preliminar y podría tardar años en concluir. Una de las mayores preocupaciones del ente regulador es el nivel de las emisiones y el ancho de banda de los radares en la medición de nivel. Todos los radares de medición de nivel de 25 a 26 GHz, banda K, presentes actualmente en el mercado no cumplen los límites de emisiones ni la designación de banda que permiten su uso a la intemperie en Europa.

Hasta que la nueva iniciativa lleve a una norma que homologue para el uso a la intemperie, el funcionamiento en Europa de los radares que operen entre 25 y 26 GHz estará limitado a tanques cerrados.

Teniendo en cuenta todas las ro según estándar VDMA (asociación alemana de fabricantes de maquinaria) y numerosas funcionalidades útiles como una tecla “info” permiten un manejo intuitivo y una rápida verificación de los parámetros. Un display LED de gran tamaño de 14 segmentos con una altura de cifras de 9 mm ofrece una buena lectura de los valores de medida.

ventajas actuales de la tecnología ultrasónica y el uso restringido de los radares de medición de nivel a causa de las aprobaciones de emisiones de radio, la tecnología ideal para las aplicaciones de nivel a la intemperie sigue siendo la ultrasónica.

Arturo Pastor Jefe de Producto Instrumentación de Nivel Siemens, S.A. El presostato compacto puede adaptarse fácilmente a la posición de la instalación requerida como resultado de la rotabilidad independiente del display y del conector M12.

Además, el display es orientable 180ºC. El PSD-30 está disponible en varias ejecuciones conforme las distintas normativas nacionales y, por lo tanto, es universalmente aplicable en todo el mundo. ww.wika.es

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Caudalímetro con sensor con “brida loca” y nuevos instrumentos de análisis

■ Caudalímetro Promag L.

■ Transmisor multiparamétrico Liquiline CM44x.

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ndress+Hauser, fabricante y proveedor de instrumentación de medida y soluciones de automatización para la industria del agua y de proceso, suministra equipos para la medida de caudal, nivel, presión, análisis, temperatura, registro y componentes. Además, ofrece soluciones globales para la gestión de

instalada, entre otros).

Una de las novedades presentadas por E+H en Smagua es el caudalímetro Promag L, el único en el mercado que incluye sensor con brida loca, con lo que es más fácil y económico de instalar que un caudalimetro con brida soldada, pero con las mismas prestaciones y precisión. Recomendado para su aplicación en agua residual y agua potable, desaladoras y utilities, son

■ Analizador colorimétrico Stamolys CA71

activos, monitorización de parámetros analíticos, control de vertidos y monitorización de energía, así como una amplia gama de servicios para optimizar el mantenimiento (contratos de mantenimiento, calibraciones, verificaciones en campo de caudalímetros, programas de formación o auditorias de la base

■ Analizadores varios.

Medida y regulación de aguas residuales que se dedica a la medición de aguas residuales, ofreciendo sistemas de medición tanto móviles como fijos. Algunas aplicaciones de los productos fabricados por Zangenberg son la medición de la can-

tidad de aguas residuales, limitación y medición del agua infiltrada.

El Alligator es un regulador con medición de flujo integrado que permite medir de forma precisa y controlar las cantidades de aguas

Control total gracias a Power Panel

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l sistema de medida y regulación Alligator, fabricado por Axel Zangenberg B&R, tiene una estructura simple y ofrece un alto nivel de precisión. Axel Zangenberg GMBH & Co. KG es una empresa alemana que hace ya muchos años

n Power Panel B&R es el centro de inteligencia de este equipo. Gracias a la implementación inteligente de los algoritmos de regulación se realiza el llenado de la cámara para la medición y, al mismo tiempo, la regulación del caudal. El software de programación de B&R denominado Automation Studio permite el uso de lenguajes de programación de alto nivel, como texto estructurado y ANSI C. Para muchos fabricantes que utilizan electrónica fabricada a medida, la posibilidad de poder re-utilizar su código fuente en ANSI C con un PLC industrial de bajo coste abre las puertas al uso de soluciones industriales estándar.

La integración de control y visualización en el mismo panel de bajo coste permite ofrecer prestaciones y funcionalidades que no serían posibles con un display y control por separado. Esto es una ventaja clara del uso de una herramienta de programación con un alto grado de integración.

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otras de sus características: DN 50-300; hasta PN 16; revestimiento de PU con aprobación para agua potable (también PTFE); electrodos de 316L y Hastelloy; versiones compactas y remotas; IP67, IP68.

Gama analítica En cuanto a la gama de equipos para analítica, destaca el nuevo transmisor multiparamétrico Liquiline CM44x, un transmisor con electrónicas modulares fácilmente ampliables de 2 canales a 8 canales con tarjeta SD para memorización de datos y configuración de sistema.

Por otro lado, los analizadores colorimétricos Stamolys CA71 ofrecen una amplia gama de parámetros (sílice, dureza, hidracina, fosfatos, hierro, cobre, etc…) y rangos de medida (desde ppb a ppm) y destacan por su fácil mantenimiento y un consumo de reactivos y fungibles realmente bajo, con una exactitud y precisión adecuada para cada aplicación.

Otros de los analizadores presen-

residuales. Más que de un equipo, se trata de una solución, porque ha sido diseñado teniendo en cuenta aspectos de la instalación, mantenimiento y operación.

Sustitución directa de válvulas mecánicas Muy compacto, su instalación es muy fácil y no debe ser desmontado y retirado para llevar a cabo las tareas de mantenimiento. Las válvulas mecánicas dañadas pueden ser sustituidas sin tener que reconstruir de

■ Sensores varios.

tados en Smagua son el analizador de ion selectivo Isemax CAS40/ CAM40 para la medida de amonio y nitratos en aguas residuales, de fácil mantenimiento y coste reducido en comparación con el método colorométrico; y el analizador espectrofotométrico StipScan, un sistema robusto con un sistema de limpieza automático sin consumo de reactivos. Permite la medida de

nuevo la instalación. Además, por su tamaño cabe fácilmente en la mayoría de fosos de aguas residuales, y puede regular caudales con un rango de 1 a 500 litros por segundo, con una precisión del 1%. Estos altos niveles de precisión y fiabilidad se han podido alcanzar gracias al uso de un método de medición basado en un caudalímetro electromagnético (MID) libre de desgate.

Los sensores electromagnéticos proporcionan resultados de medición significantes, pero requieren cámaras de medición llenas al completo.

Algunas soluciones convencionales utilizan, por ejemplo, un codo en el tubo para lograr llenar la cámara de medición. Esto ocasiona una contracorriente que a su vez conlleva la formación de sedimentos no deseados. Gracias a su diseño, con el Alligator se evita la contracorriente, incluso cuando la válvula está completamente abierta. Con un actuador neumático se regula rápidamente la tapa de la salida para que la cámara del caudalímetro esté

hasta ocho parámetros: nitratos, SAK, COD, TOC, TSS, índice de sedimentación y volumen de fangos.

Destaca también, por su bajo consumo en reactivos, alta estabilidad en la medida y fácil mantenimiento, el sensor de cloro CCS120, que mide cloro libre, cloraminas y cloro orgánico en un rango de 0,1 a 10 ppm. Por su parte, el sensor de nitratos CAS51D, utilizado para la monitorización y el control de aguas residuales industriales y urbanas, de aguas potables, de aguas continentales y de aguas de pozos, es un sistema robusto con un sistema de limpieza automático y sin consumo de reactivos. Y para finalizar, E+H presenta también el sensor de turbidez CUS51D, que incluye un principio de medida de cuatro haces pulsados de doble camino óptico para compensación de ensuciamiento (no requiere sistema de limpieza). La medida altamente estable y fiable.

■ AeI

lo suficientemente llena para dar resultados de medición fiable. Con la regulación de la tapa, se reduce la salida de agua hasta alcanzar la consigna de caudal indicada por el operador. www.br-automation.com

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Medida de la DQO en plantas de tratamiento de aguas residuales

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a DQO (Demanda Química de Oxígeno) es el parámetro resumen utilizado normalmente para la determinación de la carga orgánica en aguas residuales. Se utiliza durante la planificación de la operación de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Hay dos estándares DIN que regulan la determinación de la DQO: DIN 38409-441 (1980) para concentraciones superiores a 15 mg/l y DIN 38409-H44 (1992) para concentraciones entre 5-50 mg/l.

Ambos estándares están basados en la oxidación química vía húmeda de la muestra con carga orgánica mediante dicromato potásico y una disolución de ácido sulfúrico. En

este método se utilizan iones plata como agente catalizador y sulfato de mercurio para enmascarar la presencia de iones cloro (método de laboratorio).

Para la medida del DQO en continuo, con el analizador QuickCOD de la firma LAR, se mide el consumo de oxígeno necesario en la oxidación térmica de la muestra con un sensor de óxido de circonio como detector.

Este detector permite cuantificar concentraciones muy bajas de oxígeno consumido (ppm).

El rango lineal del equipo cubre aproximadamente un orden de magnitud (50-500 mg/L, 1.000-10.000 mg/L o 10.000-100.000 mg/L), y se consigue muy buena correlación con el estándar DIN normalmente utilizado en el laboratorio.

Los valores son independientes de la composición de la muestra y el rango puede ajustarse en función de la aplicación.

En rangos bajos, se requiere nitrógeno como gas portador del oxígeno necesario para la oxidación térmica de la materia orgánica. Para este aporte, se incorpora una unidad de permeación en condiciones cont-

roladas.

Además, puede incluirse un detector NDIR (infrarrojo no dispersivo) para la cuantificación del CO2 desprendido en la oxidación de la muestra, de forma que el mismo equipo permite reportar también los valores de COT (Carbono orgánico total).

Rápida oxidación El QuickCOD está basado en la oxidación térmica catalítica calentando la muestra por encima de 1.200oC, lo que permite la rápida y eficaz oxidación de los compuestos independientemente de la composición de los mismos sin la necesidad de usar catalizadores, que son caros y hay que reponer cuando se envenenan.

Es un sistema rápido y preciso, trabaja en modo batch y el tiempo de análisis es de 1 minuto, lo que permite la rápida detección de picos de DQO en la muestra.

Junto con el equipo, se suministra un sistema de toma de muestra único llamado Flowsampler, que posibilita la recogida de muestra en el centro de la tubería del fluido en

Plataforma integrada para automatización

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a firma Festo dispone del IAP (Integrated Automation Platform MPA-CPX), un equipo neumático-eléctrico configurable y escalable, con la máxima integración de funciones, muy recomendable para instalaciones descentralizadas y para la centralización de servicios de automatización. Incluye posibilidades de comunicación en serie para transmisión de señales eléctricas y neumáticas con un amplio concepto de diagnóstico vía LED, bus y HMI. Se trata de un terminal con todas

las funciones neumáticas disponibles, hasta 64 posiciones de válvulas y de dimensiones reducidas y es ideal para sistemas de automatización en procesos continuos con conexión a sistemas de comunicación tipo Ethernet, Profibus y DeviceNet, entre otros. Permite integrar válvulas proporcionales de presión

controladas desde el propio bus, instalar el sensor de presión en línea, y hacer separaciones de tensión eléctricas para diferenciar partes de la instalación y módulos con diagnosis extendida para TPM. Cabe destacar que es apto para zona Atex 2, 22.

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Transmisores de pH, potencial rédox y conductividad

Características principales del QuickCOD • Medida precisa de la demanda de oxígeno de la muestra.

• Oxidación calentando la muestra a la temperatura más alta posible (1.200 oC).

• Rápida respuesta, tiempo de ciclo de 1 minuto.

• Posibilidad de medir más de una corriente con un sólo equipo.

• Fácil operación y software intuitivo.

• Eficaz oxidación térmica.

• No necesita del uso de catalizadores.

• Mantenimiento requerido de menos de 1 hora por semana.

Sistema cerrado: actuador DFPI Otro de los productos ofrecidos por Festo para aplicaciones en el sector del agua es un actuador neumático con sistema de medición de recorrido y regulador integrado en un mismo cuerpo, con lo que constituye un sistema robusto y

contra-corriente.

Es un sistema sin filtros, por lo que no necesita de ningún mantenimiento. Se recomienda especialmente para aguas con alto contenido en partículas de gran tamaño. Las pequeñas partículas sólidas (<0,8 mm) entrarán al analizador, lo que permite una alimentación del equipo con muestra representativa.

Opcionalmente, el equipo puede suministrarse con certificado ATEX II 2G EEx p II T3/T4, EExp [ib] IIC T3/T4, para instalación en zonas clasificadas con riesgo de explosión.

Esta opción incorpora un sistema de presurización que puede operar en dos modos distintos; presurización utilizando compensación de fugas o presurización utilizando flujo continuo.

■ AeI

compacto apropiado para el uso en intemperie. Dispone de homologación Atex zona 2 categoría 3GD. Se trata de un sistema ideal para el control y regulación de apertura de válvulas de tajadera y compuertas, con conexión a válvula según norma DIN3358.

■ AeI

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ürkert anuncia el lanzamiento en Smagua de sus nuevos transmisores de pH, potencial rédox y conductividad Element. De estructura modular y programación intuitiva, el elemento sensor en el módulo transmisor y el módulo de visualización están integrados, de manera que se simplifican los procesos de control químico del agua en aplicaciones tales como torres de refrigeración, filtración por membrana, tratamiento de residuos industriales o calderas.

El transmisor de Bürkert Tipo 8202, un dispositivo compacto y modular diseñado para medir el valor de pH o el valor rédox en fluidos, se compone de una sonda común de pH o rédox de 120 mm reemplazable y un sensor de temperatura Pt1000 integrado. El usuario puede utilizar cualquier electrodo de pH estándar.

Por su parte, el transmisor de conductividad tipo 8222 tiene tres opciones de constante de célula (0,01; 0,1; 1), de modo que puede ser utilizado tanto con agua ultrapura como con aguas residuales industriales.

Al llevar incorporados sensores de temperatura PT1000 para compensación de la temperatura, el módulo electrónico de ambos tipos puede transmitir simultáneamente tanto la temperatura como el valor analítico deseado. Además, no es necesario dejar la pantalla/programador con retroiluminación en el dispositivo. www.burkert.es

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Nuevos transmisores de presión

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a firma Baumer aprovecha el salón Smagua para lanzar al mercado sus nuevas series de transmisores de presión. Por un lado, con la serie PB, Baumer introduce una nueva familia de transmisores de presión, basada en un sistema modular que destaca por su elevada precisión (hasta el 0,1 % del fondo de escala) con compensación de

temperatura en un amplio rango entre -40 ºC y 85 ºC. Las gamas de presión se encuentran comprendidas entre 100 mbar y 1.600 bar. Los transmisores de presión se pueden configurar fácilmente con el FlexProgrammer 9701.

Están disponible en cuatro tecnologías de sensores distintas (cerámica capacitiva, silicio piezoresistivo, capas finas metálicas y capas gruesas de cerámica), así como una amplia selección de conexiones de procesos industriales y eléctricas. Los transmisores de presión PB ofrecen una gran precisión en aplicaciones exigentes, incluso en su uso en el exterior, como se exige en la hidráulica y la neumática, el tratamiento del agua o en la industria química.

Las células de medida sobresalen por su excelente estabilidad a largo plazo, así como por muy buena capacidad de medición con respecto a la linealidad y a la histéresis. El error total se encuentra en el ±0,4 % del intervalo sobre el total del rango de temperatura compensado.

Por otro lado, con el nuevo transmisor de presión PBSN, Baumer presenta una nueva serie universal de dispositivos de medición de presión basada en la tecnología Transbar con una célula de medida hecha de una gruesa capa de cerámica, por lo que es apropiada para su uso con medios agresivos. También se puede configurar fácilmente con el

FlexProgrammer. Los transmisores de presión de esta serie se montan modularmente y se pueden ajustar de forma flexible a los requerimientos de las diferentes aplicaciones de los usuarios. Las células de medida basadas en la tecnología Transbar son apropiadas tanto para la presión absoluta como relativa y cubren un campo de medición de 0 a 1 bar hasta 0 a 600 bar. Su precisión estándar se encuentra en el 0,7 %, u opcionalmente el 0,5 % del intervalo de medida. El PBSN está alojado en una carcasa de acero inoxidable con clase de protección IP65 o IP67.

Es resistente a la abrasión y a los productos químicos y es apropiado para numerosas aplicaciones industriales en el área de la neumática, química y petroquímica, así como para la producción de energía, el sector HVAC y la industria automovilística.

Otro de los productos ofrecidos por Baumer es el sensor ED752 recalibrable sumergible para el tratamiento de aguas. Se trata de un transmisor de presión para todo tipo de medición hidrostática de nivel y de profundidad. En caso de una desviación de la señal, ésta puede calibrarse de nuevo a cero.

El dispositivo se caracteriza por su alto grado de exactitud y de estabilidad a largo plazo. Es apropiado en aplicaciones de abastecimiento de agua potable, en las centrales hidro-

Servidor para monitorización remota

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l ioLogik W5340, fabricado por Moxa y distribuido en nuestro país por Tempel, ha sido diseñado para la monitorización remota de instalaciones que necesiten sistemas de alarma y que tengan que comunicar a través de la red de telefonía móvil por motivos de accesibilidad.

Un ejemplo de este tipo de instalaciones puede ser la monitorización automática de recursos hídricos o sus sistemas de conducción.

La gama de ioLogik W5000 puede

emplear la tecnología de GPRS para maximizar la cobertura disponible de estas aplicaciones remotas y desatendidas, que requieren de múltiples tipos de entradas y salidas para diversos sensores o actuadores, como pueden ser medidores de lluvia, fluxómetros y detectores de nivel.

El ioLogik W5340 dispone de 4 entradas analógicas y 8 entradas/salidas digitales, además de 2 salidas a relé. El equipo está diseñado para

ser activo, de forma que incluso en entornos donde se emplee una red GPRS con dirección IP dinámica, será capaz de conectar con el centro de control en caso de que las lecturas varíen.

Moxa ofrece también un servidor OPC Activo, con el que es posible crear fácil y rápidamente un sistema de alarma y monitorización remota automático, que será capaz de funcionar con únicamente una dirección IP publica en un PC de

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eléctricas, para protección contra inundaciones, aguas residuales, piscinas, depósitos, lagos y ríos, en la construcción de barcos y en muchas otras aplicaciones industriales, como bombas de control.

La exactitud del ED752 se encuentra en el 0,1% del intervalo y su estabilidad a largo plazo en el 0,1% al año. El margen de medida es parametrizable, de modo que se puede ajustar al entorno específico del cliente. En su versión estándar el sensor está hecho completamente de acero inoxidable, pero también se encuentra disponible una versión en Hastelloy C especialmente resistente al agua marina. Para aplicaciones en la industria naval, el dispositivo dispone de un certificado Lloyds.

Además el ED752 puede suministrarse en una versión ATEX para aplicaciones con peligro de explosión hasta zona 0. El transmisor

la red, donde se instale este servidor. El PC detectará entonces la IP de cada uno de los ioLogik W5340, así como los datos de sus entradas.

Todo esto se puede mostrar por OPC de manera muy sencilla en cualquier scada, aunque también es posible optar por una arquitectura más tradicional, empleando el OPC estándar pasivo, que recoge los datos tras un barrido periódico de todas las señales configuradas.

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está disponible con distintas señales de salida (4…20mA, 0…10VDC, 0…5VDC) y tipos de cables (PUR y PTFE). Se corresponde con la categoría de protección IP68.

Y un interruptor de nivel El FlexLevel Switch 4101 es un nuevo interruptor de nivel basado en la tecnología microondas controlando la intensidad de la señal y los rangos de frequencias. El dispositivo reconoce el nivel de líquidos, sustancias espesas y sustancias polvorientas. Debido a que la pequeña cabeza del sensor es lisa, ni siquiera los medios pegajosos quedan enganchados, por lo que el error de medición por adhesión es muy bajo. El interruptor de nivel por alta es apropiado como protección de sobrellenado, para detectar bajos niveles, como protección en funcionamiento en seco y para la separa-

ción de fases. Se puede instalar en cualquier posición y en lugares de difícil acceso. El FlexLevel Switch 4101 puede configurarse fácilmente con el ordenador con ayuda del FlexProgrammers 9701.

Frente a otros métodos de medición, esta tecnología tiene ventajas decisivas: no tiene partes vibratorias, es silencioso e insensible frente a cambios basados en la conductividad. Incluso con la formación de espuma, el interruptor reacciona cuando alcanza el valor real de la constante dieléctrica. Por lo tanto, el FlexLevel Switch 4101 es una alternativa barata y eficaz para aplicaciones en las que hasta ahora se utilizaba una horquilla de balancín, sensores ópticos o de ultrasonidos basados en la conductividad. www.baumer.com

El ioLogik W5340 dispone también de modos de ahorro de energía y de almacenamiento de datos, así como de un sistema de mensajes de alarmas activo con marcas de tiempo; es posible enviar datos por SMS, tramas SNMP, TCP o e-mail. Esta programación de alarmas se configura sobre el propio equipo, de manera que actúa sin necesidad de monitorización desde el exterior.

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Analizador para metales pesados en aguas y suelos

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enominado EQUI/PDV 6000 plus, el nuevo equipo de Equitrol para análisis de metales pesados en aguas y suelos es un equipo portátil capaz de analizar: plata, arsénico, oro, cadmio, cobalto, cromo, cobre, hierro, mercurio, manganeso, níquel, plomo, paladio, antimonio, selenio, estaño, telurio, talio y uranio. Su precisión es comparable a la de cualquier método de laboratorio (AA o ICP), el precio por análisis es mucho menor y proporciona una muy buena velocidad de respuesta, consiguiendo hacer el análisis de hasta 4 metales en menos de 5 minutos. Además, usa la tecnología de la voltametría de redisolución anódica y catódica, una técnica que ha sido mejorada para, además de generar menos residuos que la técnica diseñada durante la década de los 20, ganadora del Premio Nobel en 1959, ofrecer un resultado más rápido y fiable gracias a su electrodo de estado sólido (sin mercurio). Tiene unas dimensiones de 61 x 49 x 22 y peso 12Kg. Esta técnica permite identificar el estado de oxidación de ciertos metales como el arsénico (As y As (III)).

Además de su uso para campo, se puede utilizar, junto al accesorio de SV LabCell, para realizar las analíticas en el laboratorio.También sirve para analizar la concentración

de metales pesados en alimentos y bebidas. Gracias a las bajas interferencias del equipo, es posible realizar análisis en medio salino.Se trata de un equipo completamente autónomo gracias a la batería que se suministra con el analizador, lo que permite tomar decisiones nada más determinar elevadas concentraciones de metales pesados.

Se suministra con un ordenador portátil junto con el VAS software instalado para mejorar la presentación de los resultados, los límites de detección y la exactitud de los datos. El equipo contiene, además,

Equipo de medida automática y en continuo

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quaBio, equipo de medida automática y en continuo de Escherichia coli y coliformes totales mediante técnicas de fluorescencia basadas en la tecnología de sustrato definido DST, que Adasa Sistemas expondrá en la próxima edición Smagua, analiza las muestras de forma automática. Integrado en una unidad compacta, está indicado para una operación ininterrumpida y de análisis remoto de los datos. www.adasasistemas.com

una pipeta de volumen variable (0100 µl) y una balanza de 350 g de precisión (±0.1g).

Junto con el EQUI/PDV 6000 plus se suministran los reactivos suficientes, así como los útiles de laboratorio indispensables para el análisis de las muestras de suelos y agua (frasco lavador, botella para reactivos…).

Control en continuo Además de este equipo portátil, Equitrol ofrece también un equipo para el control automático y en continuo de los mismos metales pesados que el EQUI/PDV 6000 plus.

Denominado OVA5000, está ensamblado en un armario con varias bombas para recoger las muestras y los reactivos para realizar el análisis.

El OVA5000 ofrece la posibilidad de incorporar un módulo para la digestión de la muestra mediante rayos UV, lo que proporciona un análisis más preciso y fiable. Utiliza la misma técnica de medida que el EQUI/PDV 6000 plus, requiriendo un mínimo mantenimiento: unos 30 minutos por semana de chequeo visual.

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INFORME

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Bombas de pequeño tamaño: fundamentos, selección y control Detrás de una pregunta tan sencilla como es ¿qué tengo que bombear y cómo? se esconde la base de uno de los aspectos más importantes del trabajo del técnico de procesos: analizar las necesidades de un sistema y abstraer los datos objetivos que permitan definir los equipos principales que hacen la operación de dicho sistema posible y encajado dentro de los parámetros requeridos.

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l conocimiento de los sistemas de impulsión de fluidos es una disciplina compleja y amplia, normalmente conocida y manejada por técnicos mecánicos especialistas, capaces de determinar con precisión las características de los sistemas de movimiento de fluidos (el presente artículo se centra en los sistemas de bombeo); sin embargo, los técnicos de proceso (y en ciertas ocasiones los propios técnicos mecánicos según sea la estructura del

■ Tipo de curva o característica hidráulica.

■ Comportamiento hidráulico.

proyecto) deben ser capaces de definir los datos adecuados y suficientes que, transmitidos a un especialista en bombas o a un fabricante, permitan la adecuada selección del equipo de bombeo necesario.

Fundamentos de funcionamiento Las bombas son equipos mecánicos capaces de transmitir una energía procedente del elemento motriz, que en las bombas de pequeño

tamaño normalmente es un motor eléctrico, a un fluido, por medio de la acción de: • El giro de un elemento móvil o impulsor: Bomba centrífuga • El movimiento de una membrana o un émbolo: Bomba reciprocante Las bombas producen un aumento de presión al fluido trasegado, y este aumento de presión se denomina TDH o altura diferencial (H).

La altura diferencial (H) varía con la cantidad de flujo trasegado por la bomba, denominado caudal (Q), y se ajusta a la característica hidráulica del sistema de flujo en el cual se instala.

Los sistemas de flujo presentan una relación entre pérdida de carga o pérdida de presión y caudal aproximadamente proporcional al cuadrado de la velocidad del fluido a través de la tubería, aproximadamente con el tipo de curva o característica hidráulica del sistema que aparece en la figura adjunta.

Cuando se desea proporcionar un caudal determinado al sistema, hay que introducir una bomba que encaje dentro de las condiciones de operación deseadas; las bombas presentan un comportamiento hidráulico del tipo representado por la curva de la bomba que aparece en la figura adjunta.

Se ha superpuesto sobre la curva de la bomba la característica hidráulica del sistema obteniendo el punto de funcionamiento final del conjunto.

Las bombas deben tener unas condiciones mínimas de presión absoluta en la aspiración; estas condiciones

INFORME

Febrero 2010 / n.º 415

Clasificación general de las bombas • Bombas rotatorias de desplazamiento positivo

Automática e Instrumentación

L

as bombas indicadas en la tabla tienen la forma y disposición indicada en los esquemas básicos siguientes:

• Bomba centrífuga estándar

77 A efectos prácticos se utilizará la siguiente clasificación: Centrífugas

Rotativas

Reciprocantes o alternativas

1. Standard 2. Hélice 3. Flujo mezclado 4. Periférico 5. Tipo turbina 6. Flujo radial 7. Flujo axial

1. Cámara 1. Pistón 2. Tornillo 2. Émbolo 3. Engranaje 3. Diafragma 4. Álabes 5. Lóbulos 6. Pistón 7. Rotor flexible

• Bomba vertical estándar para aspiración de pozo

TIPO CENTRIFUGA HORIZONTAL CENTRIFUGA VERTICAL SIMPLE ETAPA MULTIETAPA AUTOCEBANTE DESPLAZAMIENTO POSITIVO ROTATORIA DESPLAZAMIENTO POSITIVO RECIPROCANTE DESPLAZAMIENTO POSITIVO DIAFRAGMA

se denominan presión nominal de la tubería de succión o NPSHR (requerido) y se definen como la presión total en la aspiración de la bomba menos la presión de vaporización del fluido en las condiciones de operación. En el caso de que la bomba opere con unas

• Bomba reciprocante estándar

condiciones de NPSHA (disponible) < NPSHR se producirá cavitación en la aspiración de la bomba, produciéndose burbujeos que originarán irregularidad del flujo y vaporización, con el consiguiente daño a las partes internas de la bomba.

Las bombas presentan también curvas características del NPSHR. Otros conceptos importantes en la definición de una bomba son: la velocidad específica (Ns), que relaciona el diámetro del impulsor con el tipo de flujo a través del mismo;

INFORME

Automática e Instrumentación

Febrero 2010 / n.º 415

■ Bomba centrífuga estándar.

■ En el caso de que la bomba opere en unas condiciones de NPSHA (disponible) < NPSHR, se producen burbujeos que originan irregularidad del flujo.

78

el tipo de sello mecánico que une las partes móviles con las partes fijas de la bomba evitando las fugas del fluido bombeado; los planes de sellado que permiten la adecuada estanqueidad de los sellos mecánicos en ciertas aplicaciones críticas o de fluidos de proceso; flujo mínimo o mínimo valor de flujo que puede circular una bomba sin problemas de operación, etc.

■ Bomba de desplazamiento positivo dosificadora estándar.

Tipos y partes básicas de las bombas Existen diversos tipos de bombas, aunque en el presente informe nos referiremos únicamente a las más

normales dentro de las aplicaciones más habituales y siempre a las de tamaño pequeño o medio (considerado como aquellas de Q < 50 m3/h). (Ver clasificación en página anterior).

■ Bomba centrífuga: disposición, esquema y perspectiva.

■ Curvas generales de una bomba centrífuga estándar.

Las bombas más utilizadas en la mayoría de las aplicaciones habituales son las bombas centrífugas (en aplicaciones de impulsión de fluidos) y las bombas reciprocantes (en aplicaciones de dosificación de químicos).

■ Curvas de colección de bombas dosificadoras estándar.

INFORME

Febrero 2010 / n.º 415

Automática e Instrumentación

■ Bomba de desplazamiento positivo: disposición, esquema y perspectiva.

■ Paquetes de dosificación química.

agua de mar. La tipología general del paquete es similar a la de los casos anteriores.

■ Paquete integrado de bombeo para contraincendios.

Las partes principales de una bomba centrífuga y de una bomba de desplazamiento positivo se describen en los esquemas que aparecen en estas páginas.

Paquetes de bombeo específicos En muchas aplicaciones, los fabricantes y proveedores de bombas disponen de paquetes de bombeo en los cuales integran los diferentes equipos necesarios para una aplicación específica; ejemplos de este tipo de paquetes de bombeo son: • Paquetes de dosificación química. En estos paquetes, ante la necesidad de bombeo con bombas dosificadoras de un cierto químico se integra el depósito (opcional) de almacenamiento diario del químico, las bombas, tuberías de succión y descarga, así como la valvulería y los accesorios y elementos de control necesarios.

• Paquetes integrados de bombeo para contraincendios. En estos paquetes, los proveedores integran las bombas específicas de un sistema de

protección contra incendio (2 x 100% bombas de suministro y bomba tipo Jockey de presurización), así como tuberías de succión y descarga, la valvulería y los accesorios y elementos de control necesarios de acuerdo a la Normativa de protección contra incendio aplicable.

• Paquetes de bombeo para presurización con tanque de expansión, etc. En estos paquetes, normalmente utilizados para presurización de redes de suministro de caudal no constante e intermitente, es habitual la incorporación del tanque de expansión para absorber las variaciones de presión; también se utilizan en aplicaciones de aprovechamiento de energía en unidades de ósmosis con

Análisis hidráulico del sistema de flujo Las bombas se utilizan para cumplir unas ciertas condiciones de flujo en un sistema, tales como: • Vaciado de un tanque e impulsión del fluido a un punto en donde debe llegar en ciertas condiciones.

• Vaciado de un foso abierto.

• Presurización de un sistema.

• Aporte de un fluido en ciertas condiciones a un proceso.

• etc.

Por tanto, la primera parte de la definición de una bomba o sistema de bombeo consiste en analizar la condición hidráulica necesaria del sistema, lo cual se realiza normalmente por medio de la aplicación de un programa de análisis hidráulicos de sistemas o cálculos mecánicos convencionales basados en las expresiones de Darcy-Weisbach

79

INFORME

Automática e Instrumentación

Febrero 2010 / n.º 415

análisis anterior.

o similares.

L v hf = f . ––– . ––– D 2g 2

80

donde hf es la pérdida de carga debida a la fricción, calculada a partir de (f) = factor de fricción de Darcy, L/D = relación entre la longitud y el diámetro de la tubería, v = la velocidad media de flujo, g = que corresponde a la aceleración debida a la gravedad, y se supone constante (9.81m/s2).

De esta forma, la bomba deberá proporcionar ■ Paquete integrado de bombeo. un TDH tal que el flujo de operación del sistema Definición técnica básica supere la pérdida de carga del sisde una bomba o sistema de tema (hf1-2) y haga que la presión bombeo en el punto final de flujo (P2) sea En base al análisis hidráulico y de la deseada, ante unas condiciones operación del sistema, la bomba nede presión de la aspiración de la cesaria se definirá por los datos que bomba conocidas (P1) y ante unas aparecen en la tabla adjunta. elevaciones físicas H1 en aspiración Los datos de la bomba deberán ser y H2 en punto final; es decir incluidos en una hoja de datos con TDH = P2-P1+hf1-2+(H2-H1) el formato adecuado y que cumpla Es necesario posteriormente decon las exigencias generales internafinir las condiciones de succión de la bomba, las cuales se definen cionales para su completa definición adecuadamente por medio del NPSH (DIN, API, etc.); los departamentos disponible de ingeniería deberán contar con las NPSHA=P0-hf01+(H0-H1)hojas de datos estandarizadas que Pvapor (1). cumplan con estos criterios en las cuales se introducirán los datos del ESPECIFICACIONES TÉCNICAS A. PROCESO

Tipología de las bombas en base a la operación del sistema Una vez definidas las condiciones de operación deseada de la bomba, existen unos criterios generales de aplicación. Por ejemplo, si deseamos solamente bombear una pequeña cantidad de líquido como ocurre en los casos de la dosificación química (en el orden de litros por hora - l/h) la bomba es del tipo reciprocante o dosificadora.

Si el caudal es del orden de m3/h y los fluidos son convencionales o no excesivamente viscosos o pastosos, la bomba será del tipo centrífugo estándar. Cuando la bomba cumpla con estas condiciones pero además la presión deseada sea elevada, entonces será centrífuga multietapa. Si el fluido bombeado es especialmente viscoso, la bomba será normalmente del tipo de tornillo, como ocurre en el caso de bombeo de fuel-oleos. Por tanto, se puede indicar la tipología de la bomba deseada a partir de la caracterización por aplicación y/o proceso que aparece en la tabla adjunta.

APLICACIONES TRASIEGO/AUMENTO DE PRESIÓN(CONVENCIONAL)

CAUDAL (m3/h)

X

TDH (bar)

X

NPSH requerido < disponible(mcl)

X

CAUDAL MÍNIMO (m3/h)

V

PRESIÓN A VALVULA CERRADA (bar(a))

V

MAX. TEMP. OPER. (ºC)

X

MIN. TEMP. OPER. (ºC)

X

B. MECÁNICAS

VACIADO POZOS ABIERTOS DOSIFICACIÓN ASPIRACIÓN A VACÍO PROCESO CONVENCIONAL VISCOSO υ > 150 cP BAJA PRESIÓN (TDH < 20 bar) ALTA PRESIÓN (TDH > 50 bar)

MATERIAL IMPULSOR

V/X

VOLÁTIL (NPSH disponible bajo < 1 mcl)

MATERIAL CUERPO

V/X

BAJO CAUDAL (m < 50 m3/h)

SELLOS DE BOMBA

V/X

ALTO CAUDAL (m > 200 m3/h)

ACOPLAMIENTO MOTOR - BOMBA

V/X

FLUIDOS PASTOSOS /MEZCLAS

VELOCIDAD DE GIRO (rpm)

V/X

FLUIDOS CONVENCIONALES

EFICIENCIA (%)

V/X

FLUIDOS MUY CORROSIVOS

Nomenclatura X: definida en ingeniería por análisis del sistema V: a ser definida por vendedor V/X: propuesta por parte de ingeniería en base a condiciones de proceso y a ser confirmada por vendedor.

RESIDUALES

Febrero 2010 / n.º 415

Bases para la selección de materiales Los materiales de las bombas seleccionadas deben cumplir con ciertas condiciones según el tipo de fluido manejado y el servicio al que se dediquen. Como idea general se pueden establecer los siguientes criterios generales de selección de materiales, aunque se recomienda enviar al ofertante/proveedor la composición o caracterización del fluido manejado para que él confirme la selección.

Los materiales cumplirán con los Códigos y Normativas ASTM/ASME/ API/DIN. Y como regla general básica cumplirán: • Carcasa: Fundición de acero al carbono (fundición gris no será utilizada).

• Impulsor e internos en contacto con fluidos: Acero inoxidable.

Esta selección deberá ser fundamentada en tablas más detalladas en base al servicio específico.

Los materiales de construcción que más se emplean en las bombas para productos químicos son los aceros inoxidables. De ellos, los más usuales son los austeníticos como Tipo 304 y Tipo 3 16, porque resisten mejor la corrosión que los martensíticos o ferríticos.

Los aceros inoxidables se utilizan con muchos productos corrosivos. El acero al carbono, el hierro fundido y el hierro dúctil fundido también se utilizan en aplicaciones no corrosivas que se encuentran en muchas plantas.

Para servicios muy severos o críticos se suelen especificar los aceros inoxidables de alto contenido de aleación como el Alloy 20.

Cada vez se utilizan más los plásticos en las bombas, pues en los últimos años han aparecido en el mercado una gran cantidad de nuevos plásticos. Para máxima resistencia a los productos químicos, las resinas de fluorocarbono como el politetrafluo roetileno (PTFE) y el etileno-propileno fluorados (FEP) tienen numerosas aplicaciones.

Control de los sistemas de bombeo La operación de las bombas debe

INFORME

Automática e Instrumentación

81

■ Control de caudal/flujo.

ser normalmente regulada por un determinado diseño de control de procesos; en algunas ocasiones el sistema presenta un funcionamiento puramente estático en el cual con unos ajustes iniciales durante la puesta en marcha la operación es correcta. Sin embargo, ésta no es la condición habitual y normalmente deben introducirse elementos de control como: • Caudalímetros en descarga para cumplir con ciertas condiciones de flujos de operación deseados.

• Válvulas de estrangulamiento

en la descarga para ajustarse a las premisas de flujo deseadas en base a la indicación de los caudalímetros.

• Variadores de frecuencia en motores de las bombas como alternativa a las anteriores válvulas de estrangulamiento en la descarga.

• Válvulas y líneas de recirculación para evitar problemas de funcionamiento en zonas de caudal mínimo de la bomba o de vaciados de los depósitos de aspiración.

• Niveles en los depósitos de aspiración para parar las bombas cuando el nivel se aproxime al nivel mínimo

Automática e Instrumentación

INFORME

Febrero 2010 / n.º 415

permitiendo a la bomba trabajar en condiciones de caudal mínimo (como idea estimativa se puede considerar Qmin = 25% Qoperación) sin problemas de flujo.

En casos normales de operación en condiciones fijas, se usará una placa de orificio en la recirculación (RO).

En ciertas aplicaciones de potencias medias – altas y diferentes modos de operación, es posible realizar el control de caudal con variadores de frecuencia acoplados al motor de la bomba; esta opción modifica las curvas características de la bombas hasta llegar a la condición deseada.

El sistema de utilización de variadores de frecuencia permite reducir el consumo en operación cuando es frecuente que la operación tenga diferentes modos habitualmente; en caso de poca potencia y pocas variaciones de flujo no suele ser normalmente necesario.

82 ■ Control de presión.

que garantice la correcta aspiración de la bomba sin problemas de NPSH. Control de caudal/flujo Este tipo de control es muy habitual y consiste en reducir o aumentar el paso de fluido por medio de una válvula en la descarga de la bomba con objeto de que el caudal medido se ajuste a un valor de consigna (setting) deseado.

En este método de control se consigue modificar el caudal debido a la

variación de la curva característica del sistema producida por la variación en el estrangulamiento (grado de apertura/cierre) de la válvula de la descarga.

El funcionamiento frecuente en posiciones próximas al área de válvula cerrada no es deseable, ya que origina el denominado “batido” de flujo en la bomba originando calentamientos indeseables. En los casos en los que sea posible que este modo de operación sea frecuente, se instalará una línea de recirculación,

Referencias • Ludwig. Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants. Volume I, chapter 3.

• Bombas, selección, uso y mantenimiento. Mc. Graw Hill.

• Centrifugal Pumps Fundamentals. Ingersoll-Rand Pumps.

• Válvulas y variadores de velocidad como elemento final de control.

José Acedo Sánchez, Ponencia presentada en la ISA Sección Española en la Conferencia Anual de 2003.

• Doping Pumps. Dosapro-Milton Roy. • Esquemas y fotografías:Dosapro-Milton Roy. Grundfos. Bombas Ideal. Flowserve. ISA.

Control de presión Este tipo de control es muy habitual y consiste en reducir o aumentar la presión de descarga del fluido por medio de una válvula en la descarga de la bomba con objeto de que la presión sea la deseada en base a un valor de consigna (setting) deseado.

El efecto produce un movimiento del punto de operación a través de la curva o característica de la bomba obteniendo la relación presión-caudal deseada.

Las consideraciones sobre caudal mínimo y recirculación y utilización de variadores de la sección anterior son igualmente aplicables en este caso de control.

Control marcha-paro Este tipo de control es necesario en los casos de aspiración desde un tanque de nivel variable con objeto de evitar que la bomba funcione con un NPSH inferior al requerido por la bomba. En caso de llegar al bajo nivel (o aquel que se aproxime a la zona de NPSH disponible = NPSH requerido.

Juan Carlos Latasa López (IDOM)

PRO-M Fuentes de alimentación con ahorro de espacio para su uso en automatización

Amplia gama Una fuente de alimentación para cada aplicación: Monofásica 3 A, 5 A, 7.5 A, 10 A, 20 A, 40 A Trifásica 5 A, 10 A, 20 A, 40 A.

Robusta Amplio rango de temperatura desde –25 °C … +70 °C.

Estrecha Ahorro de espacio en el armario gracias a la reducida anchura de las carcasas y la posibilidad de poder instalarlas sin espacios entre ellas.

Conexión paralela La alimentación puede incrementarse conectando hasta cinco fuentes de alimentación en paralelo, sin necesidad de diodos.

www.weidmuller.es

INFORME

Automática e Instrumentación

Febrero 2010 / n.º 415

Bombas de pequeño tamaño suministradas en España Proceso

—

—

—

— — — — — — — —

—

C.S.F./Quillinox www.quillinox

Centrífuga sanitaria

CS

•

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•

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•

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—

Autoaspirante sanitaria

A-AS

•

— — •

—

•

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•

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—

— •

•

— •

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—

•

Centrífuga sanitaria

CL - CLC

•

— — — —

•

—

•

—

•

•

—

— •

•

— •

— •

—

—

Centrífuga sanitaria

CV

•

— — — —

•

—

—

•

•

—

—

— •

•

— •

— — •

—

Centrífuga sanitaria

CR

•

— — — —

•

—

•

—

—

—

—

•

•

— — •

— •

—

Rotor helicoidal

MAE/ MIE/ MAN/ MIN

•

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•

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•

•

•

— — — •

•

Vertical pistón

PA-PAR

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—

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•

•

•

•

•

— — — •

—

Multifase

PBU

—

— — — —

— —

•

—

—

•

—

•

— — •

•

— •

Multifase

EB

—

— — — —

— —

•

—

—

•

—

•

— — •

•

— — •

Multifase

LBU

—

— — — —

— —

•

—

—

—

•

•

— — •

•

— — •

—

•

— — — —

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•

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— •

— — — — — —

Laboratorio

F310

—

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•

—

— •

•

— — •

— —

De caña para barriles

F430

—

— — — —

— •

—

—

•

•

—

— •

•

— — •

— —

De caña para barriles

F550

—

— — — —

— •

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•

—

•

Vertical para depósitos

F640PP

—

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•

— •

•

Arrastre magnético

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•

-

•

— —

Dosificadora

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— — — — —

Magdos

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Según requerimiento

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•

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—

—

•

—

— •

•

— — •

MII

•

•

— — —

•

•

—

—

•

—

•

•

•

84

Edur/Vorkauf www.vorkauf.es

Flojet/ Membrana Técnica de Fluidos OEM www.tecnicafluidos.es Flux/Orbe www.flux-pumpen. de/en/products.html

Iwaki/Peiró www.peiro.com

Jesco/ Dosificadora Técnica de Fluidos www.tecnicafluidos.es Lawrence Pumps/ Vorkauf www.vorkauf.es

Diseños especiales

Lutz/ Caña Técnica de Fluidos www.tecnicafluidos.es Marathon/Peiró www.peiro.com

Neumática

—

•

Multietapa

Autocebante

—

Simple etapa

Fluidos convencionales

—

Centrífuga vertical

Fluidos Pastosos /Mezclas

— —

Centrífuga horizontal

Alto caudal (m>200 m3/h)

— — — —

Residuales

Bajo caudal (m<50 m3/h)

—

Fluidos muy corrosivos

Volátil (NPSH disponible bajo<1 mcl)

Scanpump

Viscoso u>150 cP

De proceso

Convencional

ABS/BTF System www.scanpump.com

Fabricante/ Suministrador Web

Aspiración a vacío

Gama/ Modelo

En esta relación sólo aparecen aquellas empresas conocidas por nuestra redacción que han respondido a nuestra demanda de información.

Dosificación

Tipo de bomba

Alta Preión (TDH>50 bar)

Tipo

Vaciado pozos abiertos

Baja Presión (TDH<20 bar)

Aplicaciones

Trasiego/Aumento de presión (convencional)

Datos generales

—

—

— — — — — — —

•

•

—

— —

— — — —

INFORME

Febrero 2010 / n.º 415

Automática e Instrumentación

—

—

—

—

—

—

—

3 - 200

1-8

1

6 - 42

1,4

Inoxidable

Inoxidable

•

—

—

—

3-40

1-5

6

—

—

Inoxidable

—

—

—

—

3 - 80

1-5

1

—

—

—

—

—

—

3-40

1-10

1

—

—

—

—

—

5-150

1-2

0

•

•

—

—

0,5-100

1-24

6

—

•

—

1-6

1-24

6

—

—

—

—

0,5-3,5

10

—

—

—

—

—

0,55-7

15

—

—

—

—

5,0- 60

—

—

—

•

•

—

—

•

—

—

Sellos de bomba

Material cuerpo

NPSH requerido <disponible (mcl)

—

—

Eficiencia (%)

—

Velocidad de giro (rpm)

—

Min. temp. oper. (ºC)

—

Máx. temp. oper. (ºC)

—

Acoplamiento motorbomba

—

Material impulsor

—

Presión válvula cerrada (bar(a))

Caudal(m3/h)

—

Caudal mínimo (m3/h)

Desplazamiento positivo diafragma

—

TDH (bar)

Desplazamiento positivo reciprocante

—

Autocebante

Desplazamiento positivo rotatoria

Especificaciones técnicas

—

—

—

Inoxidable Directo flexible

90

0

280 - 2860

Inoxidable

Inoxidable Directo flexible

90

0

—

Inoxidable

Inoxidable

Inoxidable Directo flexible

90

0

—

—

Inoxidable

Inoxidable

Inoxidable Directo flexible

90

0

—

—

—

Inoxidable

Inoxidable

Inoxidable Directo flexible

90

0

—

—

—

Inoxidable

Inoxidable

Inoxidable Directo flexible

90

0

—

85

—

Inoxidable

Inoxidable

Inoxidable Directo flexible

90

0

—

6-42

1,4

Acero carbono

Acero carbono

Mecánico

Directo

140

-40

2900

—

—

—

Acero carbono

Acero carbono/Especial

Mecánico

Directo

140

-40

2900

30

—

—

—

Acero carbono

Acero carbono/Especial

Mecánico

Directo

140

-40

2900

0,1-1

10

6

—

—

Elastómeros

Polipropileno

Membrana

Directo

80

0

4001500

—

1,8

1

3

6-42

1,4

ETFE

PP, Pvdf o inox

Mecánico y sín.

Directo flexible

60

-10

5000

—

—

10

2

8

—

—

ETFE

PP, Pvdf o inox

Mecánico y sín.

Directo flexible

120

-10

8000

•

—

—

1,2

7

20

—

—

Inox

Inox

Mecánico

Directo flexible

80

-10

900

•

—

—

—

30

2

10

—

—

PP

PP

Mecánico y sín.

Directo flexible

—

—

—

—

•

—

—

0-240

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

0-2,5

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

•

—

0-4

12

2-10

—

—

PTFE

Plásticos o metales

Membrana

Directo

70

0

1500

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

1-8

2

Sumer- — gida

—

Plásticos o metales

Plásticos o metales

Mecánico

Directo

90

0

6000

•

—

—

•

0-48

—

—

1,4

—

—

—

—

100

10

—

6-42

INFORME

Automática e Instrumentación

Febrero 2010 / n.º 415

Bombas de pequeño tamaño suministradas en España Aplicaciones

Fluidos muy corrosivos

—

•

—

—

•

—

— •

— — •

— •

—

•

— •

— —

•

•

•

•

—

•

—

— •

— — •

— •

—

—

•

— — — —

•

—

•

—

—

•

—

•

— •

Vaciado bidones

Bomba caña

—

— — •

—

•

—

•

—

—

•

—

— — •

— — •

Neumática

SB

•

•

— — —

•

•

•

—

—

•

—

•

•

•

•

— — — —

Neumática

SA

•

•

— — —

•

•

•

—

—

•

—

•

•

•

•

— — — —

Neumática

SII

•

•

— — —

•

•

•

—

—

•

—

•

•

•

•

— — — —

Diafrgama

R409.2

—

— •

•

—

—

—

—

•

•

— •

— — •

Uraca/ Alta presión Técnica de Fluidos www.tecnicafluidos.es

—

•

— — — —

— —

—

•

—

•

•

— •

— — — — — —

Watson Marlow/ Peristáltica Técnica de Fluidos www.tecnicafluidos.es

—

•

— •

— —

— —

•

—

—

•

—

— •

•

NEPO 200150-250

—

— — — —

— —

•

—

—

—

•

— — •

— •

Proflo

—

•

— — —

— •

•

—

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•

•

•

•

Sanitaria

•

•

— •

•

•

—

—

•

—

•

•

— — •

Husillos

GR20 a 110

Ponndorf/Peiró www.peiro.com

Peristáltica

Standard/Quillinox www.quillinox Sandpiper/Peiró www.peiro.com

Sera/Vorkauf www.vorkauf.es

Wernert/Vorkauf www.vorkauf.es

Serie NE

Wilden/ Neumática Técnica de Fluidos www.tecnicafluidos.es Yunk/Quillinox www.quillinox

Turbina flexible

— —

—

—

•

— — — —

— — — —

Siemens/Siemens www.siemens.com/sitop www.automation.siemens. com/sitop/html_76/sitopinfo-sucinta.htm

_

_

_

— •

5 a 24 V 40 A

5 a 24 V

40 A

_

_

Intensidad máx. salida

Tensión salida _

—

— — —

Conmutadas

Intensidad máx. salida

Intensidad máx. salida

Tensión salida

Lineales

•

— — — —

Otras (para su colocación fuera del equipo)

Conmutadas Tensión salida

Intensidad máx. salida

Tensión salida

Programable

Intensidad salida

Tensión salida

Fabricante/ Distribuidor Web

Lineales

•

— — — — —

correspondiente al mes de enero, no apareció reflejada la información de los equipos que fabrica y suministra la empresa Siemens. A continuación reproducimos los datos de la citada empresa.

Para su colocación interior equipo

— —

— •

Fe de errores. En tabla del informe sobre Fuentes de alimentación publicada en el Núm. 414 de AeI,

Para laboratorio/taller

Multietapa

•

Convencional

QPM3 20 a 80

Autocebante

Fluidos convencionales

•

Engranajes

Olaer Ibérica www.olaer.es

Simple etapa

Fluidos Pastosos /Mezclas

— — — —

— —

Centrífuga vertical

Alto caudal (m>200 m3/h)

— — •

•

Moineau/ Helicoidal Técnica de Fluidos www.tecnicafluidos.es

Centrífuga horizontal

Bajo caudal (m<50 m3/h)

•

•

Gama/ Modelo

Residuales

Volátil (NPSH disponible bajo<1 mcl)

•

•

Tipo de bomba

Viscoso u>150 cP

•

Aspiración a vacío

—

Dosificación

—

Vaciado pozos abiertos

•

Trasiego/Aumento de presión (convencional)

— •

Ecomoineau

Fabricante/ Suministrador Web

86

Tipo

Alta Preión (TDH>50 bar)

En esta relación sólo aparecen aquellas empresas conocidas por nuestra redacción que han respondido a nuestra demanda de información.

Proceso Baja Presión (TDH<20 bar)

Datos generales

_

•

INFORME

Febrero 2010 / n.º 415

Automática e Instrumentación

1-8

—

—

Elastómeros

Fundicion

Cierre mecánico

Directo acoplamiento

90

0

1001000

•

—

—

—

0,6-4,8

10

—

6-42

1,4

Acero sinterizado

Aluminio anodizado

—

Elástico

100

-20

10001500

•

—

—

—

0,22 -3,7

40

—

—

—

Aluminio extruido

Acero y fundi- — ción

Elástico y directo

180

-20

10003000

•

•

—

—

0-25

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

1-8

1

0

—

—

Inoxidable

Inoxidable

Inoxidable Directo flexible

80

0

—

•

—

—

•

0-50

—

—

6-42

1,4

—

—

—

—

100

10

—

•

—

—

•

0-50

—

—

6-42

1,4

—

—

—

—

100

10

—

•

—

—

•

0-48

—

—

6-42

1,4

—

—

—

—

100

10

—

—

—

—

—

Hasta 350 l/h

Has- — ta 10

—

—

A definir

A definir

—

Directo

—

—

—

—

—

•

—

1-300

4000 4-8

—

—

—

Metales

Estopada

Directo acoplamiento

90

0

1001000

—

•

—

—

0-1

7

4

—

—

Elastómeros

No aplica

Tubo

Directo

90

0

100600

—

—

—

—

360

—

25 m

—

—

A definir

A definir

Mecánico esp.

Directo

160

-50

1475

—

—

—

•

0-80

0- 18 1-8

6-42

1,4

Plásticos o metales

Plásticos o metales

Membrana

Directo

140

-20

—

—

—

—

50

3

—

—

Inoxidable

Inoxidable

Inoxidable Directo flexible

90

0

—

•

•

Acoplamiento motorbomba

Sellos de bomba

Material cuerpo

NPSH requerido <disponible (mcl) 6

Eficiencia (%)

50

Velocidad de giro (rpm)

0,1-100

Min. temp. oper. (ºC)

—

Máx. temp. oper. (ºC)

TDH (bar)

—

Material impulsor

Caudal(m3/h)

•

Presión válvula cerrada (bar(a))

Desplazamiento positivo diafragma

—

Caudal mínimo (m3/h)

Desplazamiento positivo reciprocante

Autocebante

Desplazamiento positivo rotatoria

Especificaciones técnicas

87

tecnoMarket

NUEVOS PRODUCTOS PARA LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

Nueva serie de ópticas con múltiples vistas

Nuevo aislador USB

▶ Las ópticas PolyView, fabricadas por OptoEngineering y comercializadas en España por Infaimon, proporcionan 8 vistas distintas del contorno exterior y de la parte superior de un objeto. El ángulo de perspectiva (45°) hace de estos componentes los más adecuados para la inspección de las características laterales de objetos en los que la visualización sería imposible con solamente una cámara, como por ejemplo una rosca o muestra circular. Además, se puede obtener una vista combinada de las superficies internas y externas de objetos y también las paredes interiores en cavidades. www.infaimon.com

▶ El nuevo aislador compacto USB desarrollado por de B&B Electronics y comercilizado en España por Next For ofrece protección contra ruidos eléctricos, subidas de tensión y picos de tensión, protegiendo los equipos y PCs contra los daños producidos por tormentas, picos de corriente y otras perturbaciones EMI/RFI. Su barrera de aislamiento elimina bucles de tierra en aplicaciones de medida y permite suministrar hasta 100mA de corriente a los dispositivos conectados. El equipo incorpora un indicador luminoso (LED) que indica que está alimentado por el puerto USB. Además, cumple con el estándar USB 1.1 y transfiere datos hasta 12Mbps. www.nextfor.com

Fuente de alimentación compacta de 20 amperios con entrada universal

88

▶ La nueva fuente Sitop PSU100M para fijación en perfil DIN que presenta la división Industry Automation de Siemens, ofrece 24 voltios y 20 amperios de salida y entrada monofásica. Así, el rango de entrada, 85 a 275 voltios en alterna, es mayor que el modelo anterior lo que permite conectarla a redes de 110 y 230 V AC así como a redes de corriente continua de 88 a 250 voltios.

Además, dispone de un contacto flotante de señalización que permite monitorizar su estado. Para cargas con alta corriente de arranque, la función “Extra Power“ aumenta a 30 amperios la intensidad de salida durante cinco segundos. Por otro lado, su comportamiento en caso de cortocircuito es ajustable. www.siemens.com/sitop

Soluciones para instalaciones de tratamiento, control y gestión del agua

Nueva familia de módulos wireless ▶ U-Blox, firma representada en nuestro país por Venco Electrónica, anuncia el lanzamiento de la nueva familia de módulos wireless de alta velocidad LUCY, aprobados por el estándar de comunicaciones móviles. El modelo compacto 3.5G Modem UMTS/HSPDA admite hasta 7.2Mb/s, requiere sólo una antena externa y soporta tanto voz como datos. Por otro lado, esta nueva familia ofrece una amplia gama de aplicaciones M2M como por ejemplo, sistemas multimedia de alto ancho de banda para Internet móvil y enrutamiento de VoIP, in-car multimedia streaming de video para paneles de información y la transferencia de grandes volúmenes de datos para diagnósticos médicos, seguridad y vigilancia.

El módulo incluye un cliente de GPS Asistido tanto on- como offline, y viene en un tamaño compacto de 45 x 37.5 x 4 mm y un conector de 60 pines. www.vencoel.com

▶ Cirprotec, empresa especialista en la protección contra el rayo y las sobretensiones presentará en la próxima edición de Smagua sus últimas novedades y soluciones en protección contra el rayo y las sobretensiones. Se trata de soluciones específicas para instalaciones de tratamiento, control y gestión del agua (Edars, Etaps, Desaladoras, estaciones SAIH / SAICA, Bombeos y Riegos). www.cirprotec.com

CONECTIVIDAD Y CONTROL INDUSTRIALES

» Rango de temperatura de extendido

» Protección IP

» Carril DIN

» Hasta 5 años de garantía

CONECTIVIDAD ETHERNET

» Servidores Serie a Ethernet (1-4 puertos) » Servidores PoE Serie a Ethernet » Pasarelas Modbus - Ethernet a Serie » Prolongadores (hasta 1,9Km) » Convertidores de Medio: A fibra óptica » Switches gestionados y no gestionados, GigaBit y PoE

CONECTIVIDAD SERIE

» Convertidores TTL/RS232/422/485 » Convertidores de bucle de corriente » Convertidores de baudrate » Convertidores serie a paralelo o fibra » Aisladores y Repetidores » Combinadores, Conmutadores y Separadores » Repetidores CAN y Convertidores CAN a fibra

CONECTIVIDAD INALÁMBRICA

» Radio módems serie en 868MHz (40,2Km), 2,4GHz (4,8Km) y 900MHz (11,3Km) » Radio módems USB en 2,4GHz » Radio módems Ethernet en 2,4GHz » Puntos de Acceso Ethernet a WiFi » Servidores Serie a WiFi y Ethernet (1-4 puertos) » Pasarelas Celulares a Ethernet y Serie

ADQUISICIÓN DE DATOS

» Sistemas RS485 Modbus modulares de E/S » E/S digitales y analógicas serie (RS-485 / USB) » E/S digitales y analógicas por red (Ethernet / WiFi)

CONECTIVIDAD USB

» Prolongadores por Fibra (10Km), por cable UTP (100m) e inalámbricos (30m) » Convertidores a RS232 (hasta 16 puertos) y RS422/RS485 (hasta 8 puertos) » Pasarelas USB a Ethernet » Hubs con aislamiento óptico

SISTEMAS DE CONTROL

» Relés de Lógica Programable (PLR) » Controladores de Lógica Programable (PLC) » PCs Industriales » Interfaces de Operador (HMI)

ALIMENTACIÓN, PROTECCIÓN Y ACCESORIOS » Fuentes de alimentación para Carril DIN (hasta 480W) » Transformadores de pared

» Fuentes de alimentación redundantes » Sistemas de control de baterías y SAIs - Hasta 2880VA/2700W » Protectores de sobretensión (TVSS, AGSVL) » Fusibles y magnetotérmicos miniaturizados » Protectores de sobretensión en RS232, RS485, RS422, USB, Eth. » Carcasas no metálicas » Bloques de terminal » Carril DIN » Canalización de cable » Patch Cords y adaptadores para fibra óptica » Cables serie, USB, de fibra óptica e industriales de Ethernet

más de 20 años a su servicio

Next For

S.A.

http://www.nextfor.com

info@nextfor.com

Tlf. +34 91 504 02 01

Fax. +34 91 504 00 69

90

Automática e Instrumentación

ANUNCIANTES

Anunciante

Página

ABB ..................................................... Contraportada Automatismes Girona ............................................ 14 B&R ....................................................................... 29 Baumer .................................................................. 19 Beckhoff Automation, S.A. ............................ 18 y 49 Burkert .................................................................. 21 Emerson Process Management, S.L........................ 3 Endress y Hauser, S.A. .................................. Portada Equitrol ................................................................. 22 Feria de Munich .................................................... 27 Festo Pneumatic, S.A. ........................................... 23 Genera ................................... Interior contraportada Hannover Messe .................................................... 38 Instrumentos Wika, S.A. ....................................... 25 Mesurex ................................................................... 4 Mitsubishi Electric Europe, B.V. ............................ 57 National Instruments Spain, S.L. .......................... 35 Next-For ................................................................ 89 Omron Electronics Iberia, S.A. ............................. 15 Pepperl + Fuchs, S.A. ........................................... 13 Phoenix Contact, S.A. .............. Interior portada y 75 Rittal Disprel, S.A. ......................................... 16 y 17 Rockwell Automation ............................................. 20 Siemens ................................................................. 39 Vega ................................................................. 6 y 43 Weidmüller ............................................................ 83

Febrero 2010 / n.º 415

EN EL PRÓXIMO NÚMERO Tendencias en robótica

Fuente: Automatica Munich.

Panorama

Sector del envase y el embalaje

Informe

Software CAD/CAM/CAE y sistemas PLM (Se incluye tabla de oferta)

¡4 funciones en 1 sólo dispositivo y con el ancho de un pulgar!

Giro a izquierda

Giro a derecha

Protección del motor

Seguridad integrada

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La clásica maniobra de inversión de giro se compone de dos contactores, el relé térmico para la protección del motor y, si son necesarios requisitos de seguridad, hasta dos contactores auxiliares para la parada de emergencia.

El nuevo contactor-inversor de estado sólido " 4 en 1" reune en un sólo dispositivo todas estas funciones. Ésto se traduce en: ���������������������������������� del armario. ����������������������������� cableado. ������������������������������

El ancho de un pulgar ¡haz la prueba!

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© PHOENIX CONTACT 2010

Productividad y eficiencia del diseño a la producción 415 / Febrero 2010

Automática e Instrumentación Mecánica, Oleohidráulica, Electricidad, Electrónica, Informática, Medidas

Automática e Instrumentación

GESTIÓN Y TRATAMIENTO DEL AGUA

Un sector donde confluyen muchas tecnologías Las nuevas soluciones de control distribuido y una instrumentación cada vez más fiable ofrecen la posibilidad de conseguir elevados índices de fiabilidad y calidad. El ahorro energético es hoy uno de los motores para nuevos desarrollos.

Pág.36 INFORME

Visítenos en:

Bombas de pequeño tamaño: fundamentos, selección y control

ACQÊ810.ÊAhorraÊhastaÊelÊ50%ÊdeÊenerg’aÊ enÊsistemasÊdeÊbombeoÊ

Incluye tabla de oferta Pág. 76

Ingenierías de automatización: integradores y suministradores reformulan su actividad

ElÊm—duloÊdeÊconvertidorÊindustrialÊACQÊ810Êest‡Êdise–adoÊparaÊaplicacionesÊenÊaguasÊ limpiasÊyÊaguasÊresiduales.ÊOfreceÊrespuestaÊaÊlasÊexigentesÊnecesidadesÊdeÊcontrolÊdeÊ bombasÊdeÊparÊcuadr‡tico,ÊunÊahorroÊdeÊenerg’aÊdeÊhastaÊelÊ50%ÊenÊaplicacionesÊdeÊ bombeoÊyÊadem‡sÊmaximizaÊelÊtiempoÊdeÊactividadÊdelÊproceso.Ê

Antonio Carulla, director de Endress+Hauser España

ElÊACQÊ810ÊintegraÊÊfuncionesÊcomoÊelÊc‡lculoÊdeÊcaudal,ÊllenadoÊuniformeÊdeÊlasÊ tuber’as,Êfunci—nÊSleep&BoostÊdeÊllenadoÊnocturnoÊdeÊtuber’as.ÊTambiŽnÊintegraÊunÊÊ sistemaÊantiatascamientoÊoÊdeÊlimpiezaÊdeÊbombas,ÊcontrolÊmultibombasÊyÊcontrolÊdeÊ nivel.ÊTodoÊconÊm‡ximoÊahorroÊenergŽticoÊyÊm’nimasÊemisionesÊdeÊCO2.

Asea Brown Boveri S.A 902Ê535Ê500 drives.info@es.abb.com www.abb.es/drives

“De esta crisis saldremos reforzados”

Febrero 2010, n.º 415

SoliciteÊinformaci—nÊsobreÊc—moÊpuedeÊahorrarÊenerg’aÊconÊelÊACQ810ÊalÊ902Ê535Ê500 oÊescribiendoÊaÊdrives.info@es.abb.com.

Pabellón nº 2 E/1-7

Portada AeI AGUAS_ES.indd 1

17/02/2010 13:25:17