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Sepembre - Noviembre 2017 Septiembre - Noviembre 2017 Sistemas Eléctricos de la Industria del Petróleo Normatividad de la Seguridad Funcional Ciberseguridad en Redes Industriales Estándar ISA 95: Su Integración Medición de Flujo de Aire Motor sin Escobillas para Alto Torque Análisis de la Línea de Transmisión DISEÑO DE DTIs CON EPLAN PREPLANNING

DISEÑO DE DTIs CON EPLAN PREPLANNING - …isamex.org/revistaintech/sept-nov-2017.pdf · Caso de Éxito CCST: Osmar Noé Guerrero 10 Cursos Junio-Julio en ISA Central México 16 ISA

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Septiembre - Noviembre 2017

Septiembre - Noviembre 2017

Sistemas Eléctricos de la Industria del Petróleo Normatividad de la Seguridad Funcional Ciberseguridad en Redes Industriales Estándar ISA 95: Su Integración

Medición de Flujo de Aire Motor sin Escobillas para Alto Torque

Análisis de la Línea de Transmisión

DISEÑO DE DTIs CON EPLAN PREPLANNING

Septiembre - Noviembre 2017 2

3 Septiembre - Noviembre 2017

Contenido / Edicio n Septiembre - Noviembre 2017

Comunidad ISA Directorio del Comité Directivo de ISA Sección Central México 5

Mensaje Editorial 5

Mensaje del Vicepresidente Electo del Distrito 9 ISA Latinoamérica 6

Las Secciones Estudiantiles, un impulso para ISA Sección Central México 8

Certificación ISA CCST: Técnico Certificado en Sistemas de Control 9

Caso de Éxito CCST: Osmar Noé Guerrero 10

Cursos Junio-Julio en ISA Central México 16

ISA Latinoamérica Conferencia de Liderazgo del Distrito 9 (DLC 9) 10

VI Automatisa 2017, Automatización Sin Límites 11

Nestlé-Purina, ejemplo de innovación en automa-tización industrial

13

Desafíos Quiz: ¡Póngase a Prueba! Desafío CAP: Certified Automation Professional 7

Encuesta de Introducción a la Ciberseguridad 59

Desafío CCST: Certified Control Systems Technician 20

Webinar: Ciberseguridad en Redes IT/OT 7

ISA México en el Congreso Mexicano del Petróleo 2017 14

ISA México en Expo Eléctrica Internacional 14

ISA México en Evento Soluciones Tecnológicas 2017 15

ISA México en Evento Energy Summit 2017 15

Diplomado para Personal Operativo de PEMEX 16

Eventos ISA

Septiembre - Noviembre 2017 4

The Road to Integration: A Guide to Applying the ISA-95 Standard in Manufacturing

57

Loop Checking: A Technician’s Guide 57

Industrial Automation and Control System Security Principles: Protecting the Critical Infrastructure

58

Diseño de DTIs con EPLAN Preplanning 17

Artículo Comercial

Evolución de la Normatividad de Seguridad Funcional: Ayer y Hoy

21

Ciberseguridad en Redes de Control Industrial (SCADA)

27

Ciberseguridad para Medianas y Pequeñas Empresas 32

Estándar ISA 95: Integración de los Sistemas de Con-trol Empresarial

33

Artículos de los Comités ISA

Colaboraciones Científicas Problemática y Soluciones en Sistemas Eléctricos de la Industria del Petróleo

37

Etapas de Control y Potencia de un Motor Sin Escobillas para Aplicaciones con Alto Torque (Caso Práctico)

41

Instalación Didáctica para la Medición de Flujo de Aire 47

Modelado Matemático de una Línea de Transmisión para Suministro Eléctrico y/o Transmisión de Datos

51

Reseñas de Libros

5 Septiembre - Noviembre 2017

DIRECTORIO DEL COMITÉ DIRECTIVO DE ISA SECCIÓN CENTRAL MÉXICO

M. en C y CCST Armando Morales Sánchez Presidente

Ing. Miguel Ángel Arriola Sancén Presidente Electo

Ing. Eduardo Mota Sánchez Vicepresidente

Ing. José Luis Roque Salinas Morán Vicepresidente Electo de ISA Distrito 9, América Latina

Dr. Samuel Eduardo Moya Ochoa Editor de Boletines, Editor-in-Chief

Ing. Eva Viviana Sánchez Saucedo Coordinadora de Publicaciones

Lic. Enrique Pérez Navarro Coordinador Operativo

M. en I. CFSE & PHA Mario Pérez Marin Tesorero

Ing. Ednah G. González Enlace Sector Bajío

Ing. José Antonio Neri Olvera Enlace de Secciones Estudiantiles

Ing. Daniel Zamorano Terrés Secretario y Director del Comité Educativo

M. en I. Gerardo Villegas Pacheco Director Comité de Normas y Prácticas

Ing. Erick O. Martínez Aguirre Director del Comité de Seguridad

Ing. Rogelio Lozano Martínez Director del Comité de Redes Industriales y Ciberseguridad

Ing. Ricardo Ortiz Director Comité Buses de Campo y Wireless

Ing. Jose Luis Espinoza Director de Membresías

Ventas de Publicidad [email protected] [email protected] [email protected] http://isamex.org/intechmx/ Prohibida la reproducción total o parcial del contenido de esta revista sin el permiso previo de los editores. Los artículos publicados en esta revista reflejan opiniones de la exclusiva responsabilidad del autor. Reserva de derechos de autor: 04-2016-051314503600-203 InTech México Automatización Publicación trimestral, Edición Septiembre-Noviembre 2017

Queridos lectores:

L a edición septiembre - noviembre de la revista InTech Automatización México es muy especial para el equipo

editorial; debido a que es la última edición de este año y tenemos suficientes razones que nos permiten cerrar con broche de oro: La gran aceptación y los buenos comentarios que se han reci-

bido de los lectores y los seguidores en las redes sociales nos motivan a una mejora continua y a estar trabajando siempre con la visión de ser la publicación de referencia técnica de control y automatización de América Latina.

La convergencia y los convenios que se realizaron con dife-rentes empresas en el trascurso de este año. A estas empre-sas se les dedicó un espacio dentro de la revista para decirles “Muchas Gracias”.

El trabajo de todos los comités de ISA Sección Central México que nos mantienen a la vanguardia, en los temas más sobre-salientes, conforme a la normatividad.

El apoyo de todos los especialistas que nos ofrecieron sus conocimientos y experiencias en temas dentro de la instru-mentación, el control, la sustentabilidad y la electricidad.

La participación de las secciones que conforman el distrito 9 dentro de la revista, enriqueciéndola con sus conocimientos, experiencias y actividades que realizan en sus países.

La activación e interés de los estudiantes para ser parte de ISA dentro de una sección estudiantil y a aquellos estudiantes que nos brindaron sus aprendizajes participando con artículos técnicos. Esto no acaba, nos estamos preparando para que el siguiente

año sean publicadas cuatro ediciones digitales y para difundir, al menos, una edición impresa. Nos vemos en la siguiente edición.

Les agradece el equipo editorial. Eva Viviana Sánchez Saucedo Samuel Eduardo Moya Ochoa

Mensaje Editorial

Edición Septiembre - Noviembre 2017

Mensaje Editorial

Septiembre - Noviembre 2017 6

Mensaje del Vicepresidente

Por Ing. José Luis Salinas

Mensaje del Vicepresidente Electo del Distrito 9 ISA

E l mes de junio de este año, durante la Confe-

rencia de Liderazgo del Distrito (DLC) que reúne a los delegados de cada sec-ción que conforman el dis-trito 9, tuve el honor de ser elegido como Vicepresiden-te Electo del Distrito 9 ISA para el periodo 2018 – 2019. Esta tarea, incluye nuevos retos debido a la situación que enfrentan los países de

la región Latinoamérica a causa del entorno político y so-cial que ha enrarecido el desempeño de las organizaciones y de la industria. En México, la implementación de las re-formas estructurales, incluida la energética, está obligando a realizar ajustes en el mercado comercial y tecnológico; se suma la incertidumbre que provoca el entorno petrolero, la contracción de la economía y otros factores, tanto inter-nos como externos.

Pero, aún con lo anterior, se mantienen los objetivos encomendados por ISA que nos exige redoblar esfuerzos para -ser los referentes de estándares, difundir la tecnolo-gía, impulsar y dar soporte a las nuevas generaciones de profesionales de la automatización.

Para lograrlo, la vicepresidencia brindará todo el apoyo necesario a cada una de las secciones de nuestro distrito y fungirá como el medio de enlace con ISA, la cual conserva su función como fuente de conocimiento, de experiencia, de información técnica y el vínculo de colaboración entre cada distrito y cada sección.

Así también, la vicepresidencia mantendrá la estra-tegia de difundir el conocimiento a partir de la capacitación, fortaleza de nues-tras actividades que brinda crecimiento profesional. ISA im-pulsa los cursos de capacitación inter-seccionales, para llevar el conocimien-

to a todo el distrito. En caso de que cierto país no posea una sección de ISA o si una sección no cuenta con un cur-so de capacitación específico; la vicepresidencia apoyara la sección local o más cercana para la realización del cur-so, cuya logística será responsabilidad de la sección invo-lucrada.

Otro de mis objetivos es mantener e impulsar las fuen-tes de conocimiento en nuestro idioma; tal como la revista especializada InTech México Automatización, la cual es dirigida por ISA Sección Central México, conteniendo ar-tículos de los países que conforman el distrito, cuestiona-rios en línea y noticias relevantes, consolidándose como una referencia técnica en español y de libre acceso en in-ternet a través de las redes sociales y de su sitio web.

Sin dejar atrás el fomento a la importancia de ser miem-bro regular de ISA, de atraer nuevos miembros y de perte-necer a una sección, dado que esto proporciona grandes beneficios; el primero, y desde mi punto de vista uno de los más importantes, se encuentra el acceso en línea a más de 120 estándares, reportes técnicos y prácticas recomen-dadas.

Como ya lo mencioné, tenemos un gran reto, el cual lograremos en conjunto con trabajo, participación y el com-promiso de todos nosotros que somos la herramienta para el cambio.

Reitero mi apoyo para lograr las metas y agradezco el mismo a las secciones que integran el Distrito 9.

Ing. José Luis Salinas Vicepresidente Electo ISA Distrito 9, América Latina [email protected] [email protected]

7 Septiembre - Noviembre 2017

Desafío Quiz

Desafío QUIZ CAP Certified Automation Professional

Certification Program

Pregunta de Certificación "La traducción de datos entre un servicio de red y una aplicación, incluida la

codificación de caracteres, la compresión de datos y el cifrado/descifrado", ¿De qué capa del modelo de interconexión de sistema abierto (OSI) es respon-sabilidad?

a) Aplicación b) Presentación c) Sesión d) Transporte

Respuesta: La respuesta correcta es b, Presentación. Explicación: La capa de presentación para protocolos utilizados en sis-

temas de control, proporciona la traducción de datos recibidos a un formato uti-lizable, tales como datos binarios de un controlador lógico programable en da-tos de punto flotante, para su presentación en una tabla de datos de un siste-ma de control distribuido.

La capa de aplicación se ocupa de las interfaces de programación de aplica-ciones de alto nivel, que incluyen: compartir recursos, acceso a archivos remo-tos, servicios de directorio y terminales virtuales. La capa de sesión trata el in-tercambio continuo de transacciones de información entre dos nodos. Esta ca-pa no suele ser necesaria en los protocolos de buses de instrumentación. La capa de transporte proporciona una transmisión confiable de segmentos de da-tos entre puntos de una red, como TCP y UDP.

Referencia: Trevathan, Vernon L., A Guide to the Automation Body of

Knowledge, Second Edition, ISA, 2006.

Septiembre - Noviembre 2017 8

Comunidad ISA México

Por Equipo Editorial

Las Secciones Estudiantiles, un impulso para ISA

Seccio n Central Me xico

P ara ISA SECCIÓN Central México el enlace con los estudiantes ha generado una historia de mutuo

apoyo y cooperación. Las secciones estudiantiles han en-contrado en ISA un referente de información.

Ing. José Antonio Neri Olvera, miembro del actual Co-mité de ISA, encargado establecer el enlace con las Sec-ciones Estudiantiles; nos comenta: Es importante que los estudiantes relacionados al área de instrumentación, con-trol y automatización conozcan la normatividad ISA debido a que normas como la 5.1, 5.3 son la base del diseño en planos para representar instrumentos y lazos de control.

Parte de las actividades programadas que se han inicia-do son: las visitas a las universidades interesadas en crear su sección estudiantil y las visitas a las secciones estu-diantiles ya establecidas para afianzar lazos.

A continuación, un resumen de las escuelas visitadas por el Ing. José Antonio Neri Olvera: Se dio una plática en el auditorio de la Universidad Tec-

nológica de Jalisco (UTJ). Se visito a los estudiantes de la Universidad de Guada-

lajara, para invitarlos a crear su sección, se presentó las

actividades que realiza ISA México. Se realizó una entrevista con profesores del Instituto

Tecnológico de Mérida y se acordó una segunda reunión con el objetivo de tener la oportunidad de dar a conocer los beneficios de ser miembro ISA

Se tuvo una reunión con el responsable de la sección estudiantil de ESIME Zacatenco. Durante estas visitas, se presentó las actividades reali-

zadas por ISA México en programas de cursos, certifica-ciones, membresías, comités técnicos, pagina web y revis-ta InTech México.

Se atendió las dudas e inquietudes sobre los documen-tos para crear o reactivar una sección estudiantil y se pro-puso estrategias para mantener y continuar una cercana

Ciberseguridad en Redes IT/OT

urante el Webinar realizado el 25 de julio, se compartieron los problemas de Ciberseguri-

dad más importantes con las redes IT/OT, y se propor-cionaron los últimos consejos y mejores prácticas que se han desarrollado para contrarrestarlos:

Problemas comunes de seguridad con redes IT/OT Estándares de Ciberseguridad y cómo se aplican Cómo utilizar zonas de seguridad y conductos para

proteger sistemas IT/OT Estudio de casos y ejemplos de debilidades de segu-

ridad comunes Este Webinar ha sido compartido por nuestros com-

pañeros de Moxa y puede ser tomado nuevamente en el sitio: https://goo.gl/MdRgJ3

Para participar en el siguiente Webinar sobre Conse-

jos de Ciberseguridad para las Redes IT/OT, ingrese y regístrese en el sitio: https://goo.gl/yYZ9Tf

9 Septiembre - Noviembre 2017

Comunidad ISA México

Por Equipo Editorial

Certificacio n ISA CCST: Te cnico Certificado en

Sistemas de Control

U n Técnico en Sistemas de Control tiene las habili-dades, conocimientos y dominio de los diferentes

campos de la instrumentación industrial, los sistemas de control de procesos, la operación y mantenimiento de es-tas áreas. Además está familiarizado tanto en el montaje mecánico de los instrumentos, como con sus fundamentos eléctricos y electrónicos.

Un Técnico en Sistemas de Control debe tener la habili-dad de realizar calibraciones, formular documentación de diseño, verificar los lazos de control, localizar posibles ave-rías y reparar o reemplazar instrumentación de proceso. Estas actividades se relacionan con los sistemas de medi-ción y control de las variables de proceso más importantes tales como: nivel, temperatura, presión, flujo, fuerza, poten-cia, posición, movimiento, propiedades físicas y composi-ción química, entre otras.

El programa de Certificación de Técnico en Sistemas de Control de ISA (CCST) promueve el desarrollo profe-sional de los Técnicos en Sistemas de Control, brindándo-les un reconocimiento a través de un documento que vali-da sus conocimientos, su experiencia y su nivel académico como técnico en el área de la medición y el control de los procesos industriales.

Los Técnicos en Sistemas de Control, juegan un papel fundamental dentro de la industria al ejercer el control di-recto sobre muchas actividades relacionadas con la cali-dad del producto, la seguridad y la protección del medio ambiente. Es por esto que el programa CCST asegura que el personal cuenta con altos niveles de habilidad y compe-titividad, y por eso es considerado como un requisito indis-pensable a cubrir, tanto para la gerencia de planta como para los trabajadores.

El programa CCST proporciona los mecanismos nece-sarios para comprobar documentalmente ante los ejecuti-

vos de la planta, los contratistas, y los trabajadores, que los Técnicos en Sistemas de Control están certificados pa-ra trabajar de manera segura y efectiva en los procesos industriales a nivel mundial.

Como experiencia del cumplimiento de los requisitos para la Certificación, la ISA les expedirá a los candidatos exitosos un certificado que establece el nivel en el cual la persona fue acreditada, manteniendo un registro de los CCST's a quienes se les hayan expedido dichos certifi-cados.

ISA Sección Central México impartió un curso pro-pedéutico de Técnico Certificado en Sistemas de Con-trol (CCST) Nivel 1 los días 15 al 18 de Agosto 2017 en la CDMX, donde participaron ingenieros de las empre-sas Costa Azul, Pocho Industrial, Woodgroup y DNG, el instructor fue el M. en C./CCST Armando Morales Sánchez.

¡No pierda la oportunidad de fomentar su competitividad y su desarrollo profesional a través de la certificación que demuestre sus habilidades y conocimientos en este cam-po!

Para mayor información sobre otros cursos, comu-nicarse a ISA México al teléfono (55) 5615 3322 o escri-ba Lic. Enrique Pérez Navarro al correo [email protected]

Septiembre - Noviembre 2017 10

Comunidad ISA México

Por Equipo Editorial

Caso de E xito CCST: Osmar Noe Guerrero

F elicitamos al Licenciado en Ingeniería Mecatrónica Osmar Noé Guerre-ro, quien asistió al Curso Propedéutico de Certificación CCST (Certified

Control Systems Technician) impartido por ISA Sección Central México, que se realizó en Agosto del año pasado, y presentó su examen el 22 de junio del 2017, resultando aprobado, por lo que a partir de esta fecha es Especialista Técnico Certificado en Sistemas de Control

Esperamos que en México sigamos aumentando el número de especialistas certificados CCST y con esta finalidad, los invitamos a participar en el próximo curso de certificación, organizado por ISA Sección Central México, programado para realizarse los días 15 al 18 de Agosto del presente año.

¡Enhorabuena Osmar! ISA Central México y Revista InTech México Automatización te desean mu-

cho éxito en tus próximas metas.

Por Equipo Editorial

Conferencia de Liderazgo del Distrito 9 (DLC 9)

D urante los días 17 y 18 de junio de 2017 se reali-zó en Zipaquirá, Colombia la Conferencia de Li-

derazgo del Distrito 9, donde se reunieron los delegados de las diferentes secciones de Latinoamérica, que confor-man este Distrito.

Esta Conferencia tuvo el objetivo de proporcionar infor-mación general sobre ISA y su estructura, la identidad de este nuevo Distrito, los apoyos, la organización y la inte-gración de las secciones.

Dentro de los puntos con mayor relevancia, se realizó la mesa redonda con Patrick Gouhin (CEO de ISA), la pre-sentación de los candidatos y la votación del DVP electo para 2018-2019, la presentación de los departamentos de planeación estratégica, membresías y publicaciones del

distrito. Así también, cada sección presentó las actividades realizadas y su plan de trabajo.

La reunión durante estos dos días fue fructífera y cons-tructiva, según las conclusiones al final del evento. ISA Colombia recibió cordialmente al CEO de ISA, Patrick Gouhin y a los delegados de las distintas secciones que conforman el Distrito 9.

La Sección México Central de ISA agradece a la Sec-ción Colombia por su hospitalidad y por la excelente orga-nización del evento.

11 Septiembre - Noviembre 2017

El evento especializado en automatiza-ción industrial en Corferias

VI versión de Automatisa reci-be a 8.000 visitantes durante

tres días de feria

B ogotá, junio de 2017. Con éxito finaliza la VI versión de Automatisa, al congregar a 8.000 asis-

tentes de Latinoamérica y el Caribe y 60 expositores del 14 al 16 de junio, en el Centro Internacional de Negocios y Exposiciones de Bogotá, Corferias.

La feria, organizada por Corferias y la Sociedad Inter-nacional de Automatización, ISA, (por sus siglas en in-gles), en Colombia, reunió en su muestra comercial a ex-positores con lo más avanzado en automatización indus-trial, instrumentación, inteligencia y seguridad en Planta; además desarrolló el VI Congreso de Automatización In-dustrial con más de 200 participantes entre profesio-nales, estudiantes y empresarios que escucharon confe-rencias sobre el presente y el futuro de la robótica indus-trial, ciberseguridad industrial, entendimiento de la indus-tria 4.0, optimización y ahorro energético en sistemas au-tomatizados, entre otros.

José Luis Villa, presidente de ISA, en Colombia, seña-ló: “Automatisa se posiciona cada vez más y estamos a gusto con los resultados. Sabemos que estamos en la nueva revolución de la tecnología de la automatización y Colombia necesita ser un país más competitivo como

otros en el mundo que han apostado por la industria 4.0”.

Úrsula Sánchez, jefe de proyecto de Corferias, señaló por su parte que Automatisa, evento único en su catego-ría, en su VI versión favoreció el intercambio de conoci-miento, tecnologías, maquinaria y soluciones para empre-sarios y proveedores que avanzan en la automatización. “Durante los tres días de feria contamos con expertos na-cionales e internacionales que dieron a conocer las inno-vaciones tecnológicas para que una empresa pequeña, mediana o grande mejore su producción, reduzca costos y ahorre recursos”.

Bryan Sánchez, gerente de ventas de Yokogawa para Colombia, dijo que la compañía estuvo presente en Auto-matisa para dar a conocer su portafolio de productos y servicios, y sin duda, apoyar a las industrias, por medio del suministro de sistemas de instrumentación, control y automatizado para el tratamiento de acueductos, hidro-eléctricas e ingenios azucareros. “En esta versión hemos logrado llegar a 30 potenciales clientes que no conocían muy bien la marca y que hacen parte de nuestro nicho de mercado, especialmente pertenecientes a ingeniería, OIM y PC”.

Óscar Julián Isaza, gerente de área para Weidmüller de Colombia, indicó que es la primera vez que participan como expositores en Automatisa: “Hemos logrado hacer una gran cantidad de contactos; alrededor de 600 por día. Para nosotros es una satisfacción saber que lo clientes potenciales pudieron conocer más nuestro portafolio de productos; asistir a la feria ha sido muy gratificante”.

ISA Latinoamérica

Septiembre - Noviembre 2017 12

Roberto Sanabria, ingeniero de producto de Mitsubhisi Electric, dijo que Automatisa fue el escenario para estable-cer más de 60 nuevos contactos. “El negocio más cercano a cerrar es por más de US$ 10.000 y constituye el punto de partida para consolidar nuestros proyectos. La feria es ex-celente en el área de la automatización. Ya habíamos veni-do y esperamos estar presentes en otras versiones”.

Ana María Mora, de Marketing en Siemens, expuso que durante el evento desarrollaron el lanzamiento de varios productos, como la nueva versión de Vía Postal y Dinamic Web Acces. Al igual, participaron con varios de sus clientes que han sido ejemplo a seguir en automatización industrial, como Conconcreto y su caso de éxito con la impresora 3D; también Fantasía de Agua y Bavaria. “En la feria dimos a conocer las novedades como los demos de automatización y Motion Control. Además, trajimos a especialistas en auto-matización de Colombia y Argentina”.

Peter Coral, analista de mercadeo y publicidad de Col-sein, aseguró que la feria es el escenario para exponer nuevos productos y servicios, conocer potenciales clientes y concretar negocios. “Tenemos un buen balance de Auto-matisa al crear nuevos lazos comerciales con nuestro tar-get real. Para la próxima versión queremos lanzar nuevos productos, demostrando a los clientes que estamos a la vanguardia de la automatización”.

Carolina Luna, gerente de productos de mercadeo de Phoenix Contact en Colombia, manifestó que en Automati-sa se corroboró el interés de las compañías no solo del centro del país, también de regiones como la Costa, por conocer e invertir en tecnologías de automatización indus-triales. “Para nosotros es muy importante que se generen estos espacios. Es un evento que abandera el tema de nuevas tecnologías y ciberseguridad en el país. De parte nuestra seguiremos participando”.

ISA Latinoamérica

13 Septiembre - Noviembre 2017

Nestlé-Purina, ejemplo de innovación en automatización industrial

Nestlé-Purina es una de las plantas vanguardistas en la región en temas de automatización, industria 4.0 y ciberseguridad industrial.

Los procesos de automatización en Colombia tienen como principio facilitar el trabajo y control de las ope-raciones.

Automatisa es el evento especializado en la Automati-zación Industrial, Instrumentación e Inteligencia y Se-guridad de Planta de Centro América, Región Andina y el Caribe.

B ogotá, junio 2017. Juan Sebastián Hernández, ingeniero de proyectos en planta de Nestlé-Purina,

ubicada en Mosquera, Cundinamarca, aseguró que uno de los principios básicos de la automatización es trabajar de la mano con los empleados, la tecnología y maquinaria de punta para tener resultados más satisfactorios en producti-vidad, calidad, inocuidad y seguridad laboral.

Para lograr esto, señaló que se implementa la configu-ración en red para monitorear, controlar y manipular la ma-quinaria por terminales remotas, como son teléfonos móvi-les, computadores portátiles o centros de control de larga distancia. En ese sentido, en caso de falla, las alertas se reciben y solucionan, incluso, desde la planta modelo en México.

“El nuevo sistema de automatización y seguridad en maquinaria permite proteger cada día más a cada uno de nuestros asociados de posibles riesgos que representen las máquinas, junto a la fabricación de producto con los más altos estándares de calidad para seguir haciendo feli-ces a las mascotas que consumen nuestros productos, por medio del control de una gran cantidad de variables”, dijo Hernández.

De esta manera, la planta Purina-Nestlé se ha dedicado a la óptima producción de alimentos para mascotas, para lo cual emplea un proceso de estandarización industrial que pretende poner en igualdad de condiciones a las se-des que reúne la compañía en varios países. “En Colombia tenemos una de las plantas más actualizadas en tema de maquinaria, automatización y sistemas. Las directrices vie-nen de la casa matriz de Nestlé en Suiza y están basadas en las normas ISA”, puntualizó el ingeniero de electricidad

y automatización en planta de Nestlé-Purina. José Luis Villa, presidente de ISA Colombia, afirmó que

Nestlé-Purina sin duda es un ejemplo empresarial de auto-matización en el país, toda vez que ha implementado un sistema de control de procesos y manufactura de la fábrica en una misma infraestructura de red. “La puesta en marcha de este proyecto permitió pasar de la operación individual de cada maquinaria, lo que aumentaba costos y reducía calidad, a un óptimo sistema global para tener un mayor control y mejores diagnósticos de todos los equipos en la planta de purina para mascotas”.

Mario Rodríguez Ortiz, Field Service para Nestlé-Purina, dijo por su parte que la empresa además es líder en ciberseguridad industrial, con lo que se busca prevenir la alteración de sus programas de monitoreo, control, cali-dad y seguridad. “Todo nuestro trabajo es preventivo. Por eso, ataques como el que sufrió el mundo hace poco y que por ejemplo en Italia detuvieron por completo tres compa-ñías, a nosotros no nos afectó, ni como empresa ni como país”.

Nestlé-Purina reúne, de esta forma, los tres pilares esenciales del progreso industrial: automatización, imple-mentación de tecnología 4.0 y ciberseguridad, los cuales serán tratados en el Congreso de Automatización Industrial que se desarrollará en Automatisa 2017, evento que orga-nizan el Centro Internacional de Negocios y Exposiciones de Bogotá, Corferias, y la Asociación Colombiana de Pro-fesionales de Instrumentación y Automatización In-dustrial, ISA Colombia, del 14 al 16 de junio.

ISA Latinoamérica

Septiembre - Noviembre 2017 14

Por Equipo Editorial

ISA Me xico en CMP 2017

L a ISA Sección Central México se hizo presente los días 8 y

9 de junio del 2017 dentro del Congreso Mexicano del Petróleo realizado en la ciudad de Puebla

2017.

La invitación recibida de la compañía VACOISA a ISA Sección Central México para dar platicas en su stand, permitió que nuestro Presidente M. C. Armando Morales, el Director del Comité de Normatividad M. I. Gerardo Villegas y los integrantes del Comité de Seguridad M. I. Mario Pé-rez e Ing. Erick O. Martínez compartieran dos pláticas so-bre temas de aplicación de válvulas de corte en sistemas de medición, control de procesos y paro por emergencia.

Las presentaciones impartidas, fueron de interés para la audiencia, donde se tuvo la oportunidad de intercambiar puntos de vista con fabricantes y usuarios de válvulas de corte y actuadores.

En cada una de las presentaciones se resaltó las capa-cidades de ISA Sección Central México; se informó sobre membresías, estándares, libros, cursos, certificaciones y consultoría técnica, como resultado de las pláticas se cap-tó la atención de varios asistentes que se interesaron en la suscripción como miembros de ISA y los cursos de capaci-tación.

ISA Sección Central México, seguirá buscando estar presente en eventos industriales que permitan ofrecer solu-ciones de automatización y control a firmas de ingeniería, fabricantes y usuarios finales.

Noticias ISA México

ISA Me xico en Expo

Ele ctrica Internacional

D urante los días 6, 7 y 8 de junio de 2017 se pre-

sentaron en el Centro CitiBa-namex, en la Ciudad de Méxi-co, se llevó a cabo el evento

de Expo Eléctrica Internacional donde convergen, dentro de una plataforma de negocios, los principales partici-pantes y distribuidores de la industria del sector energéti-co.

ISA Sección Central México agradece el apoyo de la empresa Endress+Hauser por la oportunidad brindada al compartir su stand dentro del evento de Expo Eléctrica Internacional 2017. ISA Sección Central México fue par-ticipe proporcionando información a los visitantes expli-cando qué es y cuál es la función de ISA, los beneficios que provee a la sociedad y a la planta productiva nacio-nal. Así mismo, se realizó la promoción de los cursos, certificaciones y los programas de capacitación que ISA

México imparte den-tro y fuera de sus instalaciones. Como parte de la difusión realizada durante esta exposi-ción, se realizó la presentación y la di-vulgación de la nueva edición de la Revista InTech México y la invitación a los espe-cialistas y visitantes a participar colaboran-do con su experiencia o consultarla en línea

o en su versión digital en formato electrónico. En conjun-to con la exposición, este evento incluyó conferencias técnicas, programas de capacitación y mesas de diálo-gos; volviéndose un punto de convergencia para visitan-tes y expositores dentro del ramo de la iluminación, de material y equipo eléctrico.

15 Septiembre - Noviembre 2017

Noticias ISA México

Por Equipo Editorial

ISA Me xico en Evento Soluciones Tecnolo gicas 2017

L os días 30 y 31 de mayo se presentaron en el Cen-

tro CitiBanamex, en la Ciudad de México, las soluciones que

ofrece la compañía Risoul a través de sus socios comer-ciales, la cuales tienen el objetivo de ayudar a optimizar activos, reducir costos, evitar riesgos, y otros beneficios.

ISA Sección Central México participó en este evento brindando información con respecto a qué es ISA y cuáles

son los beneficios que provee a la sociedad y a la planta productiva nacional, promoviendo los cursos, certificacio-nes y los programas de capacitación que se imparten y denotando la importancia de integrar a expertos mundiales en la materia, proveedores de automatización y a usuarios finales en la difusión y actualización de las tecnologías de instrumentación, control y automatización de procesos in-dustriales y de manufactura.

Como parte de la difusión realizada durante este even-to, se realizó la presentación y la divulgación de la nueva edición de la Revista ISA InTech México y la invitación a los especialistas y visitantes a consultarla en línea o des-cargar la versión digital.

Así también, ISA Sección Central México promovió ser parte de esta sociedad, con el fin de a trabajar en equipo para desarrollar y ofrecer información imparcial en automa-tización, incluidas las normas, acceso a información técni-ca, recursos de desarrollo profesional al compartir expe-riencias con otros profesionales de la automatización.

En el evento de Soluciones Tecnológicas, se tuvieron acceso a exposiciones, conferencias y sesiones demostra-tivas impartidas por expertos de las mejores marcas.

Por Equipo Editorial

ISA Me xico participa en Evento Energy Summit 2017

E l 29 y 30 de agosto en el ho-tel Hilton Villahermosa, se

realizó el evento “Energy Summit 2017”, el cual abordó temas relacionados a la energía a través de conferencias técnicas y un área de exposición.

Rockwell Automation, organizador del evento, invitó a ISA Sección Central México a participar; por lo que ISA estuvo presente con la conferencia técnica “Wireless

ISA100.11a” que expuso el actual director de Buses de Campo y Wireless, el Ing. José Ricardo Ortiz, la conferen-cia se realizará el 30 de agosto.

El objetivo de ISA, con esta conferencia, fue describir el protocolo de red inalámbrico ISA100 Wireless, que es un protocolo IPv6 abierto y universal que extiende la escalabi-lidad y flexibilidad de las aplicaciones existentes, inalcan-zable con las instalaciones cableadas tradicionales.

Septiembre - Noviembre 2017 16

Por Equipo Editorial

Diplomado para Personal Operativo de PEMEX

F elicitamos a todos los participantes que asistieron a los cursos que ISA Sección Central México reali-

zó en oficinas de la ciudad de México. Curso de Análisis, Diseño y Ejecución de Sistemas Ins-

trumentados de Seguridad (SIS), se impartió los días 28, 29 y 30 de junio 2017. Participaron ingenieros de las em-presas Endress & Hauser, SCAP, RIDDICK, RISOUL y BFC Consulting, los instructores fueron: Erick Martínez, Mario Pérez Marín del IMP y Eduardo Mota de Rockwell.

Curso de Áreas Clasificadas y Métodos de Protección, que se impartió los días 19, 20 y 21 de Julio 2017. El ins-tructor fue el Ing. José Luis Salinas.

Curso Buses de Campo-Fieldbus, que se impartió los días 26, 27 y 28 de Julio en las instalaciones de ISA-México. Participaron ingenieros de las empresas PARKER, EMERSON, FLOWSERVE y SENER, el instructor Ing. Jo-sé Luis Salinas.

Noticias ISA México

Por Equipo Editorial

Cursos Junio-Julio en ISA Central Me xico

E l día 5 de Septiembre del 2017 se realizó la inaugura-ción del Diplomado en Formación de Especialistas en

Sistemas de Medición, Control y Seguridad Funcional para Personal Operativo de PEMEX Transformación Industrial, en las Instalaciones de la Universidad de Las Américas Puebla UDLAP Jenkins Graduate School en la Ciudad de

México, donde participará la ISA Sección Central México con la impartición de la Especialidad en Control de Proce-sos y la Especialidad en Sistemas de Seguridad Funcional.

La inauguración corrió a cargo del Ing. José Manuel Alvarado Dorio de PEMEX TRI, junto con las autoridades de la Universidad de Las Américas Puebla UDLAP.

17 Septiembre - Noviembre 2017

DISEÑO DE DTIs CON EPLAN PREPLANNING

EPLAN Software & Service

RESUMEN:

E PLAN Preplanning es una solución de software CAE multidisciplinaria (ingeniería de instrumentación, de control, de fluidos y eléctrica) con la

que puede realizar la planificación técnica previa de los procesos de una planta o maquinaria, así como el diseño de DTIs a través de navegadores y librerías que contienen información como: hoja de especificaciones de cada instrumento, datos de fabricante, número de parte, manual del usuario, datos de calibración, dimensiones, etc. Esta solución permite tener un flujo de tra-bajo flexible con datos coherentes a lo largo de todas las etapas de planifica-ción y documentación del proyecto. También con el uso de reportes automáti-cos es posible obtener listas de instrumentos, controladores, dispositivos de campo, sensores, clases de tuberías, etc. Algunas de las ventajas principales son el ahorro de tiempo durante el diseño, la consistencia de datos y el uso de simbología normalizada acorde a los estándares internacionales ANSI/ISA-S5.1-1984 R(1992), IEC 81346, IEC 62491, IEC 61355, NFPA, JIC, ISO1219, etc. PALABRAS CLAVES: EPLAN, DTIs, diagramas, tuberías, planificación, ingeniería, instrumentación.

Septiembre - Noviembre 2017 18

Artículo Comercial

La adquisición y definición de la información, así como la planificación del proyecto en la fase inicial contribuye a que los procesos de ingeniería sean más integrados y efi-cientes, desde la ingeniería básica hasta la ingeniería de detalle. Esto se consigue con los denominados objetos planificadores de conexión, los cuales definen qué seg-mentos se conectan entre sí y describen, por ejemplo, las tuberías y los datos de cableado. Entre los datos que des-criben las tuberías se encuentran el tipo de tubería, la sus-tancia que fluye por cada tubería, como por ejemplo agua, aceite, oxígeno, etc.

A través de uno de los navegadores de EPLAN Pre-planning los diseñadores pueden definir los tipos de tube-rías y las sustancias en forma de plantillas con todos los datos relacionados como: secciones de tubería, empalmes y bombas, de forma que los usuarios ya no tienen que in-troducir cada dato individualmente para cada segmento de tubería, lo cual permite acelerar aún más los proyectos.

Una importante ventaja para los usuarios consiste en que el recorrido de la tubería, es decir, la representación de las conexiones que pertenecen a la tubería, se determi-na automáticamente.

La clase de tubería y otros datos adicionales cómo pun-tos de conexión, derivaciones y funciones pueden almace-narse como parte de las características de la conexión, las tuberías también pueden codificarse por color.

Con EPLAN Preplanning es posible llevar a cabo las actividades de planificación inicial en lo que respecta a los aspectos técnicos del proceso de ingeniería.

Dentro de la ingeniería de una planta, existen etapas de la ingeniería del proyecto que continuamente se van per-feccionando a partir de las ideas y los primeros borradores, se afina y concreta el plan hasta crear los documentos e información necesaria para la fabricación y montaje del proceso.

El objetivo es identificar el diseño más ventajoso desde un punto de vista técnico y definir las especificaciones para la posterior planificación a detalle, posteriormente se pro-cede a la creación de esquemas de instalación tomando como base la pre-planificación. Los diagramas de tuberías e instrumentación forman parte de la documentación de la planta.

Algunas de las ventajas al diseñar con EPLAN Preplan-ning son: Simbología normalizada (ISA) y contenida como parte

de las librerías. Define las tuberías de origen a destino, incluso antes

de haber dibujado el diagrama de tuberías e instru-mentación (DTI).

Asigna datos de identificación y de descripción a las tuberías.

Figura 1. EPLAN Preplanning

19 Septiembre - Noviembre 2017

Define las tuberías en el DTI con la secuencia desig-nada.

Inserción o eliminación de instrumentación en las tuberías.

Generación automática de informes para cada tube-ría o del DTI completo.

Vinculación automática de los elementos contenidos en el DTI con sus correspondientes diagramas eléc-tricos.

Posibilidad de insertar símbolos individualmente o utilización de bloques contenedores (macros).

Las librerías pueden contener la hoja de especifica-ciones de cada instrumento, datos de fabricante, número de parte, manual del usuario, datos de cali-bración, dimensiones, etc.

Posibilidad de conexión con softwares ERP, PLM y PDM.

ACERCA DE NOSOTROS

EPLAN Software & Service es el líder mundial en solu-

ciones CAx, mecatrónicas y de configuración, así como de asesoría para que las compañías optimicen sus procesos de ingeniería.

Las interfaces estandarizadas y a medida para sistemas ERP y PLM/PDM garantizan la coherencia de los datos en el desarrollo del producto, el proceso de pedidos y la fabri-cación.

DATOS DE CONTACTO

RITTAL Servicios S.A. de C.V. Roberto Gayol 1219-1B, Col. Del Valle C.P. 03100, Ciudad de México, México. [email protected] www.eplan.com.mx +52 (55) 55 59 53 69

Artículo Comercial

Septiembre - Noviembre 2017 20

Desafío QUIZ CCST Certified Control Systems

Technician Pregunta de Certificación

E n la solución de problemas del área técnica de Instrumentación y Control utilizan-do el método de análisis lógico, ¿cuál es el paso siguiente que se debe de se-

guir, después del paso inicial: "Identificar y definir el problema"?

a) Implementar una solución o realizar una prueba. b) Si el problema no se resuelve, repetir hasta que el problema sea encontrado y

resuelto. c) Recopilar información sobre el problema. d) Evaluar la información/datos.

Respuesta: La respuesta correcta es C, "Recopilar información sobre el proble-

ma". Una vez identificado un problema, los datos e información deben ser recopilados y analizados para determinar un conjunto viable de acciones y soluciones posibles.

Explicación: El método de análisis lógico consiste en los siguientes pasos:

1. Identificar y definir el problema. 2. Recopilar información sobre el problema. 3. Evaluar la información/datos. 4. Proponer una solución o desarrollar una prueba. 5. Implementar la solución o realizar la prueba. 6. Evaluar los resultados de la solución o prueba. 7. Si el problema no se resuelve, repetir hasta que el problema se encuentre y re-

suelva. 8. Si el problema se resuelve: documentar, almacenar/archivar y enviar al departa-

mento apropiado para su seguimiento, si es necesario. Referencia: Goettsche, L.D. (Editor), Maintenance of Instruments and Systems,

Second Edition, ISA, 2005.

Desafío Quiz

21 Septiembre - Noviembre 2017

EVOLUCIÓN DE LA NORMATIVIDAD DE SEGURIDAD FUNCIONAL:

AYER Y HOY

M. I. Mario Pérez Marín, Ing. Erick Oswaldo Martínez Aguirre. Instituto Mexicano del Petróleo

[email protected], [email protected]

RESUMEN:

C on una brecha con más de veinte años desde el nacimiento de la seguridad funcional, resulta interesante recapitular que

llevo a posicionar conceptos, términos y paradigmas en el ámbito de la seguridad en la industria de proceso. Es importante docu-mentar que, dentro de la evolución de la normatividad en seguri-dad funcional, han estado presente varias organizaciones en el mundo que también se han dedicado a aclarar y explicar, el con-tenido, los requerimientos e implementación del ciclo de vida de seguridad. Por lo anterior, el presente artículo pretende docu-mentar y analizar de forma cronológica como la preocupación in-ternacional ha puesto sus ojos en la correcta aplicación de la in-tegración de la seguridad funcional en los procesos de una planta industrial para conocer los orígenes y la evolución que la normati-vidad en seguridad fue llevando hasta la necesidad de implemen-tar un sistema de seguridad con funciones específicas para una reducción de riesgo tolerable. PALABRAS CLAVE: Ciclo de vida, Seguridad Funcional, Seguridad, Sistemas de Se-guridad, Tiempo.

Septiembre - Noviembre 2017 22

INTRODUCCIÓN Los sistemas de seguridad de procesos para la indus-

tria del petróleo y gas en el Golfo de México definitivamen-te tomaron, desde su origen hasta este tiempo, un camino muy diferente al camino tomado por las plantas en tierra a causa de los continuos accidentes en las plataformas mari-nas desde su uso en 1969 y debido a la elaboración de una práctica de seguridad prescriptiva escrita hace más de 40 años por una agencia gubernamental americana (API RP 14C) que produjo una alta demanda de seguridad de las instalaciones costa afuera (Offshore).

En la década de 1960, los operadores del petróleo y gas de los procesos de las plataformas marinas formaron un comité bajo el American Petroleum Institute (API) para escribir la práctica recomendada 14C (API RP 14C) para sistemas de seguridad de procesos. El título oficial de API RP 14C es: Práctica Recomendada para el Análisis, Dise-ño, Instalación y Prueba de Sistemas Básicos de Seguri-dad de Superficies para Plataformas de Producción Offs-hore. La API RP 14C se encuentra actualmente en su octa-va edición y es una recomendación practica requerida por la regulación gubernamental americana en la industria cos-ta afuera (Offshore).

Esta recomendación práctica describe los requisitos básicos para un sistema de seguridad de procesos, identifi-cando los componentes normales del proceso (recipientes, bombas, tuberías, compresores y similares) en una instala-ción costa afuera, el número mínimo y tipo de dispositivos de seguridad requeridos. Las facultades específicas se enumeran cuando un dispositivo de seguridad puede o no

ser necesario; aunque corresponde al operador revisar su diseño y determinar si cada dispositivo es necesario o no.

El API RP 14C provee un documento simple, que puede aplicarse fácilmente a instalaciones de petróleo y gas en alta mar o en tierra, donde el diseño del proceso está con-formado por el mismo tipo de componentes de proceso como los que existen en una instalación costa afuera.

Aunque existen diferencias fundamentales entre los documentos API RP 14C e ISA84 y IEC 61511, esto se explica en gran medida por la filosofía y objetivos que cada una persigue.

En el API RP 14C, la filosofía es incidir en la seguridad de las plataformas marinas mediante el conocimiento de sus procesos en conjunto con la experiencia que su comité técnico posee. Es tal su conocimiento, que prescribe medi-das de seguridad para cada componente de proceso pre-sente en la instalación costa fuera.

En el caso de ISA 84 y IEC 61511, es la de aportar a la seguridad en función de una métrica de desempeño: el riesgo; particularmente, identificando los requerimientos funcionales y de integridad de funciones instrumentadas de seguridad, pero siempre, tomando en cuenta la reducción de riesgo que aportan otras (no SIS) medidas.

En la figura 1 se puede observar que como el API RP 14C se desarrolló casi 20 años antes de los estándares ISA S84 IEC 61511, IEC 61508; lo cual permite indagar en donde nace el enfoque de la seguridad del proceso, aun difiriendo del tipo de instalación de petróleo y gas en alta mar o en tierra.

Figura 1. Línea de Tiempo de Normatividad en Seguridad (Comité de Seguridad ISA México).

Artículo ISA

23 Septiembre - Noviembre 2017

ACCIDENTES EN LA INDUSTRIA Y EL ORIGEN DE LA NORMATIVIDAD EN SEGURIDAD FUNCIONAL

Durante el periodo que comprenden desde el año 1974 hasta el año 1989; la presencia de accidentes siguió de-mostrando la falta de seguridad en las instalaciones de proceso. A partir de los accidentes en Flixborough, Seve-so, Three Mile Island, Bhopal, Chernobile y Pipper Alpha, los gobiernos americano, inglés (Reino Unido), alemán y en global todas las asociaciones internacionales observa-ron detenidamente la seguridad en la industria de proceso, emitiendo por su parte y por separado las directrices de la prevención, mitigación y/o reducción de riesgos en las ins-talaciones de proceso.

Aunque API RP 14C emitió revisiones posteriores con adecuaciones y mejoras en sus recomendaciones de segu-ridad debido a los accidentes que se fueron presentando en las instalaciones costa afuera hasta 1986. En junio de 1987, el Health and Safety Executive (HSE), entidad encar-gada en regular la seguridad y salud en la industria en el Reino Unido, publicó directrices sobre Sistemas Electróni-cos Programables (PES) utilizados en aplicaciones relacio-nadas con la seguridad. Las directrices proporcionadas en dicho documento fueron relevantes para los sistemas rela-cionados con la seguridad en un entorno de central eléctri-ca, sin embargo dicha información fue la base en la indus-tria y los organismos internacionales de normalización.

Después de la tragedia en la India por el accidente de Bhopal, un grupo de ingenieros químicos y empresarios en USA preocupados en la seguridad de los procesos, creó en 1985 el Center for Chemical Process Safety (CCPS) en el American Institute of Chemical Engineers (AICHE), el cual, produjo una serie de guías e información técnica con recomendaciones para su uso en la prevención de acci-dentes químicos catastróficos. Uno de los proyectos que CCPS / AICHE inicio en 1987 fue la elaboración y publica-ción de su libro, “Guidelines for Safe Automation of Chemi-cal Processs” en donde se indicaba la importancia que te-nía la automatización por medio de sistemas electrónico programable en el monitoreo y control de procesos y para la seguridad en las plantas químicas. Este libro, salió a la venta en 1993 y confirmo nuevamente el termino Sistema Electrónico Programable (PES) tomando de referencia lo publicado por HSE e introdujo el termino Sistema de Inter-lock de Seguridad, SIS (algo muy diferente a lo que se co-noce hoy como Sistema Instrumentado de Seguridad, SIS).

El enfoque de la seguridad en los procesos fue ganado importancia corporativa y la experiencia en seguridad de procesos se fue extendido al conjunto de habilidades gene-rales de ingenieros y operadores químicos y de petróleo; se desarrollaron muchas directrices para la seguridad de procesos en toda la industria, principalmente a través de los esfuerzos de CCPS / AICHE. Como una consecuencia

de lo anterior, en 1991, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) de USA emitió su documento CFR 1910.119 como una referencia para la industria de proceso en donde se refería la Gestión de la Seguridad de los Procesos Químicos Altamente Peligrosos.

Durante los años 1989 y 1991, los sistemas de seguri-dad fueron diseñados de acuerdo con los estándares ale-manes (DIN V 19250 y DIN V VDE 0801), los cuales esta-blecieron que el concepto del diseño de los sistemas de seguridad debía ser conforme a ciertas a clases (Clase 1 (AK1) hasta la Clase 8 (AK8) en donde, se indicaban re-querimientos específicos y rigurosos que se debían cumplir al diseñar, implementar, integrar, probar y/o validar un sis-tema de seguridad. Esta concepción fue aceptada por toda la comunidad global de seguridad durante varios años, an-tes de que se emitiera la norma internacional IEC 61508, que ahora funciona como base para toda la seguridad ope-racional en cuanto a sistemas eléctricos, electrónicos y dispositivos programables para cualquier tipo de industria.

Como parte de una iniciativa y trabajo conjunto de cola-boración de API con la Organización Internacional de Nor-malización (ISO), para llevar el API RP 14C a una adop-ción internacional en el año 1993, se emite el ISO 10418 con el objeto de estandarizar a nivel internacional las prác-ticas de seguridad en la industria del petróleo y gas en el mundo. Un año después, e 1994, API emitió nuevamente otra edición de API RP 14C, debido a todas las lecciones aprendidas por el accidente de Pipper Alpha.

EL INICIO DE LA SEGURIDAD FUNCIONAL Y EL NACI-MIENTO DE ISA S84.01, IEC-61508 Y IEC-61511

En el año 1995, Health and Safety Executive (HSE) pu-blicó un artículo titulado “Fuera de control” (Out of Control) donde se discute por qué los sistemas fallan y como prever que los mismos fallen. En este documento se analizó el origen de las causas de varios accidentes industriales los cuales fueron iniciados por fallas en los equipos de control, creando un importante precedente como lo es la publica-ción de la famosa figura 2 donde se muestra dónde se pro-dujeron las fallas en el ciclo de vida de los sistemas.

En más de una forma, el resultado de este estudio llevó al desarrollo de “El Ciclo de Vida de Seguridad Funcional”; el surgimiento del estándar ISA S84.01, en el año de 1995, se debió a la sinergia de un comité de miembros y exper-tos de varias partes del mundo de ISA llamado ISA84, que tardo 10 años en desarrollar este estándar. Mientras tanto, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) forma un comité llamado IEC65 y emite su estándar internacional IEC SC 65 en donde se indican todos los aspectos y re-querimientos que un Sistema Electrónico Programable (PES) debe cumplir para desempeñarse como un sistema de seguridad.

Artículo ISA

Septiembre - Noviembre 2017 24

Posteriormente, en el año 1998, la Comisión Electrotéc-nica Internacional (IEC) emite el estándar IEC 61508 (En siete (7) partes) en donde se incluyen y cubren todos los aspectos relacionados con los sistemas programables de estado sólido, relevadores y la instrumentación de campo.

En el año 1996, el comité ISA84 emite el estándar AN-SI / ISA 84.01-1996 para cumplir con los requerimientos de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) y complementar el estándar de acuerdo a la OS-HA 1910.119, Gestión de Seguridad de Procesos (PSM) para productos químicos altamente peligrosos en las áreas relacionadas con la instrumentación y los controles nece-sarios para una operación segura.

En lugar de repetir los requerimientos de Gestión de Seguridad de Procesos (PSM) en el estándar ANSI / ISA 84.01-1996, el comité ISA84 decide no incluir la gestión de la seguridad, el análisis de riesgos, la revisión de la seguri-dad antes de la puesta en marcha o la capacitación y refe-rir los alcances del lado del documento OSHA 1910.

Cuando la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) desarrollo y emitió, en el año 1998, el estándar de seguri-dad funcional global IEC 61508 para todos los sectores industriales (transportación, medico, nuclear, procesos, entre otros), el comité ISA84 tomo conciencia y revisó el

alcance y propósito de Ia IEC 61508 la cual, se enfocaba en los requerimientos de los fabricantes de equipos para desarrollar productos que pudieran utilizarse en aplicacio-nes de seguridad.

Entonces, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) reconoció la necesidad de estándares específicos de cada sector, mientras que provee los requisitos de propie-tario / usuario para aquellos sectores sin una norma espe-cífica de cada sector. Por ejemplo, IEC planeaba desarro-llar un comité de estándares para abordar la seguridad fun-cional del sector de procesos (es decir, IEC 61511) una vez que se emitió IEC 61508.

Por dicha razón, el comité ISA84 reconoció el valor de tal norma IEC y determinó que, después de la publicación ANSI / ISA-84.01-1996, sus esfuerzos deberían ser:

Apoyar el desarrollo de la IEC 61508.

Apoyar el desarrollo de la IEC 61511.

Reemplazar la norma nacional estadounidense ISA-84.01-1996 con una versión aprobada por los Esta-dos Unidos de la IEC 61511 modificada; y

Proporcionar los informes técnicos que apoyan la transición a este enfoque global.

En el año 2003, finalmente la IEC emite el estándar IEC 61511, la cual está enfocada para su aplicación por parte de los usuarios finales.

Después de diez años, en el año 2004, el comité ISA84 emite el estándar ANSI / ISA-84.00.01-2004 (IEC 61511 Mod), el cual incluía tres partes. El nombre fue modificado de Functional Safety: Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector, en vez de Application of Safety Instrumented Systems for the Process Industries como se indicaba en el estándar ANSI / ISA-84.01-1996.

Con los avances tecnológicos y la implementación lle-vada a cabo de los sistemas instrumentados de seguridad en diferentes partes del mundo, en el año 2010 la Comi-sión Electrotécnica Internacional (IEC) emite el estándar IEC 61508 y en el año 2016 emite el estándar IEC 61511.

Figura 2. Origen y Causas de Accidentes [8].

Artículo ISA

25 Septiembre - Noviembre 2017

Las actualizaciones de la IEC 61508 y de la IEC 61511, han permitido documentar la experiencia, tanto de los fabri-cantes y los usuarios finales, en la implementación del Ci-clo de Vida de Seguridad funcional en instalaciones nue-vas y existentes y hoy después de varios años, aunque la comprensión no ha sido totalmente permeada en la indus-tria, estos estándares muestran la madurez de mucho años de revisión técnica y de consideraciones, no contempladas como parte de las lecciones aprendidas de accidentes que aún siguen ocurriendo, desafiando toda probabilidad.

En este año, el comité ISA84 emitirá el estándar ANSI / ISA-84.00.01-2017 (IEC 61511 Mod) y realmente se tienen muchas expectativas por conocer los cambios que esta traerá y que consecuentemente, implicara la actualización gradual de sus reportes técnicos.

CONCLUSIONES

Es importante mencionar que, desafortunadamente los accidentes han sido sumamente influyentes en las directri-ces que los estándares y prácticas recomendadas han se-guido con el objeto de mejorar la seguridad en una instala-ción de proceso; sin embargo, la única explicación de que sigan existiendo accidentes es, o porque no se compren-den adecuadamente los requerimientos e implementación de los estándares y/o por que el error humano no puede ser erradicado debido a una mala capacitación y/o forma-ción del mismo en el día a día en un planta de proceso

El estándar ISA S84.01 se volvió definitivamente un parte aguas normativo desde el año 1995, pues un solo documento definía la terminología relacionada con siste-mas eléctricos / electrónicos / electrónicos programable de alta fiabilidad para ser utilizados como sistemas de seguri-dad. Estableció los criterios y medios de evaluación de fia-bilidad, probabilidad de falla en demanda y reducción de riesgos, además de proveer las directrices generales para la especificación de hardware y software que satisfacen niveles de fiabilidad y de probabilidad de falla en demanda para aplicaciones de seguridad de procesos.

Trece años después, en este año 2017, el comité ISA84 emitirá su nueva edición ANSI / ISA-84.00.01-2017 (IEC 61511 Mod.), la cual seguramente volverá a dejar prece-dencia y referencia en el camino que sigue la seguridad funcional. Es notable la sinergia que se logra cuando en un diseño en particular se aplican tanto ANSI/ISA-84.00.01 y el API RP 14C ya que, lejos de ser documentos antagonis-tas son complementos perfectos uno del otro: Las reco-mendaciones de seguridad basadas en la amplia experien-cia de API RP 14C y el ciclo de vida para la misma seguri-dad en función de la métrica de riesgo que aporta la ANSI/ISA-84.00.01 resultando en un diseño e SIS armónico y confiable.

GLOSARIO Ciclo de vida de seguridad funcional: Secuencia de

actividades que se involucran para implementarlas funcio-nes instrumentadas de seguridad desde su diseño concep-tual hasta el desmantelamiento de todas ellas.

Seguridad: Es la prevención de accidentes por me-dio del uso apropiado de metodologías que identifican los peligros de un proceso y prevenirlos antes de que un acci-dente ocurra; esta definición conlleva implícitamente un juicio de la aceptación del riesgo. En forma equivalente, la seguridad es un grado de alejamiento de los riesgos.

Sistemas de Seguridad: Son sistemas diseñados para alcanzar o mantener el estado seguro del proceso con la finalidad de evitar eventos indeseables; esencial-mente, monitorean el estado de las variables del proceso para alertar o avisar al operador cuándo existen condicio-nes anormales y dar soporte a las acciones manuales o automáticas para hacer cambios en el proceso e incluso interrumpirlo tanto como se requiera.

Tiempo: Magnitud física que permite ordenar la se-cuencia de eventos o sucesos, estableciendo un pasado, un presente y un futuro.

REFERENCIAS [1] API RP 14C. Analysis, design, installation, and testing

of safety systems for offshore production facilities, American Petroleum Institute, 2017.

[2] IEC 61508-2010, Functional safety of electrical / elec-tronic / programmable electronic safety – related sys-tems - Part 1: General requirements.

[3] ANSI / ISA-84.00.01-2004, Part 1: (IEC 61511-1 Mod), Functional Safety: Instrumented Systems for the Pro-cess Industry Sector – Part 1: Framework, Definitions, Systems, Hardware and Software Requirements.

[4] IEC 61511-2016, Functional Safety – Safety instru-mented systems for the process industry sector - Part 1: Framework, definitions, system, hardware and soft-ware requirements.

[5] 29 CFR Part 1910.119, Process Safety Management of Highly Hazardous Chemicals, U.S. Federal Register, Feb. 24, 1992.

[6] AICHE – CCPS. Guidelines for Safe Automation of Chemical Processes, AIChE, 2017.

[7] Safety Instrumented Systems: Design, Analysis and Justification (2nd Ed.), Gruhn & Cheddie, ISA, 2006.

[8] Out of Control, Why control systems go wrong and how to prevent failure, Health & Safety Exec., 2003.

[9] http://www.api.org/ [10] http://www.hse.gov.uk/ [11] http://www.isa.org/ [12] http://www.osha.gov/ [13] http://www.iec.ch/

Artículo ISA

Septiembre - Noviembre 2017 26

ACERCA DEL AUTOR M. en I. CFSE & PHA Mario Pérez Ma-rín es Ingeniero Químico egresado de la Universidad Nacional Autónoma de México. Cuenta con veintiséis años de experiencia en el área Análisis de Riesgos de los cuales catorce años en Seguridad Funcional. Certificado por

ABS grupo como Process Hazard Analysis Leader desde el 2004 y certificado como Functional Safety Expert por Exida desde el 2007. En los últimos años se ha desarrolla-do en actividades de Análisis de Riesgos de Proceso para Instalaciones en Operación y Nuevos Proyectos de Pemex Refinación, Pemex Exploración y Producción y, Pemex Gas y Petroquímica Básica, participando como Líder Ha-zOp y desarrollando estimación de consecuencias con software especializado; asimismo en el desarrollo de Estu-dios de Análisis de Capas de Protección para la determina-ción del SIL objetivo, como parte del ciclo de vida de la Seguridad Funcional. Cuenta con un master en Ingeniería de Confiabilidad y Riesgo, por la Universidad de Las Pal-mas de Gran Canaria desde el 2015 y ha participado como instructor en cursos de identificación de peligros y de análi-sis de consecuencias. Autor de varios artículos técnicos nacionales e internacionales y director de tesis para licen-ciatura y maestría.

Ing. Erick Oswaldo Martínez Aguirre, es Ingeniero Químico egresado de la Facultad de Química de la Universidad Nacional Au-tónoma de México, cuenta con casi veinte años de experiencia en el área de Automa-tización, Análisis de Riesgos y Seguridad Funcional y ha participado en diversos pro-

yectos Offshore, Onshore, Petroquímica y Gas y Refina-ción en la industria del Petróleo y Gas. Sus intereses profe-sionales se han dirigido a proyectos de Instrumentación y Control, Sistemas de Medición de Flujo, Sistemas de Admi-nistración de Alarmas, Sistemas de Control de Proceso (PLC; SCD, SCADA), Sistemas de Seguridad (SIS) y Siste-mas de Protección de Presión de Alta Integridad (HIPPS). Su experiencia y conocimiento se expande desde el desa-rrollo de proyectos de ingeniería (Diseño, Licitación, Procu-ra, Adquisición, Instalación, Construcción, Pruebas, Arran-que y Puesta en Operación), Administración de Proyectos de Ingeniería de Detalle y Consultoría Técnica a empresas privadas. Actualmente labora en el Instituto Mexicano del Petróleo en el departamento de Análisis de Riesgo y Segu-ridad Funcional y es miembro activo de la ISA Central Mé-xico, donde funge como Director del Comité de Seguridad para el período 2017-2018.

Artículo ISA

27 Septiembre - Noviembre 2017

CIBERSEGURIDAD EN REDES DE CONTROL INDUSTRIAL

(SCADA)

Ing. Antonio Ortiz Islas NSI Networks, Gerente de Operaciones Región Centro, México,

[email protected]

RESUMEN:

n este documento se definen los sistemas de control industrial tipo SCADA, se mencionan

las principales políticas de seguridad en las redes y se exponen las categorías más comunes de vulne-rabilidad en las interfaces hombre máquina. PALABRAS CLAVES: Ciberseguridad, políticas SCADA, Vulnerabilidad, IDMZ, Firewall.

Septiembre - Noviembre 2017 28

Artículo ISA

INTRODUCCIÓN El incremento de los ataques cibernéticos en las redes

de control industrial amenaza el proceso productivo de tal manera que es necesario diseñar e implementar esque-mas de seguridad robustos en infraestructura crítica [1], como la arquitectura de defensa de profundidad de acuer-do a la norma ISA/IEC 62443 [2], para mantener la opera-ción y evitar pérdidas económicas asociadas.

El cambio del protocolo de comunicación propietario al protocolo abierto TCP/IP, la evolución de las arquitecturas a redes convergentes [3] (Ver figura 1), el error humano y no aplicar normativas de ciberseguridad son las principales causas para un acceso malicioso a las redes de control industrial, ya sea de forma directa o indirecta.

SISTEMA SCADA El sistema SCADA (Sistema de Supervisión, Control y

Adquisición de Datos) es una red de control industrial, im-portante, crítica, constituida por infraestructuras inherente-mente atractivas para diferentes entes amenazadores que tienen la finalidad de una infiltración al sistema para reco-pilar información como el diseño de una instalación, um-brales críticos o ajustes de dispositivos para utilizarlos en ataques cibernéticos, las acciones de sabotaje que inclu-yen: la interrupción de los servicios, el desencadenamiento de situaciones peligrosas e incluso letales que representa una situación en extremo indeseable.

El Sistema SCADA es una red convergente integrada básicamente por dos tipos de redes: la red corporativa y la red de control. La red corporativa desarrolla operaciones de supervisión general del sistema y de usuarios, esta red requiere de procedimientos de autenticación y autorización rigurosos para acceder a la información de las bases de datos (históricos, alarmas, etc.) y de servidores críticos.

La red de control desarrolla las actividades configura-ción, mantenimiento y operación; como los mandos a ac-tuadores, lectura de variables, monitoreo del proceso, etc.

La comunicación entre los dispositivos de la red de con-trol utiliza protocolos específicos, tales como, Modbus/TCP

(Modbus basado en el Protocolo de Control de Transmi-sión), DNP (Protocolo de Red Distribuida). En caso de re-querirse deben soportar tecnologías como: líneas telefóni-cas, satélite, microondas, fibra óptica, wireless, seguridad de intrusión etc.

En la red de control interactúa una multitud de protoco-los propios de automatización industrial basados en TCP/IP para el control remoto o todos aquellos pertenecientes a la familia del Protocolo Industrial Común CIP, mantenido por la organización Open DeviceNet Vendors Association (ODVA), como Ethernet/IP, DeviceNet, CompoNet y Con-trolNet. No obstante, la mayoría de ellos presentan altas vulnerabilidades al carecer de mecanismos de protección.

La red de control tipo SCADA tiene una unidad terminal remota (UTR) que recibe la información de los elementos de campo y envía los datos a una interface humano máqui-na (HMI). Algunas HMI pueden soportar aplicaciones Web para presentar interfaces gráficas de estado a los respon-sables del control del sistema.

POLÍTICAS DE SEGURIDAD EN SISTEMAS SCADA

Las políticas de seguridad trasladan los requerimientos de seguridad y fiabilidad de cada sistema SCADA particu-lar a una serie de procedimientos auditables, los cuales permiten salvaguardar la seguridad en su diseño, imple-mentación y posterior funcionamiento.

Las políticas de seguridad definen las acciones de los diversos elementos físicos, las reglas y los procedimientos durante las ventanas de mantenimiento, la gestión de inci-dencias y definen las responsabilidades de cada uno de los miembros de la organización con respecto a la seguri-dad del sistema en su conjunto.

Las principales políticas de seguridad para los sistemas SCADAS son:

Protección de datos (acceso y almacenaje).

Configuración del hardware y software (virus, detec-ción de intrusos, control de acceso, cifrado).

Seguridad en las comunicaciones (acceso inalámbri-co, local, remoto), recursos humanos (uso del siste-ma, preparación y reciclaje).

Auditorías.

Seguridad física (acceso a equipamiento, destruc-ción de material).

Ejecución de operaciones de forma manual en caso de fallo.

La norma ISA/IEC 62443, define redes de comunicación redundantes y con alta disponibilidad que permiten esta-blecer las fronteras de seguridad del sistema y también permiten la implementación de controles específicos y apli-car múltiples capas de defensa, muestrado en la figura 2.

Figura 1. Red convergente que integra operaciones de la red corporati-va y la red de control industrial.

29 Septiembre - Noviembre 2017

MEDIDAS PREVENTIVAS CONTROL DE ACCESO INTEGRAL A medida que se incrementan el número y tipos de

dispositivos que se conectan a una red de control indus-trial, las técnicas para administrar la seguridad y reducir riesgos se enfrentan al reto de mantenerse actualizadas para responder eficientemente a los distintos incidentes que se presentan en la operación diaria.

Los actuales sistemas de control de acceso proveen a los administradores de redes industriales con herramien-tas de administración simplificadas para las redes de IT y OT. Estas herramientas establecen privilegios de acceso en base a perfiles y roles de usuario dentro de la red alámbrica o inalámbrica, además de monitorear constan-temente la red para asegurarse que usuarios están acce-diendo a la infraestructura de red autorizada. Los usuarios solo obtienen acceso a los segmentos de la red industrial que las políticas de seguridad establecidas le permiten.

ZONAS INDUSTRIALES DESMILITARIZADAS DE

DEFENSA (IDMZ) Los acciones de protección requeridos por una red

industrial demandan una estrategia de defensa a fondo que utiliza capas múltiples de defensa para enfrentar cual-quier tipo de amenaza. Actualmente muchas instalaciones utilizan una estrategia de defensa que combina sistemas

de control de identidad avanzados con políticas de seguri-dad perimetrales, estrategia conocida como IDMZ (Zona industrial desmilitarizada), que refuerza las políticas de seguridad de datos entre una red industrial y la red em-presarial.

Las zonas IDMZ consisten de una diversidad de dispo-sitivos y sistemas que incluyen: firewalls, redes VPN o sistemas de control de acceso, adicionales a los dispositi-vos tradicionales en la infraestructura de red como son los enrutadores, conmutadores y servidores.

SISTEMAS DE BLOQUEO DE PUERTOS TCP/UDP La organización Centro para la Protección de la Infra-

estructura Nacional (CPNI) presentó una guía para la con-figuración y gestión de firewalls para sistemas de control. Dicha guía describe una posible arquitectura de red segu-ra y escalable basada en una división de tres zonas prin-cipales, con el objetivo de delimitar cada una de las enti-dades del sistema, siendo la primera línea de defensa el firewall, los sistemas detectores de intrusos IDS y la zona desmilitarizada DMZ.

El firewall deberá filtrar, por un lado, direcciones de red de forma que cada componente SCADA tendrá asignada una dirección IP y uno (o varios) puertos TCP/UDP; y por otro lado, filtrar también a nivel de aplicación, centrando su uso en aquellos servicios de mayor riesgo en una red SCADA, incluyendo además algunos propios del sistema.

Figura 2 Arquitectura de seguridad ISA/IEC 62443 en capas donde se muestran las funcionalidades proporcionadas por cada una de las zonas.

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Septiembre - Noviembre 2017 30

Actualmente, existen varios firewalls exclusivos para entornos industriales y la integración de empresas espe-cialistas en los campos de las comunicaciones y de con-trol industrial ha facilitado la implementación de estas soluciones.

SISTEMAS DETECTORES Y PREVENTORES DE

INTRUSOS (IDS/IPS) Los administradores de una red industrial utilizan sis-

temas detectores de intrusos (IDS), para monitorear y generar alarmas para cualquier tráfico fuera de los están-dares normales. Un sistema IDS se basa en la supervi-sión pasiva del tráfico de red. Se pueden escribir reglas sencillas para supervisar actividad de direcciones IP, pro-tocolos, longitudes de paquetes, etc. Además, los pro-veedores de los sistemas podrían proporcionar firmas de tráfico específicas para las redes industriales a analizar.

Existen dispositivos con mayores funcionalidades co-mo los sistemas preventores de intrusos (IPS), que ac-túan en coordinación con firewalls, conmutadores o enru-tadores, que bloquean tráfico que no cumple con las re-glas definidas. Los sistemas IDS/IPS son una parte vital de la estrategia de Defensa en profundidad y proporcio-nan acciones automáticas para responder a eventos ex-traños e inesperados.

CATEGORÍAS DE VULNERABILIDAD DE HMI

Los atacantes se infiltran en los sistemas SCADA a través de diversos medios, uno de los cuales es a través de la explotación de vulnerabilidades de software que prevalecen en la interfaz hombre-máquina (HMI). Como tal, la interfaz hombre-máquina debe ser considerada como un objetivo primario de ataque dentro de un siste-ma SCADA, el cual sólo debe instalarse en una red aisla-da o confiable pero la experiencia demuestra que no siempre es así.

La empresa TrendMicro, dedicada a desarrollar soft-ware de seguridad para eliminar virus, malware, etc, realizó un estudio acerca de todas las vulnerabilidades presentadas los sistemas SCADA que se han fijado a partir de 2015 y 2016 [4]. De este estudio, se estableció que las vulnerabilidades más frecuentes se encuentran en las áreas de corrupción de memoria, administración de credenciales deficiente, ausencia de autenticación/autorización, valores predeterminados inseguros y erro-res de inyección de código; todas ellas prevenibles por medio de prácticas seguras de desarrollo de software. A continuación se muestran, en la figura 3, estas vulnerabi-lidades y su porcentaje presencial identificadas en las interfaces Hombre-Máquina.

Corrupción de memoria: Los problemas de co-rrupción de memoria representan el 20% de las vulnera-

bilidades identificadas. Las debilidades de esta categoría representan problemas clásicos de seguridad de código, como los desbordamientos de pila y vulnerabilidades de

lectura/escritura fuera de los límites permitidos. Administración de credenciales: El área de admi-

nistración de credenciales representa el 19% de las vul-nerabilidades identificadas. Las vulnerabilidades en esta categoría se relacionan con el almacenamiento de con-traseñas en un formato recuperable (por ejemplo, texto sin cifrar), y la insuficiente protección de las credenciales.

Ausencia de autenticación/autorización y defaults inseguros: Esta categoría representa el 12% de las vulnerabilidades en sistemas SCADA. En este apartado se Incluyen valores predeterminados inseguros, transmi-sión en texto claro de información confidencial, cifrado débil de información y controles ActiveX inseguros.

Incidentes por inyección de código: Estos proble-mas representan el 9% de las vulnerabilidades identifica-das. Aunque los incidentes por inyección de código se mantienen para los sistemas tradicionales (SQL, código, comandos, sistemas operativos, etc), hay inyecciones de código específicas que representan un riesgo para los sistemas SCADA.

CONCLUSIONES

Los procesos dependen de los sistemas de control y monitoreo SCADA. Con la popularidad que han ganado las redes industriales y su integración a las redes empre-sariales tradicionales, se hace necesario mantener segu-ros los sistemas y canales de comunicación de esta in-fraestructura crítica. Una interrupción en alguno de los componentes del sistema debido a un ataque, podría derivar en una falla global y por consiguiente la perdida de mandos y acciones de control afectando al proceso productivo.

Figura 3. Presencia de ataques a interfaces hombre-máquina en SCADAs, registrados por TrendMicro.

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31 Septiembre - Noviembre 2017

Es por esta razón que en la actualidad es necesario implementar infraestructuras criticas seguras alineadas a normas al respecto como la propuesta en la norma ISA/IEC 62443, con objeto de asegurar la infraestructura y ha-cerla proactiva y autodefendible, implementando dispositi-vos de seguridad y definiendo políticas rigurosas para el control de procesos. Para proteger la operación y buen funcionamiento de los sistemas SCADA, es esencial definir una serie de políticas de seguridad. Es necesario mantener siempre una visión actualizada de los nuevos problemas de seguridad y estar al tanto de nuevas recomendaciones técnicas al respecto.

GLOSARIO

Ciberseguridad - La seguridad informática, también conocida como Ciberseguridad o seguridad de tecnologías de la información, es el área relacionada con la informática y la telemática que se enfoca en la protección de la infraes-tructura computacional y todo lo relacionado con esta y, especialmente, a la información contenida en una compu-tadora o circulante a través de redes de computadoras.

Firewall - Un firewall es un dispositivo de seguridad de la red que monitorea el tráfico entrante/saliente de red y decide si permite o bloquea tráfico específico en función de un conjunto definido de reglas de seguridad.

IDS - El término IDS (Sistema de detección de intrusio-nes) hace referencia a un mecanismo que, sigilosamente, escucha el tráfico en la red para detectar actividades anor-males o sospechosas, y de este modo, reducir el riesgo de intrusión.

IPS - Un IPS (sistema de prevención de intrusiones) es un sistema de prevención/protección para defenderse de las intrusiones y no sólo para reconocerlas e informar acer-ca de ellas, como hacen la mayoría de los IDS.

Zona DMZ - En seguridad informática, una zona desmi-litarizada (conocida también como DMZ, sigla en inglés de demilitarized zone) o red perimetral es una zona segura que se ubica entre la red interna de una organización y una red externa, generalmente en Internet. El objetivo de una DMZ es que las conexiones desde la red interna y la exter-na a la DMZ estén permitidas, mientras que en general las conexiones desde la DMZ solo se permitan a la red exter-na.

Política de seguridad - Una política de seguridad es un plan de acción para afrontar riesgos de seguridad, o un conjunto de reglas para el mantenimiento de cierto nivel de seguridad. De manera general, las políticas se configuran en dispositivos de seguridad permitiendo/negando accio-nes de acuerdo al perfil del usuario. Vulnerabilidad - Las vulnerabilidades son puntos débiles del software que permiten que un atacante comprometa la integridad, disponibilidad o confidencialidad de un sistema.

Algunas vulnerabilidades más severas permiten que los atacantes ejecuten código arbitrario, denominadas vulnera-bilidades de seguridad, en un sistema comprometido. REFERENCIAS: [1] Homeland Security. (2017) Critical Infrastructure Securi-

ty. Sitio web: https://goo.gl/4uy463 [2] ISA IEC. (2013). IEC 62443-3-3:2013 Industrial commu-

nication networks - Network and system security - Part 3-3: System security requirements and security levels. Switzerland: IEC.

[3] The Industrial Control Systems Cyber Emergency Re-sponse Team (ICS-CERT). Sitio web: https://ics-cert.us-cert.gov

[4] The State of SCADA HMI Vulnerabilities. Sitio web: https://goo.gl/3PYkaz

ACERCA DEL AUTOR

El Ing. Antonio Ortiz Islas, Ingeniero en Co-municaciones y Electrónica, egresado de la ESIME-IPN, cuenta con más de 25 años de experiencia en el diseño, implementación y administración de redes de voz y datos. En el área del control industrial, colaboro como auditor y gestor de avances para el

Proyecto de Conversión Informática Año 2000 en los siste-mas de control de CFE, PEMEX, LyFC y otras empresas del Gobierno Federal.

Actualmente se encuentra colaborando en diversos pro-yectos nacionales e internacionales de redes de voz/datos, Fibra, FTTX, Seguridad y Análisis Forense para la empre-sa NSI Networks (Network Solutions & Infrastructure).

En el ámbito académico, Ing. Ortiz desarrolla e imparte Cursos y Diplomados en materia de redes de voz/datos, Seguridad Informática y Sistemas de Análisis de Trafico y Forense para el Instituto Politécnico Nacional y el Tecnoló-gico de Estudios Superiores de Ecatepec.

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Septiembre - Noviembre 2017 32

Reseñas de Libros

Por Ing. Rogelio Lozano Martínez

Ciberseguridad para Medianas y Pequen as Empresas

La gestión efectiva de la ciberseguridad es esencial para todas las empresas, independientemente de su ta-maño; actualmente hay muchos estándares y guías dispo-nibles que dan soporte a las empresas para determinar el camino a seguir. El objetivo de este documento es mos-trar una guía práctica que proporciona un punto de inicio para gestionar la ciberseguridad de las pequeñas y me-dianas empresas (PYMES), particularmente en aquellas

que gestionan procesos industriales y emplean algún nivel de automatización. En este documento, se incluyen ejem-plos específicos de empresas consideradas dentro de In-fraestructura crítica.

Generalmente es aceptado que en la Tecnología de Operación (OT) la seguridad del sistema requiere caracte-rísticas diferentes o adicionales a las empleadas en tecno-logías de la información (TI), sin embargo en las empre-sas más pequeñas pueden tener dificultades para imple-mentar gran parte de las guías de ciberseguridad.

La mayor dificultad radica en que las normas y prácti-cas se basan a menudo en que los recursos de ingeniería y operaciones están disponibles para definir, implementar y monitorear la tecnología, los procesos de negocios y controles asociados. Desafortunadamente este no es el caso más frecuentemente encontrado en las industrias de este segmento; las empresas más pequeñas no suelen incluir estos roles. Esta guía ayuda a identificar los contro-les esenciales que deben ser establecidos.

Ver documento en https://goo.gl/8Cd9rb

33 Septiembre - Noviembre 2017

ESTÁNDAR ISA 95: INTEGRACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL

EMPRESARIAL

Ing. José Luis Salinas Vice-Presidente Electo ISA Districto 9, America Latina [email protected], [email protected]

RESUMEN

E ste artículo proporciona una descripción básica del estándar ISA-95, su importancia, y un enfoque

general para su implementación. Este estándar tiene el objetivo de facilitar la integración de las funciones em-presariales y los sistemas de control en empresas pro-ductivas. Adicionalmente, aborda los modelos y las ter-minologías que pueden ser usadas para determinar qué información se debe intercambiar entre las diferen-tes funciones empresariales durante los procesos de compras, ventas, finanzas, logística, mercadeo y en las operaciones de administración de fabricación tales co-mo producción, inventarios, mantenimiento y calidad. PALABRAS CLAVES Integración, UML, MES, ERP, CIM

Septiembre - Noviembre 2017 34

Artículo ISA

INTRODUCCIÓN En la actualidad, los clientes son más exigentes en

costo, tiempo y calidad; esto obliga a las empresas a co-nocer los requerimientos de los usuarios.

Para enfrentar estos desafíos, no siempre basta con contar con una amplia variedad de personal con habilida-des; las compañías se han visto obligadas a convertirse en empresas ágiles y eficientes usando técnicas y proce-sos de monitoreo, así como, realizando mejoras en los procesos internos. Lo cual implica optar por el uso de téc-nicas y tecnologías que sean flexibles, de buen rendi-miento y que posean herramientas que permitan una adopción rápida por parte de sus trabajadores, desarrolla-dores y administradores, como ejemplo ver la figura 1.

DESCRIPCIÓN DEL ESTÁNDAR ISA-95

ISA-95 es un estándar internacional que tiene el objeti-vo de facilitar la integración de las funciones empresaria-les y los sistemas de control en empresas productivas. Fue desarrollada por ISA (Sociedad Internacional de la Automatización) en el año de 1990, con el fin de reducir el riesgo, los costos y los errores asociados con la imple-mentación de interfaces entre dichos sistemas (funciones empresariales y sistemas de control).

ISA-95 contiene modelos y terminología que pueden

ser usadas para determinar qué información se debe in-tercambiar entre las diferentes funciones empresariales (compras, ventas, finanzas, logística, mercadeo) y las operaciones de administración de fabricación (producción, inventarios, mantenimiento y calidad) a través de niveles de jerarquías que permiten la integración de la industria con el sistema de control, ver figura 2.

Esta información se estructura en modelos representa-dos en Lenguaje Unificado de Modelamiento (UML, Uni-fied Modeling Language), que son la base para el desa-rrollo de interfaces entre la Planificación de Recursos de la Empresa o ERP (Enterprise Resource Planning) y los Sistemas de Ejecución de Manufactura o MES (Manufacturing Execution System).

De forma similar al concepto CIM (Computer Integra-ted Manufacturing), ISA-95 proporciona una organización jerárquica del sistema de manufactura que va desde los procesos de producción hasta el nivel superior, el cual se denomina Logística de Negocio. Para lograrlo, el estándar ISA-95 cuenta con tres áreas principales: Modelos de intercambio de información entre los siste-

mas de negocio y los sistemas de manufactura, encon-trados en las Partes 1, 2 y 5.

Modelo de actividades en las operaciones de manufac-tura, incluido en la Parte 3.

Modelo de intercambio de información entre sistemas de operación de manufactura, proporcionados en las Partes 4 y 6.

IMPORTANCIA DEL ESTÁNDAR ISA-95 El estándar ISA-95 ha sido desarrollado para hacer

frente a los problemas encontrados durante el desarrollo de interfaces “automatizadas” entre los sistemas empre-sariales y los sistemas de control. Este estándar aplica para todo tipo de entornos de producción a nivel mundial. Se puede aplicar en todos los tipos de industrias y en todo tipo de procesos, como pueden ser: Procesos por lotes.

Procesos continuos.

Procesos repetitivos o discretos. Aunando que, con la aparición de nuevas tecnologías;

cada vez es más fácil llevar a cabo el intercambio de infor-mación en forma automática, entre el piso de oficina y el piso de planta; una interfaz automatizada entre la empre-sa y los sistemas de control puede proporcionar numero-sas ventajas, por ejemplo, acceso a la información en el momento oportuno y el lugar correcto. La empresa tiene acceso a información de las materias primas y productos finales en tiempo real. Permitiendo un uso óptimo y racio-nal de la capacidad de producción y almacenamiento.

Figura 1. Modelo operativo de una empresa clásica

Figura 2. Niveles de Jerarquía en Procesos Industriales

35 Septiembre - Noviembre 2017

PARTES DEL ESTÁNDAR ISA-95 El estándar ISA-95 está dividido en seis partes, las cua-

les se describen a continuación: La parte 1 provee la terminología estándar y la defini-

ción de modelos de objetos, que pueden ser utilizados para decidir qué información debe ser intercambiada.

La parte 2 consta de los atributos para cada objeto que se define en la parte 1. Los objetos y los atributos de la parte 2 se pueden utilizar para el intercambio de infor-mación entre diferentes sistemas y sistemas diferentes; pero estos objetos y atributos también se pueden utili-zar como base para bases de datos relacionales.

La parte 3 se centra en las funciones y actividades en el nivel 3 o capa Producción/MES (calidad, mantenimien-to, inventarios y producción.

Las partes 4 y 5 proporcionan, como sus títulos lo indi-can, los "Modelos de objetos y atributos de la gestión de las operaciones de manufactura" y la "Integración de la empresa y los sistemas de control", respectivamente y

En la parte 6 se describen el modelado de los servicios de mensajería.

La figura 3 muestra la interface o ámbito de aplicación de las partes del estándar ISA 95. Para el desarrollo de un proyecto, en un ejemplo “rápido”, las partes 1 y 2 describen los modelos de objetos necesarios para el diseño y desa-rrollo de la base de datos que almacenará la información para la aplicación. Estas partes están conformadas por modelos de recursos y de intercambio de información.

MODELOS El estándar ISA 95 ha desarrollado modelos para el inter-cambio de información, donde se pueden encontrar los: 1. Modelos de recursos, que involucran al:

Personal Material Equipos

Segmentos de proceso 2. Modelos de intercambio de información, que hacen la:

Definición del producto Capacidad de producción Programa de producción Desempeño de la producción Los modelos de recursos son la base para la implemen-

tación de los modelos de intercambio de información, los cuales están relacionados directamente con el área de lo-gística empresarial.

CONCLUSIONES

En palabras sencillas, el objetivo del estándar es ser una herramienta que nos indica en forma sistemática, y por medio de una estructura definida, el intercambio de infor-mación entre los sistemas de control y gerencial de una planta; esto con el objeto de definir qué información será intercambiada, a quien deberá estar dirigida y en un mismo lenguaje, para que la información la tenga solo el personal que la requiera.

Por los beneficios ofrecidos, son bastantes las empre-sas que se han adaptado este estándar, obteniendo resul-tados muy provechosos en lo que respecta a la organizar de su información. En el ámbito académico, las universida-des que cuentan en su modelo académico el control, auto-matización e integración empresarial, adoptando el están-dar ISA-95 como base teórica, soportan de manera sólida la formación académica de sus estudiantes. Considerando lo anteriormente dicho, se muestra la importancia que tiene el desarrollo de integración utilizando los elementos del estándar ISA-95 como base teórica de desarrollo, en con-junto con alguna aplicación de software.

Figura 3. Interface o ámbito de aplicación de ISA S95

Artículo ISA

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Con el resultado obtenido en este tipo de proyectos, los usuarios pueden simular órdenes de producción para pro-cesos productivos reales y, a su vez, tener una aplicación software que contribuya en el proceso de aprendizaje teóri-co/práctico del estándar. CONTACTO ISA

Lo descrito en este manuscrito forma parte del curso que hemos implementado en ISA Sección Central México denominado “Introducción a la Norma ISA 95 en la Indus-tria de Control de Procesos”, el cual puede ser parte de su formación profesional; por lo que les invitamos a que to-men este curso y así llevar a cabo la correcta implementa-ción del intercambio de información y toma de decisiones.

Así mismo, les recordamos que al ser miembro ISA, pueden consultar en línea los estándares indicados en el presente artículo y, además, les recomendamos leer el libro: “The Road to Integration a Guide to Applying the ISA-95 Standard In Manufacturing”, el cual, al ser miembro ISA, lo pueden obtener con un descuento. REFERENCIAS [1] ANSI/ISA-95.00.01-2010 (IEC 62264-1 Mod) - Enter-

prise-Control System Integration - Part 1: Models and Terminology

[2] ANSI/ISA-95.00.02-2010 (IEC 62264-2 Mod) - Enter-prise-Control System Integration - Part 2: Object Model Attributes

[3] ANSI/ISA-95.00.03-2013 (IEC 62264-3 Modified) - En-

terprise-Control System Integration - Part 3: Activity Models of Manufacturing Operations Management

[4] ANSI/ISA-95.00.04-2012, Enterprise-Control System Integration - Part 4: Objects and attributes for manufac-turing operations management integration

[5] ANSI/ISA-95.00.05-2013, Enterprise-Control System Integration - Part 5: Business-to-Manufacturing Trans-actions

[6] The Road to Integration, A Guide to Applying the ISA-95 Standard in Manufacturing, by Bianca Scholten

ACERCA DEL AUTOR Ing. José Luis Salinas, con más de 29 de años de experiencia en el área de Ingenie-ría, Servicio y Ventas, atendiendo a Pemex, CFE e iniciativa Privada, en el área de Ins-trumentación y Control. Especialista en Áreas Clasificadas, Méto-dos de Protección, Seguridad Intrínseca,

Fieldbus Foundation y comunicación Wireless. Acreditado por UL University en “Hazardous Locations” y Certificado por Lee College como Certified Foundation Fieldbus Spe-cialist. Es miembro del comité mexicano revisor de estándares IEC, Instructor Oficial de ISA Sección Central México. Cuenta con experiencia en las Áreas de Desarrollo de In-geniería, Comisionamiento, Puesta en Servicio, Capacita-ción, Instrucción, Ventas y Marketing.

Artículo ISA

37 Septiembre - Noviembre 2017

PROBLEMÁTICA Y SOLUCIONES EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE LA

INDUSTRIA DEL PETRÓLEO

Job García Paredes SENER, Ingeniería y Sistemas, S.A., México,

[email protected]

RESUMEN

I nicialmente algunos sistemas eléctricos de potencia de complejos industriales fueron diseñados para operar de manera aislada. Sin

embargo, con el incremento en la demanda de carga, y la necesidad de asegurar la continuidad de sus operaciones, se interconectaron con la red pública. Además de sus ventajas, este cambio ha traído como con-secuencia algunos efectos que han contribuido a la presencia de fallas y por consiguiente a la reducción de la vida útil de los equipos instala-dos. Se han presentado diferentes alternativas de interconexión del equipo primario con el fin de minimizar los problemas que se presentan en la actualidad. Algunos problemas son la superación de la capacidad interruptiva en equipos eléctricos, caídas de tensión, bajo factor de po-tencia, fallas monofásicas frecuentes, bajo factor de potencia en la aco-metida con la red pública, sobretensiones y capacidad interruptiva reba-sada, por mencionar algunos. En este artículo se describe de manera generalizada algunos de los problemas principales de estos sistemas eléctricos industriales y se proponen alternativas de solución.

PALABRAS CLAVES Planta petroquímica, sistema eléctrico de potencia, resonancia serie, sobretensión, aterrizamiento híbrido.

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INTRODUCCIÓN El suministro de energía eléctrica es un factor crítico

para la operación de los centros industriales. En el caso del sistema eléctrico de centros de proceso de hidrocarburos (Centros), cuyo inicio de operaciones se realizó en los años 70´s y 80´s, inicialmente estos fueron diseñados para operar como un sistema aislado; es decir, con un sistema de generación de energía eléctrica de autoconsumo, para satisfacer la demanda máxima y de reserva de la carga del orden de 25 MW a una tensión de 4.16 kV. Desde su dise-ño se ha utilizado un esquema radial selectivo en el cual cada generador alimenta la carga conectada de manera independiente. Con el incremento en la demanda de carga y para mantener la continuidad del suministro de la energía eléctrica (110 MW), estos Centros se interconectaron a la red pública. Esta acción se realizó a través de un bus de sincronización en 13.8 kV con reactores limitadores de co-rriente de corto circuito en conexión serie, como se obser-va en la Figura 1. Con este esquema, cuando los genera-dores salen de operación, se mantiene la continuidad en el suministro de energía hacia los Centros. Sin embargo, los equipos eléctricos de potencia se han visto sometidos a esfuerzos que influyen en un decremento de su vida útil.

Algunos de los problemas que se presentan en la confi-guración actual son: fallas en cables de energía, limitación en la capacidad interruptiva en tableros de media tensión, deterioro de los generadores al operar sobreexcitados y sobretensiones debidas al efecto del esquema de aterriza-miento del neutro de los equipos principales [1].

La confiabilidad, continuidad y buen funcionamiento del sistema eléctrico en los Centros son factores importantes debido a las características de los procesos químicos que

se llevan a cabo y a las pérdidas económicas que conlleva la salida de operación de sus plantas. Como parte de la modernización tecnológica de los Centros se han plantea-do diferentes alternativas de solución, que van desde el cambio en el esquema del sistema de potencia hasta la inclusión de equipos adecuados para las condiciones de operación de sus plantas.

PROBLEMÁTICA Y SU SOLUCIÓN

Durante la operación de l sistema eléctrico de los Cen-tros (esquema actual), se han detectado problemas que se desean evitar en las nuevas reconfiguraciones con el obje-tivo de cumplir con los requisitos de continuidad, confiabili-dad y seguridad del suministro de energía eléctrica.

CAPACIDAD DE DISTRIBUCIÓN EN FUNCIÓN DEL

NIVEL DE TENSIÓN La potencia consumida en los Centros, es del orden de

110 MW; la cual se genera y distribuye en el nivel de 13.8 kV, excediendo la capacidad de potencia de distribución recomendada en un 30% para este nivel de tensión [2]. En la Tabla 1 [2] se presenta una relación descriptiva de la distribución de la potencia eléctrica, la cual debe realizarse atendiendo a la capacidad y manejo de los circuitos de dis-tribución que están en función de la tensión.

Por esta razón, y de acuerdo con la capacidad de ma-nejo de los circuitos de distribución se debe considerar un nivel de tensión superior al nivel de generación en 13.8 kV, por ejemplo en 34.5 o 115 kV para el bus de sincroniza-ción. Esto es posible con la integración de transformadores de dos o tres devanados. Con esta modificación, se tiene un nivel de crecimiento de los Centros de un 17 y 74% de disponibilidad, respectivamente, para nuevas cargas eléc-tricas considerando una demanda de carga de 110 MW.

REGULACIÓN DE VOLTAJE La presencia de reactores limitadores de corriente de

corto circuito en serie, conectados en el bus de sincroniza-ción, ocasiona caídas de tensión superiores al 5%. La so-brexcitación de los generadores ocasiona problemas seve-ros en los extremos del estator debido al flujo disperso que se concentra en el área de los cabezales del estator. Esto produce altas pérdidas, elevación de la temperatura y el daño del aislamiento interlaminar del núcleo del estator.

Figura 1. Sistema de distribución típico de un centro de proceso de hidro-carburos

Tabla 1. Distribución de potencia en función del nivel de tensión [2]

Tensión (kV) Potencia (MW) 4.16 25 13.8 70 23 85

34.5 120 69 240 115 380

Colaboración Científica

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Debido a la capacidad de los generadores eléctricos se tienen flujos de potencia del orden de 20 MW, esto repre-senta una caída de tensión de 3.8% para un reactor con una reactancia de 0.5 Ω. De tal manera y de acuerdo a la impedancia propia del circuito y al cambio de tensión de los transformadores de distribución, las caídas de tensión pueden ser superiores al 5 % que es el nivel máximo per-mitido por el estándar (Std.) 141 de la IEEE [3]. Sin embar-go, se han implementado soluciones de topología en las que los reactores están en conexión en paralelo con otros dispositivos como “interruptores-fusibles rápidos”, disponi-bles en el mercado, que operan bajo condiciones de falla y evitan estas caídas de tensión durante la operación en es-tado estable del sistema eléctrico.

Otra solución es retirar los reactores limitadores en co-nexión serie y sustituirlos por transformadores con la rela-ción de transformación adecuada, de 13.8 kV a 34.5 ó 115 kV, con cambiador de derivaciones bajo carga. En este caso, la caída de tensión ocasionada por el flujo de co-rriente y de la propia impedancia del transformador se compensa con el cambiador de derivaciones bajo carga, de tal manera que la regulación de tensión se mantiene en el rango de ± 5% en los tableros de distribución y de ± 3% en los circuitos derivados.

SATURACIÓN DE CIRCUITOS Debido a que la distribución de energía eléctrica se rea-

liza en el nivel de tensión de 13.8 kV, se presentan proble-mas de saturación en los medios de canalización para los circuitos de fuerza (ductos y charolas), provocando degra-dación del cable por calentamientos, además de limitar la expansión o crecimiento para nuevas cargas eléctricas. Asimismo, las pérdidas al tener una mayor impedancia (reactancia y capacitancia) son mayores. El índice de fallas a tierra en los conductores que forman los circuitos es alto.

En cambio, si la distribución de energía se realiza en un nivel de tensión superior se incrementa la potencia de energía eléctrica de distribución y se disminuye el nivel de la corriente; por consiguiente, se requiere un menor núme-ro de conductores por circuito de fuerza por fase para tras-mitir la misma potencia, lo que permite la liberación de cir-cuitos de fuerza, ductos, registros y charolas saturados,

reduciendo el riesgo de falla en los mismos. La Figura 2 muestra la com-paración de un circuito de fuer-za clase 15 kV comparado con uno de clase 36

kV, se observa que la sección del conductor de 500 kCM es la misma para los dos circuitos, variando sólo el aisla-miento del conductor, por lo que se incrementa el diámetro exterior del circuito alimentador.

CAPACIDAD INTERRUPTIVA El sistema eléctrico opera con varias fuentes de genera-

ción de energía eléctrica sincronizadas, además de la in-terconexión con la red pública. Por consiguiente cada fuen-te de energía tiene una contribución de corriente de corto circuito al sistema eléctrico principal. Por lo que ante una falla trifásica se tienen valores del orden de 40 kA y supe-riores. De acuerdo con la época en la que se construyeron estos Centros, la capacidad interruptiva comercial de los equipos era de 40 kA (1000 MVA) para 13.8 kV.

Sin embargo, la capacidad interruptiva promedio de los tableros instalados es de 31.5 kA (750 MVA). La magnitud de 31.5 kA representa el 100% del valor del diseño de las barras de los tableros de 750 MVA. Por lo que no se cuen-ta con un margen de seguridad para futuras expansiones en este nivel de tensión, ni por incrementos de capacidad instalada en la red pública.

En algunos casos, los tableros de distribución instalados con tecnología metal-enclosed tienen un arreglo espalda con espalda (back to back), dificultando maniobras de mantenimiento e incumpliendo con la normatividad vigente, tanto por tecnología como por dimensiones de espacios permitidos. Además, el periodo de vida de estos equipos (más de 30 años de operación) ha sido superado. Por con-siguiente, es necesario sobreexcitar los generadores, de tal manera que se compense la caída de tensión.

Actualmente en el mercado se encuentra una variedad de equipos altamente competitivos para las necesidades presentes, con capacidades interruptivas de hasta 50 y 60 kA para 13.8 kV. La seguridad del personal operativo y la integración de equipos confiables, seguros y libres de man-tenimiento permiten evitar paros en la producción en los Centros, por lo que se deben considerar las premisas an-tes descritas como primordiales para la integración de nue-vos equipos y mejoras a los sistemas de distribución de la energía eléctrica.

Además, es recomendable que en cualquiera de los tableros de distribución o sincronización instalados se ten-ga un factor de seguridad del 20% de la capacidad de dise-ño, considerado para futuras integraciones de carga o fuentes de energía propias, así como, para el probable cre-cimiento de la capacidad instalada de la red pública.

También, de acuerdo con la normatividad vigente se deben integrar tableros con tecnología metal-clad (una va-riante es con aislamiento en gas SF6) y con interruptor en botella al vacío. Figura 2. Secciones de cables de 500 kCM clase

15 kV y 36 kV

Colaboración Científica

Septiembre - Noviembre 2017 40

Otro requisito adicional en algunos Centros son table-ros con tecnología contra arco eléctrico o la integración de una protección contra arco eléctrico del tipo luminosa o del tipo membrana de sobrepresión de gases. El espacio utili-zado al integrar nuevos tableros con respecto a los table-ros actualmente instalados es menor, con un ahorro del 40% de espacio.

SOBRETENSIONES El esquema de conexión a tierra del neutro de las fuen-

tes de energía eléctrica utilizado en algunos Centros, con-siste en conectarlo a tierra a través de un banco de resis-tencias con un valor entre 8 y 13.2 Ω; con este valor la corriente de falla a tierra es limitada aproximadamente en-tre 600 – 1,000 A. En este esquema únicamente se conec-ta el neutro de uno de los generadores o el secundario de uno de los transformadores de enlace con la red pública. Esto es una práctica común debido a que la distribución de la energía se efectúa en el mismo nivel de tensión de ge-neración. Por lo tanto, si se conecta a tierra el neutro de todos los equipos, en caso de una falla monofásica a tie-rra, no se tiene selectividad; es decir, en caso de falla todo el sistema eléctrico quedaría fuera de operación de acuer-do con la coordinación de protecciones.

Por otro lado, cuando ocu-rre una falla a tierra, el es-quema de protecciones actúa dejan-do fuera de servicio el equipo con el neutro conec-tado a tierra.

Dejando el sistema eléctricamente “flotado”. Si la falla no es liberada, este efecto incrementa la posibilidad de ocu-rrencia de una segunda falla en otra de las fases. En este caso, las fases no falladas adquieren el valor del voltaje de fase a fase en su aislamiento a tierra. En otras palabras, el aislamiento es sometido a esfuerzos del 73% por arriba de su condición normal de operación [4]. Con la posibilidad de que se presenten sobretensiones por efecto del fenómeno de resonancia serie.

El fenómeno de resonancia serie afecta la continuidad y operación del sistema eléctrico y se presenta en el siste-ma eléctrico al formarse un circuito RLC sintonizado a una frecuencia de falla. Se ha determinado que las sobreten-siones por resonancia pueden ser del orden de 10 p.u. en un rango de frecuencia de la tercer y cuarta armónica [5].

Para evitar este fenómeno se han expuesto soluciones de integración de un sistema de conexión a tierra del tipo

híbrido. Este esquema se realiza mediante un esquema híbrido, con baja resistencia y alta impedancia, para reali-zar la conexión del neutro de todas las unidades de gene-ración, se requiere instalar nuevos elementos que permi-tan conectar a tierra permanentemente el neutro de los TG´s. Es decir, es necesario conectar un transformador de alta impedancia en paralelo con la baja resistencia existen-te como se muestra en la Figura 3. Con este esquema hí-brido se incrementa en 5 A la corriente de falla a tierra, por lo que no se modifica la coordinación de protecciones ac-tual; sin embargo, se tiene la gran ventaja de evitar la pre-sencia de sobretensiones [6].

REFERENCIAS [1] García A., Campuzano R., González A.: “Deterioro

térmico de los generadores con rotores de polos lisos ocasionado por flujo disperso”, IEEE Reunión de Ve-rano de Potencia, (Acapulco), 2003.

[2] García P., Hernández N., Rodríguez J., Valdez R. “Solución a la problemática de generación y distribu-ción de energía eléctrica y térmica para procesos de refinación.” X Congreso Latinoamericano y VII Iberoa-mericano en Alta Tensión y Aislamiento Eléctrico, AL-TAE 2011. La Habana, Cuba. 26 al 30 de septiembre del 2011.

[3] Std. ANSI/IEEE 141, Red Book “IEEE Recommended practice for electric power distribution for industrial plants”, 1993.

[4] Powell J. “The impact of system grounding practices on generator fault damage”. IEEE Transactions on Indus-try Applications, vol. 34, no. 5, September-October 1998, pp. 923-927.

[5] García J., Robles E., Campuzano R. Del Razo, O. “Series resonant overvoltages due to the neutral grounding scheme used in petrochemical power sys-tems”. 2008 IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition: Latin America. Bogotá, Colombia. Agosto 2008.

[6] Patel V.: Petrochemical, capítulo 9 “Resonance in Electrical Power Systems of Petrochemical Plants”. 1ra edición. Ed. Intech. Croacia (2012).

ACERCA DEL AUTOR

Ing. Job García Paredes es Ingeniero Eléctrico por la UAEM (Morelos) en 1996. Obtuvo el grado de Maestro en Ciencias en Ingeniería Eléctrica por la SEPI-ESIME del IPN (2004). Laboró como investigador en el Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL) de 1996 a febrero de 2017.

Actualmente colabora en la sección eléctrica de SENER México.

Figura 3. Conexión a tierra del neutro de generadores por aterrizamiento híbrido

Colaboración Científica

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ETAPAS DE CONTROL Y POTENCIA DE UN MOTOR SIN ESCOBILLAS PARA APLICACIONES CON ALTO

TORQUE (CASO PRÁCTICO)

Jesús Antonio Espinoza Casanova. Instituto Tecnológico de Tláhuac, México,

[email protected]

RESUMEN

E ste artículo describe el proceso de la búsqueda de in-formación, análisis, cálculos, diseño esquemático de

las tarjetas electrónicas, diseño impreso, metodología para la manufactura de las tarjetas electrónicas PCB, soldado de componentes electrónicos y por último la implementación de las tarjetas PCB que corresponden a las etapas de control y de potencia de un motor sin escobillas. PALABRAS CLAVES Motor sin escobillas, circuito impreso (PCB), microcontrola-dor, componente de montaje superficial (CMS), transistores MOSFET, impresora para circuitos.

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INTRODUCCIÓN El arranque y control de un motor sin escobillas se reali-

za utilizando tarjetas electrónicas dedicadas, muchas de ellas comerciales, pero en la mayoría de los casos no se adaptan a las condiciones y/o necesidades de operación de alto torque requeridas en aplicaciones en la industria del petróleo; para ello, se buscó la solución a este problema creando el diseño, manufactura e implementación de tarje-tas electrónicas PCB que corresponden a la etapa de con-trol y potencia; las cuales permiten el arranque y control (sentido de giro y velocidad) de un motor sin escobillas. La variedad de los motores sin escobillas es amplia; sin em-bargo, las principales características son su elevado tor-que, ideal para aplicaciones que presenten gran carga, y alto consumo de corriente, por lo que su operación necesi-tan una combinación de electrónica digital y de potencia.

La tarjeta electrónica para la etapa de control considera el uso de un microcontrolador AVR utilizado para proveer la secuencia de pulsos requerida por la etapa de potencia del motor sin escobillas y así controlar su operación. Por su parte, la tarjeta electrónica diseñada para la etapa de po-tencia incluye drivers, transistores tipo MOSFET y compo-nentes pasivos con la finalidad de proporcionar la suficien-te corriente eléctrica para proveer la potencia necesaria a un motor sin escobillas.

PROBLEMÁTICA PARA CONTROLAR UN MOTOR SIN ESCOBILLAS

Al emplear un motor sin escobillas, o conocido como motor Brushless [1], se consideran sus características se-gún sea la aplicación y el control de su funcionamiento.

El control de un motor sin escobillas requiere de electró-nica digital y potencia, para ello se rediseñaron las tarjetas electrónicas convencionales empleadas para operar el mo-tor sin escobillas, buscando mejorar en aspectos como: Optimizado de espacio y trazado de pistas menor área.

Emplear una manufactura limpia, con el uso de una im-presora para PCB, eliminando métodos convencionales y poco sustentables (el ácido clorhídrico es tóxico).

Rediseño con componentes más actuales y robustos sustituyendo aquellos no comerciales u obsoletos, mien-tras que otros pueden ser sustituidos con componentes de montaje superficial, lo cual lleva a reducir el tamaño de la tarjeta electrónica.

Mejora del arranque del motor al corregir en el tren de pulsos programando una señal modulada por ancho de pulso (PWM). Adicionalmente, se encontró que la placa de potencia

convencional entregaba una baja corriente, incapaz de lle-var el motor a una velocidad adecuada. Por lo cual, se di-señó de una tarjeta de potencia utilizando un driver basado en transistores MOSFET, logrando una corriente eléctrica mayor permitiendo llevar el motor a la velocidad requerida.

ARQUITECTURA PARA CONTROL Y POTENCIA

El objetivo consistió en diseñar un sistema que propor-cione la arquitectura para el control y la potencia para un adecuado funcionamiento y así obtener el arranque, control de velocidad, control del sentido de giro y paro de un motor sin escobillas. La figura 1 muestra la arquitectura utilizada, la cual considera la forma empleada para lograr su funcio-namiento [2].

ETAPA DE CONTROL

Durante la etapa de control, se diseñó un circuito es-quemático PCB implementando un microcontrolador, un switch analógico (con sus respectivos capacitores de mon-taje superficial para su operación) y un regulador de volta-je, el cual regula el voltaje de entrada 5 V a 12 V a los 3.3 volts ideal para alimentar los circuitos integrados.

El circuito esquemático reduce el área de montaje, debi-do a que los elementos electrónicos implementados son de montaje superficial. La programación del microcontrolador se realiza utilizando el puerto de comunicación RS232. El control para la velocidad del motor y el cambio de sentido en el giro se hará variable mediante una señal analógica alojada en el Puerto B1, (ver en la Figura 2).

Figura 1. Diagrama de bloques para Control de motor sin escobillas

Colaboración Científica

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ETAPA DE POTENCIA De la misma manera, en la etapa de potencia se reali-

zó el circuito esquemático PCB donde se colocó el driver y los MOSFET de cada fase, filtros para eliminar ruido en la alimentación, entradas de los pulsos PWM y salidas retro-alimentadas para medición y análisis de la diferencia de potencial a la salida de fases (ver la figura 3).

PASOS PARA LA CREACIÓN DE ARCHIVOS GERBER

Los archivos GERBER son un formato específico que contiene la información requerida para la fabricación de la tarjeta a partir del circuito esquemático PCB. Estos archi-vos son generados a partir del programa de diseño elec-trónico utilizado.

Estos archivos son exportados a una impresora para PCB (propiamente una CNC) que cuenta con un software propio que importa e interpreta el código GERBER como coordenadas, creando así las pistas mediante un control numérico computarizado (CNC). Esto se logra con el si-guiente procedimiento:

a)Generar un archivo, a partir del circuito esquemático PCB, que contenga los trazos que conectan a todos los componentes.

b)Incluir las coordenadas exactas de las perforaciones y diámetros de orificio, esto se logra utilizando el formato EXCELLON.

c)Los archivos GERBER generados tendrán extensio-nes: el archivo .cmp contiene la información sobre las pis-tas y los componentes de una cara, el archivo .sol contie-

nen lo respectivo a la cara de soldadura, el archivo .plc delimita el tamaño de la PCB y el archivo .drd provee la ubicación y tamaño de todas las perforaciones.

MANUFACTURA DE LAS TARJETAS ELECTRÓNICAS

El primer paso es realizar las configuraciones previas a inicializar la manufactura de las PCB utilizando el software de la impresora para PCB´s. Se comienza importando y cargando los archivos GERBER con las extensiones: .cmp (Vista superior), .sol (Vista inferior), .plc (Límites dimensio-nales de la PCB) y el archivo .drd (Lugar y tamaño de las perforaciones).

Como resultado, el software provee la vista superior (componentes), la vista inferior (soldadura), el contorno o área de trabajo (plc), o las perforaciones (drill), como se muestra en la Figura 4.

En la Figura 5 se observa la vista CAM, la cual permite editar o hacer ajustes previos a la tarjeta que se va a fabri-car. La impresora interpreta cada trazo dentro del con-torno como trabajo a corte, desbaste o perforación; es po-sible suprimir los componentes internos al perímetro de trabajo, quedando solo el contorno en color amarillo.

Con ayuda del software, se debe definir la profundidad de desbaste en la placa de cobre que se desea, además de configurar y seleccionar el diámetro de las herramien-tas (brocas) que se usarán en la impresora durante todo el proceso. La impresora para PCB utilizada cuenta con un compartimiento para cambiar las herramientas durante el proceso de manufactura.

Figura 2. Circuito esquemático para el control (velocidad y sentido de giro) de un motor sin escobillas implementando con un microcontrolador.

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Figura 3. Circuito esquemático para tarjeta de potencia motor sin escobillas

Es necesario configurar el tipo y diámetro de herramien-ta que ocupará alguna posición; de la cual el broquero irá de manera automática a sujetar la herramienta que en el momento en que se necesite, dejando cada una de las he-rramientas en el lugar configurado.

Típicamente se posee la herramienta tipo “mil” para re-vocado, corte y desbaste, la herramienta “spiral drill” para perforaciones, la herramienta “micro cutter” para desbasta-do milimétrico, la herramienta “universal” para hacer des-baste y la herramienta “contour cutter” para recortar la pla-ca al tamaño indicado.

Además, el propio software hace un análisis que arroja las herramientas que se requiere para fabricar la PCB dis-puesta, de esta manera se asegura el colocar todas en un lugar, evitando que falte alguna y que todas se encuentren dentro de su vida útil, ya que el software registra el desgas-te de cada herramienta. Por último, se guardan los cam-bios, el broquero automáticamente hará la selección de herramientas cuando se requiera para la operación.

Finalmente, se incluyen los puntos de referencia o fidu-ciales, los cuales sirven de orientación para los cambios de herramienta, se recomienda colocarlos, uno en cada esqui-na y preferentemente de forma no simétrica. Al comenzar el proceso de manufactura, la impresora para PCB en su modo automático inicia con el marcado de todas las perfo-raciones usando la “spiral drill” de 0.6 mm, seguirá con la

perforación (agujero pasante) y el revocado. Con la “micro cutter” procede a hacer el desbaste, es decir, a retirar el cobre no deseado de la parte inferior (Bottom Copper). Una vez que termine esta etapa se voltea manualmente la ba-quelita para continuar el desbastado por la otra cara.

La tarea final de la impresora para PCB, es usar la he-rramienta “countour cutter” de 2 mm para realizar corte del contorno de la placa. Esta operación es realizada debido a los datos del archivo con extensión .plc, donde la placa de circuito impreso queda con las dimensiones dadas en el proceso de diseño.

Figura 4. Asignación de formato adecuado

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RESULTADOS Usando alambre de estaño, se soldaron todos los

“through hole” que indican la pista en un cambio de cara y se consiguieron los componentes electrónicos que consti-tuyen la PCB. En la figura 6 se observa la parte inferior, en la cual se soldaron los componentes de agujero pasante, los MOSFET, las dos terminales de tornillos, y los “headers” macho.

En la vista superior de la PCB, ver la Figura 7, se sol-daron los componentes de montaje superficial (controladores para MOSFET, resistores y capacitores), los tres diodos zener y el resistor.

La tarjeta PCB lleva un plano de tierra en ambas caras, en la vista superior se hizo un plano con respecto a la tie-rra virtual, VGND, es decir, el dren de los MOSFET. La vista inferior lleva un plano de tierra respecto a GND. Am-bas tierras (VGND y GND) se unifican mediante el resistor de bajo valor para provocar una pequeña diferencia de potencial, la cual sale de cada fase a 185mV/A.

PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR

La etapa de control requiere de código de programa-ción, el cual se realizó implementando el “sketch” que ofre-ce la plataforma Arduino Uno, sobre ella se colocó una “shield” Arduino, en la cual se conectaron directamente las salidas dispuestas para PWM.

El arranque de un motor sin escobillas se da a partir de la conmutación de encendido de las 3 bobinas en 6 pasos (AB, AC, BC, BA, CA y CB que indican en cual bobina en-tra la corriente y en cual sale la corriente, o sea, que se energizan 2 por paso a la vez) definidos cada 60 grados eléctricos. La señal puede ser una señal modulada por

ancho de pulso (PWM) para cada fase en el ciclo positivo, generando el campo magnético variable que pondrá a gi-rar el motor.

CONCLUSIONES Se observa la salida de las fases a través de la etapa

de potencia mediante los MOSFET, estas señales se obtu-vieron al colocar la punta del osciloscopio en cada uno de los bornes de la terminal de tornillos, es decir, salida direc-ta al motor, ver Figura 8.

Mediante este control de velocidad del motor sin esco-billas se administra mejor la potencia suministrada, misma que tiene la ventaja de aprovecharse para elevar el torque del motor y así soportar más carga.

Se incluyó un engranaje reductor interno para disminuir el espacio que ocupa el motor dentro de su contenedor, además la relación de torque lo hacen ideal para soportar un peso de alrededor de 20 kg, controlar la velocidad en motores sin escobillas y direccionamiento de sentido de giro a través de la tarjeta de control PCB y el arranque mediante la tarjeta de potencia PCB.

Se planteaba desde un principio poder controlar la ve-locidad del motor en todo el rango que éste lo permitiera; sin embargo, el PWM (frecuencia de 4000 ciclos en un segundo) restringe un uso de 1 vuelta en 5 segundos, por lo tanto 12 vueltas en un minuto. Existe la posibilidad de realizar esta labor con mucha más velocidad y sin retardos de fase que perjudiquen al control, dado que se puede generar un código a la medida a las capacidades y/o nece-sidades de cada usuario.

Figura 5. Vista CAM

Figura 6. Soldado de MOSFET en la cara inferior

Figura 7. Montaje y soldado de componentes CMP en la cara superior

Figura 8. Salidas directas al motor sin escobillas

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REFERENCIAS [1] Faletti Edgardo, “Generalidades de los motores Brush-

less”. Electro sector, Argentina. [2] Bolton, W. “Ingeniería de control”, Alfa omega, página

341, sistema de datos muestreados. [3] Texas Instrument, “Documento Guía para el control de

motores Brushless” Disponible en: http://www.ti.com/solution/motor_control_brushless_dc

[4] José David Delgado M. Camilo José Bolaños P. “Control de velocidad para motor dc brushless sin sen-sores” Trabajo de grado para optar por el título de In-geniero Electrónico

[5] Herrera Diego Alberto y Torres Felipe Andrés, “Control de Posición-Velocidad para motores DC Brushless” – Tesis disponible formato pdf.

[6] Roger Juanpere Tolrá, “Técnicas de control para moto-res Brushless”, Nota de Aplicación ingenia-cat – Motion Control Department.

ACERCA DEL AUTOR

Jesús Antonio Espinoza Casanova es pasante de Ingeniería en Mecatrónica en el TECNM – Instituto Tecnológico de Tláhuac, 2013-2017. Realizó sus prácticas profesio-nales del cual desprendió su tema de Tesis titulada “Diseño de las etapas de control y potencia de un motor sin escobillas para

aplicaciones que requieran alto torque” para usarse en el laboratorio de herramientas para pozos, bajo la asesoría

del Ing. Miguel A. Yáñez y del Dr. Samuel Moya en el Insti-tuto Mexicano del Petróleo durante sus residencias profe-sionales de febrero a julio de 2017.

Sus áreas de interés son los sistemas de adquisición de datos, manufactura y diseño asistido por computadora, uso de interfaces gráficas, automatización mediante con-troladores lógicos programables (PLC), programación de microcontroladores, control numérico computarizado.

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INSTALACIÓN DIDÁCTICA PARA LA MEDICIÓN DE FLUJO DE AIRE

Israel Esquivel Hernández, Joaquín Gerardo Hernández Gómez, Andrea Martínez González

Departamento de Ingeniería en Control y Automatización, ESIME Zacatenco, IPN [email protected], [email protected], [email protected]

RESUMEN

S e presenta el diseño de una instalación didáctica para medición de flujo de aire mediante tres elementos primarios que operan con el

principio de medición de presión diferencial. La instalación cuenta con tres rectificadores de flujo instalados con el propósito de contar con un flujo desarrollado en la ubicación de cada elemento de medición. Se presenta también la metodología de cálculo realizada para el diseño y construcción de los distintos elementos que integran la instalación. Ésta cuenta con codos en el mismo plano, en planos diferentes y reduccio-nes de diámetros de tubería, esto permite realizar la medición de caí-das de presión en tuberías y accesorios. El flujo de aire se genera con un ventilador centrífugo accionado por un motor de 3 kW que es contro-lado por un variador de frecuencia, dicho flujo puede ser regulado a tra-vés del variador o mediante una válvula esférica manual, situada al final de la instalación. PALABRAS CLAVES Tubo Annubar, Tubo Venturi, Placa de Orificio, Rectificador de Flujo, Medición de Flujo.

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INTRODUCCIÓN La medición de flujo es una de las variables más impor-

tantes en los procesos industriales y adquiere esta impor-tancia debido a que sería imposible el balance de materia y el control de calidad, en sistemas de combustión, refrigera-ción, procesos continuos en la parte de alimentos, genera-ción de energía eléctrica, industrias cementeras, entre otros. Se estima que al menos 40% de los medidores de flujo empleados en la industria se basan en presión dife-rencial, dentro de los cuales el más usado es la placa de orificio [1].

En este trabajo se muestra la metodología para el dise-ño de un tubo Venturi, un tubo Annubar y una placa de ori-ficio; tal diseño parte desde el modelo conceptual de la instalación para tener codos en planos diferentes, determi-nación del flujo y presión del ventilador centrífugo, cálculo de los instrumentos por presión diferencial, construcción de los instrumentos e instalación de los mismo; así como el diseño de rectificadores de flujo para integrar una instala-ción didáctica para la enseñanza de esta variable [2].

DESCRIPCIÓN GENERAL

La instalación se integra de tres elementos primarios que operan mediante el principio de presión diferencial, siendo estos un tubo Venturi (figura 1a), que consiste en un dispositivo que origina una caída de presión al pasar un fluido por él. Este consta de un cono convergente, una tu-bería corta recta llamada garganta, y un cono divergente. La presión en la línea disminuye en la sección estrecha; por lo que al colocar un manómetro diferencial entre estos dos puntos es posible calcular el flujo instantáneo.

Un tubo Annubar (figura 1b) es una innovación del tubo Pitot; opera bajo el principio de presión diferencial y consta de un tubo exterior situado a lo largo del diámetro transver-sal de la tubería, con cuatro orificios en la cara corriente arriba que están de frente al flujo, los cuales cumplen la función de interpolar los perfiles de velocidad y realizar un promedio de la presión total, y un tubo que cuenta con un orificio en el centro en la cara corriente abajo del flujo que determina la presión estática.

Además, se cuenta con una placa de orificio (figura 1c), la cual consiste en una placa perforada que se instala en la tubería, a través de la cual fluye el fluido generándose un presión diferencial entre ambas caras de la placa, con la

que se calcula el flujo que circula por la tubería en la que se instala la placa.

Adicionalmente, se cuenta con tres tipos de rectificado-res de flujo dentro de los cuales se contempla uno de tipo estrella (figura 2c) que consta de ocho paletas radiales dis-puestas equidistantemente de forma angular, uno de tubos (figura 2b) que consiste en diecinueve tubos colocados de forma concéntrica dentro de la tubería y uno de placa per-forada (figura 2a), el cual consiste en una placa colocada de forma transversal en la tubería con veintiséis perforacio-nes concéntricas de distintos diámetros. Todos los instru-mentos de medición de flujo y rectificadores de flujo a ex-cepción del tubo Annubar se diseñaron de acuerdo a la norma ISO 5167.

La instalación cuenta con codos en el mismo plano y planos diferentes con fines didácticos para la enseñanza de la variable. Se instaló una válvula esférica manual en la salida del flujo, lo que permite simular distintas condiciones de flujo a velocidad angular constante. El flujo de aire se genera con un ventilador centrífugo accionado por un mo-tor de 3 kW, el cual es controlado por un variador de fre-cuencia que modifica la velocidad del motor con el fin de regular el flujo de aire a través del ducto.

COMPONENTES

La instalación cuenta con 3 rectificadores de flujo, un rectificador tipo estrella para una tubería y un rectificador tipo haz de tubos los cuales se instalaron en una tubería de 4 pulgadas de diámetro; además de un rectificador de placa perforada colocado en una tubería de 3 pulgadas de diámetro (figura 3).

Se diseñaron también tres instrumentos de medición de flujo por presión diferencial, un tubo Venturi de acuerdo a la norma ISO 5167-4, una placa de orificio concéntrica se-gún la norma ISO 5167-2 y un tubo Annubar diseñado si-guiendo los criterios de los fabricantes de este instrumento.

Las tomas de presión para cada uno de los puntos de medición necesarios se diseñaron de acuerdo a la norma ISO 5167-2, en la cual se indica que el diámetro de las to-mas de presión no debe ser mayor a 0.13 D siendo D el diámetro de la tubería en la cual se instalara la toma.

La instrumentación, antes mencionada, fue diseñada partiendo de los datos de un ventilador centrífugo de 3 kW a 220 VCA, cuyo flujo máximo es de 0.58 kg/s.

Figura 1.- Instrumentos de medición de flujo.

Figura 2. Rectificadores de flujo

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Este ventilador es impulsado por un motor que es con-trolado mediante un variador de frecuencia. La salida del ventilador tiene una reducción en la que se acopla la tube-ría de 4 plgs de diámetro de PVC hidráulico cédula 40.

RECTIFICADORES DE FLUJO El rectificador tipo estrella consiste en ocho placas de

0.15 pulgadas de espesor y 8.3 pulgadas de longitud ra-dialmente distribuidas dentro de la tubería de 4 pulgadas de diámetro. El segundo rectificador consiste de 19 tubos de 0.84 pulgadas de diámetro exterior, 8.3 pulgadas de longitud y 0.07 pulgadas de espesor distribuidos en la tu-bería de 4 pulgadas según la norma ISO 5167 - 2.

El rectificador de flujo de placa perforada tiene 2.61 pulgadas de diámetro y 0.36 pulgadas de espesor la cual se perforó con 28 barrenos de diámetros de 0.36 pulgadas, 0.48 pulgadas y 0.3 pulgadas, distribuidos de acuerdo al criterio de la norma ISO-5167-1, este rectificador está colo-cado en la tubería de 3 pulgadas [3].

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE FLUJO. El tubo Annubar fue diseñado conforme a las especifi-

caciones de Emerson, tomando como referencia Rose-mount 485 Annubar® Flow Handbook [4], de acuerdo al flujo manejado por el ventilador centrífugo. Este parámetro es necesario para el cálculo de la velocidad a medir con el Annubar, considerando se instalara en la tubería de 4 plgs.

Para el diseño del tubo Venturi, se empleó la metodolo-gía planteada en la norma ISO 5167 – 4, se inició con la medición de las condiciones de operación tales como un gasto másico de 0.58 kg/s en una tubería de 3 pulgadas. Además, empleando la fórmula del CIPM – 2007 [5] [6], se estimó una densidad del aire de 0.981 kg/m3, se consideró una viscosidad del aire de 0.000018 Pa*s y se propuso la presión diferencial a generar por el instrumento de 24 kPa;

este parámetro va ligado con el intervalo de operación del transmisor de presión diferencial que se planea instalar.

Para determinar las dimensiones del instrumento se realizó un programa de cómputo en lenguaje C de acuerdo a lo establecido en la norma ISO 5167 – 1 anexo A. En forma general, se parte de conocer los parámetros antes mencionados (densidad del fluido, viscosidad dinámica y diferencia de presión generada por el instrumento), así como, el flujo a medir (qm = 0.58 kg/s), empleando la ecua-ción 1 para determinar la relación (β) entre el diámetro me-nor (d) y el diámetro mayor (D) (ecuación 2), con este diá-metro de 0.72, y el diámetro de la garganta de 2.157 plgs.

Donde: C: Coeficiente de descarga [adimensional]. β: Relación de diámetros [adimensional]. d: iámetro de garganta [m]. ΔP: Diferencia de Presión [Pa]. ρ : Densidad del Aire [kg/m3]. Para determinar las dimensiones de la placa de orifico

se empleó una metodología similar al tubo Venturi, consi-derando los datos medidos y se propuso una presión dife-rencial de 25 kPa, obteniéndose una relación de diámetros β = 0.73 y un diámetro de orificio de 2.20 pulgadas [7] [8].

RESULTADOS

Conociendo las dimensiones del tubo Annubar (Figura 4a) y la tubería donde se deberá instalar, la distribución de perforaciones a lo largo del tubo quedó en 0.08 pulgadas, 0.46 pulgadas, 0.73 pulgadas, 1.38 pulgadas, 2.62 pulga-das, 3.26 pulgadas, 3.53 pulgadas y 3.91 pulgadas, con un diámetro de 0.125 pulgadas.

La dimensiones finales del tubo Venturi (Figura 4c), de acuerdo a lo propuesto por la geometría mostrada en el punto 5.2 de la normativa ISO 5167 – 4, cuenta con una longitud de 17.59 pulgadas, diámetro de entrada de 3 pul-gadas, diámetro de garganta de 2.16 pulgadas, ángulo de convergencia de 22° y divergencia de 15°.

La placa de orificio concéntrica (Figura 4b) cuenta con un diámetro mayor de 3 pulgadasy diámetro de orificio de 2.19 pulgadas. La tomas de presión fueron ubicadas co-rriente arriba a 1 D antes de la placa y corriente abajo en la vena contracta que para este caso fue de 0.43 D. Con el modelo de instalación propuesta, se obtuvieron distintos puntos de medición para caídas de presión en codos en el mismo plano, dos y hasta tres planos diferentes (Figura 3).

Figura 3. Distribución de instrumentos de medición y rectificadores

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CONCLUSIONES Se diseñó y construyó una instalación didáctica para la

medición de flujo de aire de acuerdo a la norma ISO 5167, con el objetivo de emplearse en el proceso de enseñanza-aprendizaje de Ingeniería en Control y Automatización de la ESIME Zacatenco. La instalación permite el estudio de los instrumentos de medición de flujo en diferentes condi-ciones de operación, así como la ubicación de codos en el mismo plano y planos diferentes. Algunas de las condicio-nes a usar son dadas por la velocidad a la que opera el ventilador al momento de accionar con el variador de fre-cuencia; sin embargo, se instaló una válvula esférica ma-nual en la salida del flujo, lo que permite simular distintas condiciones de flujo a velocidad angular constante.

REFERENCIAS [1] M. Reader-Harris, Orifice Plates and Venturi Tubes,

United Kingdom: Springer, 2015. [2] R. W. Miller, Flow Measurement Engineering Hand-

book, Michigan: McGraw-Hill, 1996. [3] ISO, ISO 5167 Measurement of fluid by means of

pressure differential devices inserted in circular cross-section coonduits running full., 2003.

[4] Emerson, «Rosemount 485 Annubar® Flow Hand-book,» Mayo 2006. [En línea]. Available: http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/pm%20rosemount%20documents/00809-0100-1191.pdf. [Último acceso: 12 Junio 2017].

[5] R. S. D. M. G. y. K. F. A Picard, CIPM - 2007, 2008. [6] F. E. Jones, Techniques and Topics in Flow Measure-

ment, USA: CRC Press, 1995. [7] ISO, ISO 5167 Measurement of fluid by means of

pressure differential devices inserted in circular cross-section coonduits running full., 2013.

[8] ISO, ISO 5167 Measurement of fluid by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section coonduits running full., 2013.

ACERCA DEL AUTOR

Israel Esquivel Hernández. Técnico en Sistemas de Control Eléctrico. CECYT 3 IPN, 2009-2012. Ing. en Control y Automati-zación. IPN - ESIME Zac, 2012 – 2016. Te-sis desarrollada: Control de velocidad de aire dentro de un túnel de viento subsónico.

Áreas de Interés: Instrumentación de Parámetros de Pro-cesos, Sistemas de Control en Procesos Instrumentados, Sistemas de Adquisición de Datos y Capacitación.

Joaquín Gerardo Hernández Gómez . Técnico en Sistemas de Control Eléctrico. IPN - CECYT No. 3, 2009-2012. Ing. en control y Automatización IPN – ESIME Zac, 2012- 2016. Tesis desarrollada: Dise-ño de una instalación experimental para el estudio de mezclas aceite-agua. Áreas de

interés: Sistemas de control e instrumentación de proce-sos, diseño de instalaciones eléctricas, automatización, generación y transmisión de energía eléctrica.

Andrea Martínez González. Técnico en Máquinas con sistemas Automatizados. CECyT 2 IPN. 2009-2012. Ing. en control y Automatización. IPN – ESIME Zac. 2012-2016. Tesis desarrollada: Implementación y caracterización de un banco de toberas sónicas para la generación de un flujo criti-

co constante. Áreas interés: instrumentación de instalacio-nes, toberas de flujo crítico, sistemas de adquisición de datos y control de procesos.

Figura 4.- a) Tubo Annubar b) Placa de Orificio c) Tubo Venturi

Colaboración Científica

51 Septiembre - Noviembre 2017

MODELADO MATEMÁTICO DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN

PARA SUMINISTRO ELÉCTRICO Y/O TRANSMISIÓN DE DATOS

Ana Iris Cerón Hernández, Erick Salvador Montiel Hernández

Universidad Politécnica de Pachuca, México, [email protected], [email protected]

RESUMEN

E n cuántas ocasiones se ha presentado la necesidad de seleccionar una línea de transmisión para el suministro

de energía eléctrica o, inclusive, para la transmisión de datos cuando se presentan distancias de tendidos de varios kiló-metros. Cuando esto pasa, nos surge la primera pregunta sobre la línea de transmisión ¿es adecuada para la aplica-ción requerida?, ¿cómo esta línea puede ser validada?. Este artículo provee el modelo matemático y el análisis eléctrico requerido en una línea de transmisión para su validación nu-mérica antes de ser implementado en una aplicación de campo. PALABRAS CLAVES Línea de Transmisión, modelo matemático, análisis eléctrico, validación numérica.

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INTRODUCCION Actualmente el desarrollo y la innovación continua de

nuevas tecnologías aplicadas en las líneas de trasmisión (metálicas) para el transporte de energía eléctrica y de in-formación se presentan en diferentes campos disciplina-rios. De ellas, una gran cantidad de aplicaciones tienen como un objetivo principal proporcionar un sistema de co-municación más eficaz y más rápida en la transmisión de datos. Esto motiva a desarrollar modelos matemáticos que representen y soporten la implementación de las líneas de trasmisión a través de análisis numéricos.

Una línea de trasmisión puede ser modelada al estable-cer los parámetros eléctricos de resistencia (R), inductan-cia (L), conductancia (C) y capacitancia (G); cuya solución permite obtener la distribución de corriente eléctrica, volta-je y fase a diferentes frecuencias de operación y voltajes o corrientes en el suministro de entrada. Estudiando y anali-zando los resultados obtenidos a partir del modelo mate-mático representativo de una línea de transmisión es posi-ble verificar y validar el comportamiento de la misma al paso de la corriente eléctrica.

¿QUÉ ES UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN?

Sin pérdida de generalidad, considere como definición, a una línea de trasmisión como un sistema conductor me-tálico, el cual permite el paso de energía eléctrica; esta puede estar compuesta por uno o más conductores, permi-tiendo la propagación de corriente directa y corriente alter-na en altas y bajas frecuencias.

La figura 1 muestra una línea de trasmisión tipo coaxial, la cual está compuesta por un conductor, un dieléctrico que la cumbre, una malla trenzada y un forro externo. La línea de trasmisión tipo coaxial, como cualquier otro medio conductor, puede ser caracterizada por los parámetros eléctricos, tales como R, L, C y G.

Dichos parámetros eléctricos están fuertemente ligados a las propiedades físicas y a las características geométri-cas de los materiales conductores y dieléctricos que la componen; siendo la función del material conductor permi-tir y propagar el flujo de la energía eléctrica, mientras que, el material dieléctrico se emplea para evitar las fugas de corriente hacia un medio conductor externo que impidiendo su contacto con el materia conductor.

La figura 2 muestra la geometría de una línea de trasmi-sión tipo coaxial, donde “a” es el diámetro del conductor, “b” el diámetro del dieléctrico incluyendo el diámetro del conductor, y “c” representa el diámetro del recubrimiento incluyendo los diámetros del conductor y del dieléctrico.

Sin profundizar en el tema, considere dentro de las pro-piedades físicas del conductor a la conductividad eléctrica (σ) y a la permeabilidad magnética (µ), y como parte de las propiedades del dieléctrico, a la conductividad dieléctrica (σd) y a la permitividad del dieléctrico (ɛ).

¿CUÁLES SON LOS PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN?

Una línea de trasmisión de tipo coaxial puede ser repre-sentada por un circuito eléctrico equivalente conformada de los parámetros eléctricos R, L, C y G, los cuales se en-cuentras en serie y en paralelo, dependientes unos de otros [2].

La figura 3 muestra la representación del circuito eléctri-co equivalente de una línea de trasmisión con los paráme-tros que la componen en (R, L), en serie y (G, C) en para-lelo, con respecto a una longitud x.

Estos parámetros eléctricos son considerados distribui-dos y estos se asumen constantes cuando las propiedades físicas y a las características geométricas son homogé-neas a lo largo de la línea de transmisión [3]. Para la esti-mación de los parámetros eléctricos (R, L, G y C) existen ecuaciones para aproximar sus valores.

¿QUÉ ES EL EFECTO PIEL O PELICULAR?

El efecto piel δ afecta a los paramentos que componen la línea de trasmisión; tales como la resistencia y la induc-tancia. Este efecto indica que a mayor frecuencia existirá reducción en el área conductora [2].

La figura 4 muestra la distribución del flujo de corriente en un conductor, mostrándose en su sección transversal.

Figura 1. Línea de trasmisión coaxial

Figura 2. Geometría de una línea de trasmisión tipo coaxial

Figura 3. Circuito de línea de trasmisión

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53 Septiembre - Noviembre 2017

Para la corriente con frecuencia, la mayoría de la corriente eléctrica fluye entre la superficie y la profundidad de la piel, dependiendo de la frecuencia de la corriente y de las propiedades eléctricas y magnéticas del conductor. De esta manera, se puede visualizar el efecto piel como la reducción del área disponible para la conducción

como la frecuencia de operación es incrementada. Para determinar el valor del efecto piel se tiene la fórmula [2, 3]:

De esta manera, se puede visualizar el efecto piel como la reducción del área disponible para la conducción como la frecuencia de operación es incrementada. Para determi-nar el valor del efecto piel sea la fórmula [2, 3]:

Donde µ es la permeabilidad magnética, que es la ca-

pacidad de sustancia que provoca que exista atracción para que circule el campo magnético, σ es la conductividad eléctrica de conductor, f es la frecuencia de operación y w es conocida como la frecuencia angular.

¿CÓMO SE CALCULA LA RESISTENCIA ELÉCTRICA?

La resistencia eléctrica (R) se define como la oposición del flujo de corriente que se conduce a través del conduc-tor y esta es expresa en Ohm por unidad de longitud (Ω.m). Para estimar el valor de la resistencia eléctrica, se propo-nen dos casos.

El primer caso considera la ausencia de frecuencia en la transmisión de energía eléctrica; esto es, el uso de co-rriente directa, mientras que en el segundo caso, se pre-senta una frecuencia de operación.

El cálculo de la resistencia con corriente directa se logra

con la ecuación [1, 2, 3, 4]: Donde Aef es el área efectiva del conductor y esta se

obtiene a partir del radio del conducto considerado consi-derándose sólido [6].

Al existir una frecuencia de operación en la fuente de suministro de energía eléctrica, aparece dentro del com-portamiento de la resistencia eléctrica el efecto conocido pelicular o piel. Para altas frecuencias de operación, con una relación entre el radio del conductor y el efecto piel de a/δ>4, la ecuación es utilizada [2, 3]:

Mientras que, para frecuencias bajas e intermedias, cuando la relación entre el radio del conductor y el efecto piel es de 0<a/δ<4, la resistencia R se puede aproximar utilizando la ecuación para corriente directa; una aproxima-ción más exacta es mostrada en la tabla 6.1 en [1].

¿CÓMO SE OBTIENE LA INDUCTANCIA?

La inductancia (L) es la relación del flujo magnético y la intensidad de corriente eléctrica introducido en el conduc-tor. La inductancia esta se representa en Henrio por unidad de longitud (H/m). Para calcular el valor de la inductancia cero frecuencias se tiene que:

Para calcular el valor de la inductancia con altas frecuen-cias de operación, con una relación entre el radio del con-

ductor y el efecto piel de a/δ>4, la ecuación es utilizada [2]:

Mientras que, para frecuencias bajas e intermedias, cuando la relación entre el radio del conductor y el efecto piel es de 0<a/δ<4, la inductancia se puede aproximar con la ecuación para corriente directa; una aproximación más exacta es mostrada en la tabla 6.1 en [1].

¿QÚE ES LA CAPACITANCIA DE LA LÍNEA DE TRANS-MISIÓN?

La capacitancia (C) ocasiona efectos muy variados a la caída de tensión debido a la corriente eléctrica que circula por la línea y esta modifica el factor de potencia. La capaci-tancia está dada en Faradio por unidad de longitud (F/m). El valor de la capacitancia se calcula con una ecuación tanto para cero, bajas y altas frecuencias, de tal manera:

¿CÓMO SE ESTIMA LA CONDUCTANCIA? La conductancia (G) se puede definir como la facilidad

el paso de corriente eléctrica por un material, la cual es inversa a la resistencia eléctrica y es expresada en Sie-mens por unidad de longitud (S/m) [2]. Así mismo, la capa-citancia posee una sola ecuación para determinar sus valo-res en cero, bajas y altas frecuencias, la cual es:

Figura 4. Efecto Piel

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¿QUÉ SON LA IMPEDANCIA CARACTERÍSTICA Y EL COEFICIENTE DE PROPAGACIÓN?

La impedancia característica (Z0) es uno de los paráme-tros secundarios que conforman la línea de transición el cual es independiente de la longitud y la frecuencia de di-cha línea. Para determinar el valor de la impedancia carac-terística se tiene:

El coeficiente de propagación (γ), es un parámetro de la línea de transmisión que provee la perdida de señal y el desplazamiento de fase de la longitud de la línea. De tal manera, este parámetro permite estimar la caída de ten-sión con respecto a la longitud de la línea de trasmisión. Para determinar la constante de propagación, se tiene la ecuación:

La impedancia característica y el coeficiente de propa-gación dependen de una determinada frecuencia, de su geometría y los materiales que la compondrán, también dependen de los parámetros de la línea R, L, C, G.

¿CÓMO SE OBTIENE EL MODELO MATEMÁTICO EQUI-VALENTE?

Una línea de trasmisión puede ser caracterizada por los parámetros eléctricos distribuidos que la definen como un circuito equivalente a lo largo de ella. Tomando en cuenta el modelo del circuito, es posible llegar a las ecuaciones diferenciales con respecto al voltaje o corriente en la línea de trasmisión uniforme.

Aplicando la teoría de circuitos eléctricos en el circuito equivalente mostrado en la figura 3, utilizando las leyes de Kirchhoff para nodos y mallas en el dominio del tiempo y realizando una expansión en series de Taylor; se obtiene la representación de las ecuaciones para el voltaje y la co-rriente, incluyendo su fase, que rigen este circuito eléctrico:

Para llevar las ecuaciones (10) y (11) del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia, se requiere aplicar la

fórmula exponencial de Euler en su representación como una onda sinusoidal [2]. Sustituyendo la fórmula Euler en las ecuaciones (10) y (11), considerando un ángulo de fase θ=0, aplicando el concepto de derivada y resolviéndolas, es fácil llegar a:

¿CUÁLES SON LAS ECUACIONES DE ONDA? En el dominio de la frecuencia, el comportamiento de la

corriente i(x,w) y del voltaje v(x,w) en las ecuaciones (12)- (13) del circuito equivalente de una línea de transmisión satisface las ecuaciones de Helmholtz. Estas ecuaciones admiten como soluciones una superposición de una onda incidente A viajando en una dirección positiva y una onda reflejada B viajando en la dirección negativa. Por lo que, la solución general es:

Los coeficientes A y B pueden ser estimados desde las ecuaciones (14)-(15) usando las condiciones en la frontera. Esto es, tomando en cuenta que el voltaje y la corriente son funciones continuas en los puntos de conexiones de intervalos de las líneas de transmisión.

Aplicando las condiciones de frontera a las ecuaciones (14)-(15) a una línea de transmisión homogénea de longi-tud infinita, estas ecuaciones pueden ser reducidas como:

EJEMPLO NUMÉRICO Sea una línea de trasmisión de tipo coaxial homogénea

que se extiende por una longitud de 5,000 metros, con una frecuencia de operación de 51,200 Hz y con un voltaje de entrada de 50 volts. El primer paso es realizar el modelo matemático para el suministro de corriente eléctrica que se presenta en la línea. La Tabla 1 muestra los valores de los parámetros pertenecientes a la línea de trasmisión tipo coaxial seleccionada.

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55 Septiembre - Noviembre 2017

RESULTADOS Tomando los datos mostrados en la tabla 2; el primer

paso es calcular los parámetros eléctricos R, L, C y G. Da-do que las formulaciones para estimar R y L dependen de la frecuencia de operación, y en consecuencia, del efecto piel, este se obtuvo a partir de la ecuación (1), resultando δ= 2.9283x10-4.

Lo que permite determinar la ecuación a usar para el cálculo de la resistencia y la inductancia, con la relación:

Por lo que, aplicando las ecuaciones correspondientes, se calculan los parámetros eléctricos, ver tabla 2.

La grafica 1 muestra los resultados al resolver la ecua-ción (16) que muestra el comportamiento del voltaje, mien-tras que la gráfica 2 proveen los resultados obtenidos al resolver la ecuación (17) que muestra el comportamiento de la corriente a lo largo de la línea de transmisión.

La tabla 3 presenta el comportamiento de la corriente eléctrica y del voltaje a lo largo de la línea de trasmisión, dando una estimación por metro.

Estos resultados muestran el comportamiento de la co-rriente y del voltaje para una línea de transmisión con las características geométricas y propiedades físicas mostra-das en la tabla 1 con un voltaje de entrada de 50 Volts a

una frecuencia de operación de 51,200 Hz. Los valores obtenidos de corriente eléctrica y voltaje por metro y permi-ten conocer si estos serán suficientes para una longitud especifica en una aplicación final.

CONCLUSIONES

Las líneas de trasmisión metálicas continúan siendo utilizadas como un medio aceptado para el suministro de energía eléctrica o para la transmisión de información a largas distancias con condiciones de operación agresivas donde otras tecnologías, tales como la fibra óptica o las ondas de microondas, no siempre son adecuadas.

Sin embargo, la selección del tipo de línea de transmi-sión, como cualquier otra alternativa, debe ser validada antes de ser implementada. Tal validación es posible apli-cando el modelo matemático equivalente.

Tabla 1. Tabla Técnica de la Línea de trasmisión

Tabla 2. Parámetros eléctricos distribuidos

Gráfica 1 Comportamiento del Voltaje

Gráfica 2. Comportamiento de la Corriente eléctrica

Tabla 3 comportamiento del voltaje y la corriente eléctrica

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El desarrollo y uso del modelo matemático permite ana-lizar el comportamiento de los valores de voltaje y corriente eléctrica que se presentan a lo largo de una línea de tras-misión, permitiendo así verificar que se tenga el suministro adecuado para la aplicación final a una longitud definida o para conocer la calidad de los datos transmitidos y, así, implementar una estrategia adecuada para su reconstruc-ción y recuperación.

Este documento presentó el modelo matemático corres-pondiente a una línea de transmisión coaxial homogénea y su aplicación a partir de un modelo numérico. Aunando que tal modelo matemático puede ser extendido para el estudio de una línea de transmisión coaxial heterogénea compuesta de segmentos homogéneos con la adecuada interpretación de las condiciones de frontera. REFERENCIAS: [1] Chipman, R. Transmission lines. United States of

America: McGraw-Hill, 1968. [2] Hyat, J. W. Teoría electromagnética, Séptima edición.

México: McGraw-Hill, 2006. [3] Cheng, D. Fundamentos de electromagnetismo para la

ingeniería. México: Addison Wesley, S.A, 1997. [4] Neri, R. V. Líneas de Transmisión. México: McGraw-

Hill, 1999. [5] Wayne, T. Sistemas de comunicaciones electrónicas.

México: Prentice Hall, 2003. [6] González J., González J., Área Transversal de un Ca-

ble y su Calibre AWG (American Wire Gauge), Con-ciencia Tecnológica No. 46, Julio-Diciembre 2013.

ACERCA DEL AUTOR Ana Iris Cerón Hernández, estudiante de Ingeniería Telemática en la UPP- Universi-dad Politécnica de Pachuca, 2013 – 2017, realizó sus prácticas profesionales durante el periodo Febrero a Agosto de 2017 en el Instituto Mexicano del Petróleo, el cual des-prendió su tema de tesis “Análisis de líneas

de trasmisión en aplicaciones de transmisión datos”, bajo la asesoría del Dr. Samuel Moya.

Sus áreas de interés son los sistemas de telecomunica-ciones e informática, redes computacionales, procesamien-to de datos, electrónica, así como el desarrollo de herra-mientas software.

Erick Salvador Montiel Hernández, estu-diante de Ingeniería Telemática en la UPP - Universidad Politécnica de Pachuca, 2013 – 2017, realizó sus prácticas profesionales durante el periodo Octubre de 2016 a Abril de 2017 en el Instituto Mexicano del Petró-leo, el cual desprendió su tema de tesis

“Análisis de una línea de transmisión tipo coaxial, mediante modelado de ecuaciones de onda para mediciones en fon-do de pozo”, bajo la asesoría del Dr. Samuel Moya y el Dr. Pedro Hernández.

Sus áreas de interés son los sistemas de telecomuni-caciones y desarrolló de nuevas tecnología a través de los recursos de la informática y telecomunicaciones.

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57 Septiembre - Noviembre 2017

Reseñas de Libros

Por Equipo Editorial

The Road to Integration: A Guide to Applying the

ISA-95 Standard in Manufacturing

E n las últimas décadas, las empresas industriales han

invertido mucho tiempo y dinero en sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP) y en la automatización de la capa de control de procesos. En nuestra búsqueda por cosechar las recompensas de todas estas inversiones, la brecha entre la automatización de los negocios y la automatización de procesos se está volviendo dolorosamen-

te obvia. Los sistemas ERP sólo son valiosos si se suministran

con datos actuales, y estos datos se originan en gran medi-da desde la capa de control de proceso. Al integrar estos sistemas, tanto los departamentos de TI como los departa-mentos de ingeniería deben enfrentarse al alto grado de heterogeneidad de la tecnología, los metadatos, los len-guajes de programación, las interfaces de usuario y más. Una buena comunicación con el usuario final del sistema es esencial ya que suelen estar involucrados varios depar-tamentos, como la producción, el mantenimiento, el labora-torio y la oficina, todos ellos ¡tratando de comunicarse en un mismo idioma!

En este contexto, en los años noventa, ISA decidió desarrollar el estándar ISA-95 para integrar sistemas em-presariales y de control con el fin de reducir los riesgos, costos y errores que van de la mano con la implementación de sistemas de control de fabricación e integración con sistemas ERP.

Este práctico recurso explica cómo aplicar el ISA-95 en los sistemas empresariales de fabricación (MES) y en los proyectos de integración vertical, así como, revela los modelos y la terminología ISA-95 más importantes. Es ideal para aquellos que empiezan a trabajar y que necesi-tan ponerse al día con la información básica de ISA-95, pero también para aquellos que tienen alguna experiencia práctica con el ISA-95 y requieren apoyo adicional para llevar a cabo análisis para determinar la estrategia MES de una compañía específica y para definir los requerimientos de los usuarios.

Si desarrolla funcionalidades MES o realiza interfaces basadas en ISA-95, esta guía le ayudará a comprender y aplicar los modelos de objetos ISA-95. Lo más importante

es que la guía explica cómo integrar los sistemas ERP y MES con ISA-95. Pone el ISA-95 en el contexto más am-plio de las modernas tecnologías de intercambio de infor-mación y ofrece así un cuadro completo para los gestores de proyectos, consultores, programadores y arquitectos de información que desean integrar sistemas ERP y MES ba-sados en el estándar internacional.

Este libro forma parte del curso que hemos implemen-tado en ISA Sección Central México denominado “Introducción a la Norma ISA 95 en la Industria de Control de Procesos”, el cual puede ser parte de su formación pro-fesional; por lo que les invitamos a que tomen este curso y así llevar a cabo una correcta implementación del inter-cambio de información y toma de decisiones.

Loop Checking:

A Technician’s Guide

sta guía técnica define la comprobación del lazo de

control. Se discuten métodos y prácticas generales que pueden aplicarse en muchos procesos / industrias. Entre los temas más destacados se incluyen: aspec-tos básicos de la comprobación de lazos, pruebas de aceptación en fábrica, comisionamiento de cableado, comparación de ren-dimiento después de la puesta en marcha y la etapa de mante-ner el rendimiento. Los capítulos

del libro están organizados para un proyecto típico. Las fases de estos proyectos son :

Aspectos básicos de la comprobación de lazos Prueba de aceptación en fábrica (FAT) Puesta en marcha Comparación de rendimiento Mantener el rendimiento Esta guía pretende discutir los métodos y las prácticas

generales que pueden aplicarse a muchos procesos o in-dustrias. El técnico encontrará diferentes planes para apli-carlos a su propia empresa. Lo invitamos a descargar el contenido y el capítulo 1 en la liga: https://goo.gl/dvMDgG

Septiembre - Noviembre 2017 58

Reseñas de Libros

Por Equipo Editorial

Industrial Automation and Control System Security

Principles: Protecting the Critical Infrastructure

E l uso de la guerra ciberné-tica como preludio o susti-

tuto de los ataques convencio-nales ha pasado de la suposi-ción a la realidad. Los blancos obvios de tales asaltos son los sistemas computacionales de defensa de una nación, la infra-estructura crítica, la propiedad intelectual corporativa, las ba-ses de datos del gobierno y las capacidades de producción. Este libro desarrolla un enfoque

para resguardar los sistemas de automatización y control industrial mediante la generación de principios de protec-ción mediante la fusión y adaptación de las mejores nor-mas y prácticas industriales y gubernamentales. Esto es: Combina los fundamentos de la seguridad del sistema

de información y los requisitos únicos de los sistemas de automatización y control industriales.

Describe defensas altamente efectivas y estructuradas contra amenazas reales de ciberataque sobre infraes-tructura crítica y activos primarios de fabricación

Presenta una fórmula clara y aplicable para defender elementos cruciales como refinerías, plantas químicas, operaciones de fabricación, centrales eléctricas, siste-mas de transporte y tuberías

Examina los estándares y directrices existentes y emer-gentes, incluyendo ANSI, ISA, IEC, NIST e IEEE

Aborda los requisitos individuales de los sistemas de automatización y control industriales Lo invitamos a descargar el contenido y el capitulo 3 en

la liga: https://goo.gl/sZFnai

59 Septiembre - Noviembre 2017

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