Julio Septiembre 2018 - ISA México Sección Centralisamex.org/revistaintech/2018-Julio-Septiembre.pdf · Julio -Septiembre 2018 6. en el marco de Expo Eléctrica Internacional 2018

Julio - Septiembre 2018

Julio - Septiembre 2018

México

Sección Central

Ciberseguridad en Sistemas de Medición de Transferencia de Custodia

Soluciones para los Entornos Críticos de Petróleo y Gas

Fibra Óptica para Ambientes y Redes Industriales

Julio - Septiembre 2018 2

3 Julio - Septiembre 2018

Mensaje del Vicepresidente del Distrito 9, ISA América Latina

Una nueva oportunidad para aportar a ISA desde Latinoamérica

E n enero de 2017 tuvimos la oportunidad de iniciar el trabajo conjunto de las Seccio-

nes hispanohablantes de ISA en América continental desde una nueva perspectiva, la

del Distrito 9. Esta oportunidad fue gracias a la iniciativa de algunas personas que en 2013,

en México, se plantearon la posibilidad de aunar esfuerzos, considerando retos comunes.

La iniciativa se materializó con la primera reunión de Secciones hispanohablantes, realizada

en 2014 en San Salvador con el apoyo de la Sección El Salvador, y continuó en 2015 en Bo-

gotá, con una segunda reunión apoyada por la Sección Colombia. Gracias a estos encuen-

tros, el Redistricting Task Force de ISA a nivel global avaló en 2016 la conformación del Distrito 9, en el cual nos

encontramos hoy.

Durante este año y medio de trabajo hemos visto Secciones que realizan actividades en beneficio de sus miem-

bros, logrando ser reconocidas por otras Secciones del Distrito como referentes de casos de éxito en ISA; también

Secciones reactivadas que aún requieren apoyo para sacar adelante sus objetivos. De la misma manera, hemos

recibido con agrado la conformación de las Secciones Estudiantiles del Instituto Tecnológico de Ciudad Madero

(México), la Universidad Autónoma de Tamaulipas (México), el Instituto Politécnico Nacional Zacatenco (México),

la Universidad del Valle (Colombia), la Universidad Tecnológica de Bolívar (Colombia), y la Universidad Don Bosco

(El Salvador), las cuales fueron apoyadas en ese proceso por las Secciones de México Central, Colombia y El Salva-

dor. Algunos de los miembros de las Secciones del Distrito se han destacado por ser voluntarios en organismos de

ISA a nivel global, como Francisco Soto, de la Sección Chile, quien terminó el año pasado su período como Director

de la División de Minería y Metales, o Yesid Yermanos, de la Sección Colombia, quien ejerce actualmente el cargo

de Vicepresidente del Departamento de Planeación Estratégica.

Aún queda mucho trabajo por hacer, como asegurar un apoyo más continuo y efectivo desde el Distrito a las

Secciones para que logren sus objetivos; generar mecanismos para que los líderes de las Secciones hagan parte de

los cargos en el Distrito y en organismos de ISA a nivel global, y contar con una mayor participación de los líderes

de las Secciones en eventos regionales y globales, como la Conferencia de Líderes del Distrito (District Leadership

Conference – DLC) o las reuniones globales de líderes de ISA (Spring Leaders Meeting y Fall Leaders Meeting), pues

ello asegura la representación de los intereses de los miembros de sus Secciones y les permite tener más herra-

mientas para lograr sus objetivos. Para llevar a cabo el trabajo pendiente, contamos con recurso humano de sobra

y con el deseo de hacer que las Secciones del Distrito 9 de ISA sean reconocidas a nivel global como referentes por

el gran trabajo que realizan en beneficio de sus miembros y de la comunidad de profesionales del mundo de la

automatización. ¡Bienvenidos al trabajo colaborativo para conformar el equipo que hará realidad este objetivo! ■

Paulo Vergara

Vicepresidente del Distrito 9, 2017-2019


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

M. en I. CFSE & PHA Mario Pérez Marin

Tesorero

Ing. Daniel Zamorano Terrés

Secretario y Director del Comité Educativo

Ing. José Luis Roque Salinas Morán

Vicepresidente Electo de ISA Distrito 9, América Latina

Dr. Samuel Eduardo Moya Ochoa

Publication Chair, Distrito 9, América Latina, Editor en Jefe

Ing. Eva Viviana Sánchez Saucedo

Coordinadora de Publicaciones

Lic. Enrique Pérez Navarro

Coordinador Operativo

Ing. Ednah G. González

Enlace Sector Bajío

Ing. José Antonio Neri Olvera

Enlace de Secciones Estudiantiles

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, Comité de Redes Industriales y Ciberseguridad

Ing. Alejandro Trejo Pérez

Secretario, Comité de Redes Industriales y Ciberseguridad

Ing. Ricardo Ortiz

Director del Comité Buses de Campo y Wireless

Ing. Jose Luis Espinoza

Director de Membresías

Soporte ISA México

Ana Iris Cerón Hernández.

Citlalin De La Paz Soto Maulión.

Manuel Fernando Pulido Delgado

Ventas de Publicidad

[email protected]

Prohibida la reproducción total o parcial del contenido

de esta revista sin el permiso previo de ISA México.

Los artículos publicados en esta revista reflejan opiniones de

la exclusiva responsabilidad del autor.

Edición Julio - Septiembre 2018

Mensaje Editorial

Estimados lectores:

L os temas ma s solicitados por nuestros lectores esta dirigido al internet industrial de las cosas

(IIoT) y a la seguridad en redes inala mbricas; por lo que nuestros patrocinadores de ICCX, ABB y Emerson atien-den estas inquietudes en esta edicio n.

Tambie n iniciamos con una seccio n de un artí culo pa-

ra aplicaciones pra cticas con el objetivo de brindar infor-macio n que se requiere en el dí a a dí a; hablamos en esta edicio n del uso de la fibra o ptica para redes industriales, para conocer co mo funciona, cuales son sus caracterí sti-cas te cnicas y los criterios te cnicos para seleccionarla en las redes de control industrial.

Como parte de nuestros objetivos, continuamos incen-

tivando el acercamiento de las secciones estudiantiles, teniendo su participacio n de la secciones IPN-Zacatenco y Unicauca, Colombia en los eventos de la Feria de la Au-tomatizacio n y Expo Control y Automatizacio n IPN 2018, adicionando sus colaboraciones te cnicas.

Estaremos actualizando a nuestros lectores con infor-

macio n de normatividad relacionada a la ISA y ofreciendo recomendaciones de lectura de los libros ma s destacados. Seguiremos con nuestro propo sito de difundir la infor-macio n tecnolo gica; ¡gracias por ser nuestros lectores!

Los saluda el equipo editorial. Eva Viviana Sánchez Saucedo Samuel Eduardo Moya Ochoa


Contenido / Julio - Septiembre 2018

Comunidad ISA Mensaje del Vice Presidente de Distrito 9, América Latina 3

Comité Directivo de ISA Sección Central México 4

Mensaje Editorial: Edición Julio - Septiembre 2018 4

Noticias ISA México Feria de la Automatización 2018 6

Expo Control y Automatización IPN 2018 49

Curso Propedéutico para la Certificación CCST Nivel 1 46

Curso de Medición de Flujo en Procesos Industriales 46

ISA México presenta Ponencia de Áreas Clasificadas 47

Visita de Sección Estudiantil ISA Unicauca a ISA México 47

Dimensionamiento, Selección y Especificación de Válvulas de Control 48

Centro de Tecnología Avanzada para la Industria del petróleo y Gas (ATC) 48

Ciberseguridad en Sistemas de Medición de Transferencia de Custodia 20

Fibra Óptica para Ambientes y Redes Industriales 22

Actualización del Motor Eléctrico Síncrono del Tren de Compresión 30

Implementación de un ADC Sigma Delta con una Plataforma Embebida 36

Operación de Bombas Centrífugas a Velocidad Variable 42

Colaboraciones Técnicas Científicas

El futuro de la ejecución de proyectos de automatización 8

Redes inalámbricas auto configurables y seguras 12

Soluciones MOXA comprobadas para los entornos críticos de petróleo y gas

15

IIoT, la clave para un rendimiento en el cuartil superior 18

Artículos Comerciales

Desafíos: ¡Póngase a Prueba! Desafío CCST: Tipos de Actuadores 41

Desafío CAP: Sistemas de Automatización 41

101 Tips for a Successful Automation Career 50

Automation Made Easy: Everything you Wanted to Know about Automation and Need to Ask

50

Wireless Control Foundation: Continuous and Discrete Control for the Process Industry

50

Reseñas de Libros


en el marco de Expo Eléctrica Internacional 2018

L a Expo Eléctrica 2018 se llevó a cabo el 5, 6 y 7 de junio de 2018 en el centro Citibanamex de la Ciu-

dad De México. Por primera vez, el evento de Expo Eléctrica tuvo una feria de la automatización con empresas en piso de exhibición, talleres y conferencias. La Feria de la Automa-tización tuvo como organizador a la empresa de instrumen-tación y soluciones industriales Endress+Hauser.

Esta edición tuvo el objetivo de presentar productos, servicios y soluciones orientadas a mejorar la rentabilidad de los negocios. La feria de la automatización reunió a los fabricantes y distribuidores lideres en la industria de control y automatización, así como consultores y expositores espe-cialistas del mayor reconocimiento internacional.

Al evento asistieron firmas como ABB, ICCX, ECN, EPLAN, RITTAL, Siemens, entre otros líderes de la industria, quienes mostraron sus productos y servicios, así como participaron en talleres y conferencias.

Durante el evento se impartieron mas de 36 conferen-cias y talleres durante los tres días que duró el evento. ISA México participó con la ponencia el Ing. Erick O. Martinez Aguirre presentó la ponencia “Estándares de Seguridad de ISA” y por, por su parte, Ing. Rogelio Lozana Martínez pre-sentó “Seguridad a través de la red y la administración del sistema IC 62351 e ISA IEC 62443” haciendo hincapié en las

operaciones de los sistemas de potencia dependen cada vez más de infraestructuras de información, incluidas redes de comunicación, dispositivos electrónicos inteligentes (IED) y protocolos de comunicación autodefinidos. Por lo tanto, la gestión de la infraestructura de la información es crucial para proporcionar los altos niveles de seguridad necesarios y la fiabilidad en las operaciones del sistema de potencia. Debido a esto, es necesario contar con nociones de Gestión de red y sistema (NSM) para el entorno operativo del siste-ma de potencia. En esta breve plática se expusieron similitu-des entre los estándares IEC 62351 y el ISA IEC 62443.

Así mismo, el Ing. José Luis R. Salinas Morán presenta la conferencia “Aplicaciones en la Industria de Procesos: Áreas Clasificadas y Seguridad Funcional”, mientras que el M. en I. Gerardo Villegas Pacheco presentó la ponencia “La Medi-ción de Flujo en Terminales de Almacenamiento y Distribu-ción de Hidrocarburos”.

ISA México agradece a la compañía Endress + Hausser por el espacio y por la invitación para participar dentro del programa de conferencias.■

Por Equipo Editorial,



— ABB ABILITY

El futuro de la ejecución de proyectos de automatización

Los proyectos de automatización han utilizado durante décadas

sistemas de control distribuido (DCS) con arquitectura de controlador

centralizado. Este método genera dependencias entre las tareas del

proyecto que complican cambios posteriores. La nueva solución

Select I/O de ABB dejará en el pasado los proyectos de automatización

que exceden el presupuesto y generan retrasos.

01

Alicia Dubay

Tecnologías de control de

Automatización industrial

de ABB

Austin, Estados Unidos

—

01 La solución Select IO de

ABB cambia radicalmente la

forma de ejecutar proyectos

de automatización.


Las arquitecturas de controlador centralizado del DCS se

han utilizado durante muchos años en proyectos de auto-

matización. Sin embargo, un método de controlador centra-

lizado vincula los módulos de I/O multicanal a un controla-

dor de proceso especifico, creando así dependencias entre

las tareas del proyecto, lo que complica modificaciones

posteriores. Este aspecto constituye la causa principal del

sobrecosto y la demora de algunos proyectos, y es la razón

por la que las tareas de automatización se encuentran en el

punto de mira de muchos proyectos.

—

Select IO es un sistema de I/O monocanal

tanto para aplicaciones de proceso como

de seguridad, que se comunica con el sis-

tema a través de una red industrial redun-

dante Ethernet I/O.

La nueva solución de I/O de ABB y su correspondiente soft-

ware de ingeniería para la plataforma 800xA del sistema

ABB AbilityTM dejarán en el pasado proyectos de automati-

zación que exceden el presupuesto o generen retrasos →1.

Diseño definitivo

Tradicionalmente, la mayoría de los proyectos técnicos

industriales adquieren un diseño definitivo en una etapa

relativamente temprana. Superado este punto, los ingenie-

ros de automatización pueden ultimar su diseño, solicitar el

hardware necesario, como controladores, I/O, etc., y co-

menzar con la programación de la aplicación. Los cambios

realizados después del diseño definitivo a menudo requie-

ren correcciones, y cuanto más tarde se realicen los cam-

bios, mayor es el costo de estas correcciones y mayores las

probabilidades de que se produzca una demora.

Para empresas que ejecutan muchos proyectos de inversión

de capital grandes y concurrentes, cada uno de los cuales

puede implicar a docenas de subcontratistas y proveedores,

el costo acumulado de los sobrecostos y los retrasos puede

ser significativo. Por este motivo, las empresas llevan tiem-

po asociándose con proveedores de automatización para

combinar información almacenada en bases de datos y

hojas de cálculo con instrumentación y dispositivos inteli-

gentes, tecnologías de bus de campo digitales y soluciones

de I/O basadas en Ethernet, al objeto de obtener sistemas

de control para autoconfigurar y validar, probar y propor-

cionar documentación de forma automática. La adopción

de un enfoque de este tipo fomenta la eliminación de de-

pendencias entre proyectos y facilita la ejecución en parale-

lo. La ejecución en paralelo con múltiples flujos de trabajo

proporciona un entorno más flexible que gestiona mejor el

cambio. En concreto, la puesta en servicio de I/O se puede

realizar en paralelo con la ingeniería de la aplicación →2.

Select IO de System 800xA al rescate

Para agilizar la puesta en servicio de I/O en paralelo con

otras tareas de ingeniería del proyecto y reducir así el im-

pacto de los cambios en la señal por cable, ABB desarrolló

una ampliación de la familia System 800xA de soluciones I/

O denominada Select IO. Select IO es una solución de I/O

monocanal tanto para aplicaciones de proceso como de

seguridad, que se comunica con el sistema a través de una

red industrial redundante de I/O Ethernet →3. Una red

redundante tiene la característica de no estar vinculada a

un controlador específico.

02a

02b

—

02 Flujo de proyecto: antiguo

y nuevo.

02a Flujo de proyecto en serie

tradicional.

02b Flujo de proyecto con

Select IO: las tareas pueden

ejecutarse en paralelo.

Instrumentación y Control


Select IO tiene muchas ventajas:

Las terminales se pueden instalar y cablear en campo en

una fase temprana del proyecto, erradicando así la necesi-

dad de voluminosos gabinetes marshalling.

Muchos aspectos de Select IO están normalizados.

Esto reduce los gastos asociados a las pruebas.

El hardware, I/O y la aplicación se pueden simular en soft-

ware.

Además, en el enfoque tradicional de los proyectos de auto-

matización, los módulos I/O multicanal se solicitaban normal-

mente al proveedor justo después del diseño definitivo, para

que los talleres de paneles pudieran comenzar el proceso de

ensamblaje. Todos los cambios posteriores supondrían correc-

ciones. Con Select IO, los tipos de señales (AI, AO, DI y DO,

que representan las entradas y salidas analógicas y digitales)

se pueden definir mucho más adelante añadiendo módulos

individuales de acondicionamiento de la señal (SCM), redu-

ciendo así la importancia del congelamiento del diseño y el

impacto financiero de cambios posteriores →4.

Estos factores permiten normalizar y crear, prefabricar, pro-

bar con antelación y enviar gabinetes Select IO compactos al

lugar en el que se van a usar, donde se pueden instalar y ca-

blear en una fase mucho más temprana del proyecto.

Un nuevo orden

Cuando se instala un nuevo módulo I/O en una red Ethernet,

todos los controladores pueden acceder a él. Por lo tanto, las

I/O se pueden preparar digitalmente, en lugar de físicamente,

con gabinetes marshalling o cableados cruzados. Si una aplica-

ción de control que requiere conectividad con determinadas

señales de I/O es cambiada de un controlador a otro, no se

requerirán correcciones, porque la conectividad I/O se realiza

automáticamente cuando el controlador “compila” su softwa-

re de aplicación. Este esquema minimiza la necesidad de cam-

bio de ordenes para el usuario final o los contratistas de inge-

niería.

xStream Engineering:

configurar, comprobar, conectar

El concepto xStream Engineering conlleva la idea de que,

utilizando System 800xA, se pueden ejecutar múltiples (o “x”)

flujos de trabajo de forma simultánea e independiente del

resto. Mediante la reducción de las dependencias entre distin-

tas tareas del proyecto y la provisión de un medio para que

estas converjan en una fase posterior del proyecto, se reduce

en gran medida el riesgo de que el proyecto sufra retrasos y

aumenta las probabilidades de completar el proyecto a tiem-

po, o incluso con antelación. El núcleo de este concepto es el

asistente Ethernet I/O, que forma parte del software de

—

La solución Select IO de ABB y su corres-

pondiente software de ingeniería deja-

rán en el pasado los proyectos de auto-

matización que exceden el presupuesto

o generan retrasos.

ingeniería de System 800xA. Se puede usar en cualquier meto-

dología de ejecución de proyectos, pero lo mejor es configu-

rar y comprobar en campo con antelación el funcionamiento

de Select IO y separarlo de la entrega de la aplicación. Para

ilustrar el funcionamiento de xStream, tomemos dos flujos de

trabajo simples. Un flujo consta de las tareas que se pueden

realizar en campo, mientras que el otro es el trabajo de la

aplicación realizado en otra ubicación (normalmente, en las

oficinas de ABB o el integrador de sistemas).

03

—

03 Base del módulo

Select IO de ABB.


En campo, los gabinetes de I/O se pueden entregar en una

fase temprana del proyecto y después, justo antes de la

puesta en servicio, llevar a cabo las siguientes tareas:

1. Configurar: en un grupo concreto de Select IO, la base del

módulo Select IO se integra con el SCM que coincide con el

tipo de I/O. A continuación, con un kit de campo, compues-

to por un controlador y una laptop con las herramientas de

ingeniería de System 800xA, se conecta a la interfaz de

comunicación de campo (FCI) Ethernet I/O. Select IO se

analiza y configura automáticamente utilizando datos de la

lista de I/O, incluido el

—

Cuando se instala un nuevo módulo I/O

en una red Ethernet, todos los contro-

ladores pueden acceder a él. Por lo

tanto, el módulo I/O se puede preparar

digitalmente, en lugar de físicamente.

nombre de la señal y se complementa con datos de

configuración HART que residen en el instrumento de

campo. También se crea automáticamente una configu-

ración de prueba, basada en el tipo de señal I/O detec-

tado, para ayudar con las comprobaciones de lazo fun-

cionales. Por ejemplo, si hay un SCM de tipo AI conecta-

do a un transmisor HART, el asistente I/O lo detectará

automáticamente, configurará la estructura I/O y creará

un módulo de control AI temporal con fines de compro-

bación.

2. Comprobar: Con el módulo I/O configurado y una confi-

guración de prueba descargada al controlador, los equi-

pos de campo inteligentes y no inteligentes se pueden

comprobar en campo en paralelo con las tareas de inge-

niería de aplicaciones realizadas en uno de los centros

de proyectos de ABB. La documentación y verificación

de pruebas de campo son creadas y almacenadas utili-

zando las plantillas de comprobación de lazo incluidas

en la documentación de System 800xA.

3. Conectar: Una vez comprobada la funcionalidad, la

estructura I/O se puede importar a la aplicación que se

diseñó utilizando los mismos nombres de señales usa-

das en la configuración I/O. Tras integrar la configura-

ción I/O en el sistema, las señales se clasifican. Todo

conflicto o erro en asignaciones de señales I/O se notifi-

ca a través de una pantalla de visualización de señales o

a través del asistente Ethernet I/O y se corrige de inme-

diato. El sistema ya está listo para su puesta en servicio.

Las tareas anteriores se realizan en campo, mientras que el

código de la aplicación se configura y comprueba con hard-

ware de simulación en las instalaciones de ABB o del inte-

grador de sistemas. Select IO y las herramientas de ingenie-

ría de System 800xA facilitan la separación de tareas y per-

miten que dos equipos independientes trabajen en paralelo

y se unan posteriormente con precisión y eficiencia. El efec-

to de los cambios durante la ejecución del proyecto y la

puesta en servicio se reduce significativamente. En resu-

men, Select IO, asistido por herramientas de ingeniería de

System 800xA, ayuda a cumplir el objetivo último, que es

eliminar la ruta crítica de proyectos de automatización. Con

esta solución, se producen menos sorpresas, menos peticio-

nes de cambios, una puesta en servicio más temprana y

operadores más satisfechos →5. ■

—

04 Módulo de acondicionamien-

to de la señal de Select IO.

—

05 Select IO agiliza y simplifica

proyectos de automatización

con resultados magníficos.

04 05



La planificación e implementación de la red Wi-Fi puede ser una tarea desalentadora pa-

ra la mayoría de los operadores de tipo industrial o de uso crítico. Los ingenieros de red

deben seleccionar cuidadosamente los equipos, planificar el sitio, implementar el des-

pliegue, establecer los parámetros de red óptimos y ajustar continuamente los paráme-

tros de la red para obtener el mejor rendimiento posible. Cualquier falla en una red in-

dustrial puede provocar el cierre de aplicaciones críticas que controlan los procesos in-

dustriales, con resultados desastrosos. A medida que más y más operadores industriales

cambian a la tecnología Wi-Fi, existe la necesidad de construir una infraestructura con-

fiable de Wi-Fi que pueda superar a las redes convencionales. En este artículo, hablare-

mos de tecnologías para facilitar la configuración e instalación de una red inalámbrica.

La tecnología Wi-Fi está ganando aceptación rápida en el mundo industrial y está en ca-

mino de convertirse en el modo de comunicación predeterminado para la mayoría de las

empresas. Sin embargo, muchas organizaciones todavía están tratando de descubrirla

mejor forma de desplegar sus redes Wi-Fi. La gran cantidad de herramientas, dispositi-

vos de red y soluciones Wi-Fi disponibles en el mercado pueden aumentar aún más la

dificultad para elegir una solución óptima.

AUTOMATIZACIÓN DE LA CONFIGURA-

CIÓN DE LA RED WI-FI

S e pueden utilizar las siguientes tecnologías para

ayudarlo a automatizar las configuraciones de Wi-Fi

en su red:

WPS

WPS es un estándar creado por Wi-Fi Alliance para pro-

porcionar una solución de Wi-Fi fácil de usar para usuarios

con conocimientos limitados de seguridad de Wi-Fi a fin de

que puedan agregar sin esfuerzo nuevos dispositivos a una

red existente. Esta configuración se puede implementar de

tres formas diferentes: un botón, un código PIN o el uso de

NFC (comunicación de campo cercano). En el método de

botón pulsador, WPS proporciona una conexión rápida de

punto a punto sin la necesidad de especificar el nombre de

red y la contraseña. Los usuarios necesitan configurar los

dispositivos inalámbricos uno a uno. Existen varios métodos

mediante los cuales un dispositivo puede unirse a una red

inalámbrica mediante WPS, pero el más extendido y que a

su vez es el que se usa en las redes domésticas, es el inter-

cambio de PIN.

El dispositivo debe transmitir un código numérico al

router y a cambio este último le envía los datos para acce-

der a la red.. Esto puede causar una gran vulnerabilidad en

los enrutadores inalámbricos de acuerdo con una nota de

vulnerabilidad CERT. Además, es posible que no pueda des-

activar la función PIN de WPS en algunos modelos de enru-

tadores.

Por Fernando Fonseca Hernández, Ingeniero de Soporte, ICCX


AUTO-CANAL

La función de auto-canal ajusta dinámicamente los cana-

les operativos de los dispositivos de red para evitar la inter-

ferencia de RF en la red Wi-Fi. Esta función está habilitada

por defecto en algunos AP. Algunos AP tienen una radio

adicional que está dedicada a determinar el orden de esca-

neo en tiempo real para el algoritmo de Auto-Canales. Ade-

más, se requiere un controlador de red dedicado para anali-

zar la disponibilidad de tiempo aire, la utilización del canal y

el uso, lo que hace que una solución basada en un canal

automático sea costosa.

TECNOLOGÍA WI-FI AEROMAG PARA

UNA CONFIGURACIÓN INALÁMBRICA

AUTOMÁTICA FÁCIL Y SENCILLA La tecnología AeroMag de MOXA se desarrolló para re-

ducir el tiempo que los ingenieros dedican a la configuración

de dispositivos y la optimización de las conexiones inalám-

bricas. Durante la etapa de configuración inicial, AeroMag

realiza toda la configuración básica que se requiere para

establecer conexiones inalámbricas, incluida la configura-

ción del SSID, la contraseña WPA2, el tipo de RF y el canal.

Dado que los entornos en el sitio pueden ser impredecibles,

la fase de instalación y operación del sistema sin la tecnolo-

gía AeroMag a menudo requiere que los ingenieros encuen-

tren el canal óptimo y luego realicen ajustes.

La función de actualización de canal de AeroMag supera

este problema al permitir que los ingenieros encuentren el

canal óptimo con un solo clic. Durante la etapa de manteni-

miento de la red, los ingenieros a menudo tienen que agre-

gar o eliminar dispositivos inalámbricos de la red. Cuando se

utiliza AeroMag, no hay necesidad de realizar una configura-

ción adicional al agregar o eliminar dispositivos de redes

existentes.

AeroMag se encarga de todas las configuraciones a lo

largo del ciclo de vida de la red inalámbrica, lo que significa

que los ingenieros no tienen que realizar configuraciones

inalámbricas complejas y pueden disfrutar de conectividad

inalámbrica continua para sus operaciones diarias.

OPTIMIZACIÓN DE CANALES WI-FI Una vez que se completa la fase de prueba, se instalan

los dispositivos de red en el sitio. Debido a que la topología

de red ya se estableció en el entorno de prueba, solo se

necesita encender los dispositivos de red (AWK) en la topo-

logía actual y estos dispositivos usarán AeroMag para esta-

blecer una red Wi-Fi. AeroMag proporciona una función de

actualización de canal, que verifica los canales operativos en

los AP y los ajusta para el entorno en el sitio. Cuando active

la función de actualización del canal, los AP AeroMag esca-

nean el espectro del canal e informarán al cliente de Aero-

Mag si es necesario cambiar el canal operativo. La función

de actualizar canal permanece disponible cuando la topolo-

gía AeroMag está bloqueada.

Redes Industriales y Ciberseguridad


ACTUALIZAR CANALES WI-FI PARA

EVITAR INTERFERENCIAS Cuando la red inalámbrica está en funcionamiento, la

función de actualización de canal en AeroMag, se puede

utilizar para ajustar los canales de los dispositivos del lado

del campo siempre que cambie su entorno operativo. Un

entorno de sitio en campo cambia cuando se implementan

nuevos equipos inalámbricos o redes inalámbricas para

otros fines (por ejemplo, Wi-Fi para dispositivos personales),

haciendo que el canal óptimo esté superpoblado y ya no sea

el mejor canal operativo. La función de actualizar el canal

reduce el esfuerzo necesario al encontrar los mejores cana-

les para diferentes entornos operativos automáticamente.

AGREGAR NUEVOS DISPOSITIVOS

WI-FI A LAS REDES EXISTENTES Se puede desbloquear la topología de AeroMag para

permitir que nuevos dispositivos se unan. Por ejemplo,

cuando se amplía una línea de producción y se tienen que

instalar más AP para cubrir los clientes Wi-Fi adicionales,

todo lo que se necesita hacer es conectar un nuevo AP en la

topología AeroMag existente bajo la misma subred. El AP

adquirirá automáticamente los ajustes de SSID, contraseña,

tipo de RF y canal de operación para unirse a la topología de

AeroMag. No es necesario importar las configuraciones ma-

nualmente desde un archivo de configuración.

COMUNICACIÓN SEGURA POR WI-FI Los AP y clientes de AeroMag se comunican utilizando el

protocolo de seguridad WPA2, que es el protocolo de comu-

nicación más seguro disponible en la actualidad. Durante el

proceso de autenticación AeroMag, el cifrado RSA se utiliza

en toda la red inalámbrica para mayor seguridad.

LA SOLUCIÓN DE MOXA Los AP inalámbricos de MOXA y sus clientes inalámbricos

facilitan la implementación de la red Wi-Fi al brindar sopor-

te a la tecnología AeroMag. Además de ésta tecnología,

estos dispositivos incluyen las siguientes características que

aseguran una red inalámbrica rápida, confiable y segura:

Turbo Roaming para un tiempo de transferencia (de un

AP a otro AP) a un nivel de milisegundos para clientes en

equipos en movimiento

Protección contra vibración para aplicaciones industriales

Rango de temperatura amplia de -40 a 75 ° C para am-

bientes extremos

Tecnología MIMO que maximiza su cobertura de Wi-Fi

Doble aislamiento para evitar la interferencia de RF

CONTACTO Fernando Fonseca Hernández, Ingeniero de Soporte, ICCX

E-mail: [email protected]

CDMX: Tel: (55) 5598 9321, 5598 9322, 4333 3111

Monterrey, N.L.: Tel: (81) 1354 9266 / 69, 1738 8340 ■



Soluciones MOXA comprobadas para los entornos críticos de petróleo y gas

Construir comunicaciones para varios protocolos

en un sistema de distribución y medición de

potencia en campos petrolíferos.

Aplicación: Automatización de control y monitoreo de

energía para ductos.

La automatización de la energía eléctrica es esencial pa-

ra la administración de ductos y, a menudo, es el mayor

costo operativo de los mismos. La disponibilidad de energía

se considera un componente esencial y se requiere 24/7.

Para aumentar la eficiencia energética, una compañía petro-

lera en Rusia requería actualizar sus sistemas de distribución

de energía y medición para sus oleoductos.

Antecedentes del proyecto:

Para monitorear y controlar los sistemas de energía en

tiempo real, la compañía necesita redes confiables basadas

en Ethernet que conecten los dispositivos de campo en las

subestaciones con el centro de control. Los dispositivos de

campo con interfase serie en las subestaciones utilizan dife-

rentes protocolos de comunicación que aumentan la com-

plejidad de transmitir paquetes de

datos al nivel del sistema de control.

Además, se requiere protección de

aislamiento magnético para que los

dispositivos de red garanticen la con-

fiabilidad en diferentes ambientes de

operación.

Requisitos del sistema:

Una solución integrada que puede

conectar dispositivos viejos con el

sistema de administración de energía.

Integración de varios protocolos de

comunicación (incluidos protocolos

propietarios).

Protección de aislamiento de 2 KV

para garantizar una alta fiabilidad.

Certificaciones Clase 1 División 2 ATEX e IECEx, así como

una amplia capacidad de temperatura operativa.

La solución de MOXA

Los dispositivos de campo en el sistema de distribución

de potencia, como los relevadores de protección y los mó-

dulos reguladores de temperatura, usan protocolo de comu-

nicación Modbus RTU serie. Sin embargo, también hay algu-

nos módulos reguladores de temperatura que utilizan el

protocolo PROFIBUS. MOXA ofrece una cartera completa de

convertidores de diversos protocolos de comunicación en

redes basadas en Ethernet. Los módulos de regulación de

temperatura que utilizan el protocolo PROFIBUS se convier-

ten a Modbus TCP mediante los Gateways MGate 5101-PBM

-MN de MOXA.

Además de la conversión de protocolo, la compañía pe-

trolera tiene que conectar todos los relevadores de protec-

ción. Finalmente, también debe conectar los otros módulos

reguladores de temperatura. Los Gateways MB3170 de MO-

XA pueden ayudar a integrar estos dispositivos de campo

con las comunicaciones basadas en Ethernet al convertir el

protocolo Modbus RTU a Modbus TCP/IP.



NPort 5430I Series Servidor de dispositivos serie

Rango de temperatura de -40 a 75 ° C

4 puertos serie, con soporte para RS-232, RS-422 y RS-485

Modos de operación que incluyen TCP Server, TCP Client, UDP y Real COM

Serie MGate MB3170 Convertidor de Protocolo de Modbus a Ethernet

Admite el enrutamiento de dispositivos automáticos para una configuración fácil

Admite ruta por puerto TCP o dirección IP

Monitor de tráfico Modbus incorporado

Conexión Ethernet en cascada para cableado sencillo

Serie MGate 5101-PBM-MN Convertidor de Protocolo de PROFIBUS a Modbus TCP

Conversión de protocolo PROFIBUS a Modbus TCP/IP

Escaneo automático de dispositivos PROFIBUS para una configuración sencilla

Analizador de paquetes de datos integrados y herra-mienta de diagnóstico

En los sitios de campo, algunos de los controladores in-

terconectados en serie usan protocolos propios donde se

desconoce la estructura precisa de los paquetes de datos.

En este caso, la compañía petrolera implementó los servido-

res de dispositivos seriales NPort 5430I de MOXA para crear

un túnel transparente (es decir, los datos que se reciben por

el puerto serie son transmitidos sin modificación al puerto

Ethernet) para la transmisión de paquetes a través de la red

basada en Ethernet.

El software instalado en los servidores de dispositivos

seriales de MOXA le permitió a la compañía usar su software

de comunicación genérica existente en su sistema SCADA. El

resultado fue que los dispositivos en el nivel de la subesta-

ción podían integrarse eficientemente al nivel de sistema de

control. ■

¿Por qué MOXA?

Entre las razones para utilizar equipos MOXA destacan:

Una solución completa de conectividad de serie a Ether-

net, que incluye la conversión de protocolos y permite

que los dispositivos antiguos se conecten con los nuevos

dispositivos de res Ethernet.

Fácil de usar. La configuración de los equipos es sencilla

y rápida.

MOXA cuenta con 30 años de experiencia desarrollando

productos de comunicaciones en serie que pueden inte-

grar fácilmente diferentes interfaces en redes.

Longevidad de la vida de los productos.

Alta confiabilidad.

Garantía de 5 años.

Soporte y actualizaciones de firmware gratuitas de por

vida.

Líder en tecnología de comunicaciones serie industriales.

PRODUCTOS DESTACADOS

ICCX – CDMX Tels.: (55) 5598-9322

(55) 5598-9321, (55) 4333-3111

ICCX – MONTERREY Tels.:(81) 2476-5670

(81) 1354-9266, (81) 2476-5671

Email: [email protected] http://www.iccx.mx/


mailto:[email protected]

http://www.iccx.mx/



L os beneficios de poder conectar computadoras

al internet son ampliamente conocidos y mun-

dialmente aceptados. Tan generalizado es el uso del in-

ternet que muy pocas personas recuerdan o incluso pue-

den concebir, un mundo donde una persona tuviese que

encontrar la informacio n que busca, guardarla y transfe-

rir la informacio n a un disco duro para poder usarla.

Hoy en dí a, las tecnologí as que permiten la comunica-

cio n inala mbrica o Wireless (Wi-Fi, Bluetooth, Infrared,

etc.) se ha vuelto tan econo micas y de uso comu n, que

han sido integradas a una gran cantidad de dispositivos

ma s alla de computadores personales. Ahora contamos

con equipos como tele fonos inteligentes (Smartphones),

relojes y televisores inteligentes, vehí culos, impresoras e

incluso refrigeradores y unidades de aires acondicionado

con conectividad inala mbrica. Con esta capacidad, los

equipos o “Cosas” en el Internet de las Cosas (IoT), pue-

den compartir datos entre ellos y proveer informacio n

u til sobre la que podemos tomar accio n. Esto lo llamamos

informacio n accionable.

Durante de cadas, la industria ha utilizado principal-

mente redes cerradas y privadas para controlar funcio-

nes crí ticas de la planta o Tecnologí a Operacional (OT).

Pero en los u ltimos an os, las compan í as han comenzado a

explorar las aplicaciones de Internet de las cosas (IoT por

sus siglas en ingle s) que permiten una supervisio n y un

control ma s amplio, ma s rentable y ma s flexible de las

instalaciones. Las empresas esta n mejorando dra stica-

mente la velocidad y la precisio n de la toma de decisiones

basa ndose en contar con la informacio n correcta en ma-

nos del experto adecuado, sin importar do nde este n ubi-

cados geogra ficamente.

El Internet Industrial de las Cosas (IIoT por sus siglas

en ingle s) esta marcando el comienzo de una transforma-

cio n digital que permite a las empresas explotar mejor

que nunca la tecnologí a y la experiencia de sus trabajado-

res. Pero esto so lo sera posible si la estrategia de tecnolo-

gí a escalable se adapta a sus objetivos comerciales. El

Internet Industrial de las Cosas (IIoT) es esencialmente la

aplicacio n de principios similares al IoT, al a mbito indus-

trial. Presenta nuevas oportunidades para maximizar el

desempen o operacional a trave s de niveles de conectivi-

dad inigualables para el ana lisis y la especializacio n y

permite obtener los datos correctos para las personas

correctas, puede mejorar la confiabilidad, la eficiencia y

la seguridad de la planta.

IIoT, las herramientas de la nueva era para transformar sus

operaciones, aumentar la seguridad de planta y alcanzar la

excelencia operativa.


Esta es la razo n por la que Emerson presenta

Plantweb Digital Ecosystem, una cartera escalable de

software, dispositivos inteligentes y servicios basados en

esta ndares para implementar de forma segura el Internet

Industrial de las Cosas (IIoT) con una mejora medible en

el rendimiento del negocio.

Plantweb Digital Ecosystem aprovecha la potencia de

Internet Industrial de las Cosas para expandir la inteli-

gencia digital a toda la compan í a, y proporciona un marco

integral para ayudar a las empresas a alcanzar el mejor

rendimiento en el cuartil superior (Top Quarti-

le) en las a reas de seguridad, confiabili-

dad, produccio n y energí a. Top

Quartile se define como el lo-

gro de las operaciones y el

rendimiento del capital en

el 25% por encima de

las compan í as pares.

Adema s de los

sistemas de control

de procesos, seguri-

dad y gestio n de

activos altamente

seguros, Plantweb

soporta operaciones

en toda la empresa

con una cartera am-

pliada que va desde ins-

trumentos inteligentes de

campo, una plataforma de

software dedicada al ana lisis de

datos, así como una transmisio n se-

gura en todo momento. Con el fin de facili-

tar sus operaciones y lograr impactos en sus KPIs, hoy

en dí a Emerson provee una capa adicional donde toda

esta informacio n generada puede ser fa cilmente integra-

da en sus sistemas existente generando reportes histo ri-

cos o inclusive ordenes de trabajo correspondientes gra-

cias al Plantweb Optics.

Por u ltimo, Connected Services es un conjunto de ser-

vicios en la nube dedicado al monitoreo del estado de

activos crí ticos en tiempo real, como consumo de energí a

y otras aplicaciones operativas.

Pero el IoT industrial no so lo esta transformando la

forma en que se realiza la informacio n en toda la empresa

para mejorar la toma de decisiones. La industria se en-

cuentra en un punto de inflexio n crí tico donde los pro-

gramas de mejora operacional centrados en la eficiencia

han alcanzado un punto de rendimiento decreciente, y el

personal esta siendo forzado a lograr ma s con menos. En

la pro xima era de manufactura, los inte rpretes o ejecuta-

dores de Top Quartile adoptara n la transformacio n digi-

tal a trave s del Internet Industrial of Things (IIoT) para

acelerar, institucionalizar y mantener los mejores com-

portamientos de su clase en toda su fuerza laboral.

Emerson Digital Workforce Experience es un

entorno experiencial que transforma,

mediante Industrial IoT, la natu-

raleza del trabajo y mejora la

vida de los trabajadores a

trave s de escenarios de

trabajo de la vida real

en cinco a reas indus-

triales clave: inge-

nierí a de proyectos,

puesta en marcha,

control y simula-

cio n, mantenimien-

to, y confiabilidad.

Digital Workforce

Experience permite

a los trabajadores

transformar los com-

portamientos tradiciona-

les y ofrecer valor de mane-

ras fundamentalmente nuevas

al adoptar enfoques innovadores

habilitados por el ecosistema digital

Plantweb de Emerson.

En resumen, el potencial del Internet industrial de las

cosas (IIoT) esta limitado solo por nuestra creatividad.

Esta tendencia ya se esta desarrollando entre usuarios de

la IoT industrial en toda la industria, donde dí a a dí a cre-

ce la motivacio n para adoptar tecnologí as en red y senso-

res inteligentes. Especialmente en zonas alejadas y ries-

gosas para los operadores, la automatizacio n y la admi-

nistracio n remota pueden aumentar la eficiencia, mejorar

el rendimiento y mejorar la rentabilidad. Pero lo ma s im-

portante es que mantienen a la gente fuera de peligro.

Para obtener ma s informacio n sobre Plantweb Digital

Ecosystem de Emerson, visite: www.emerson.com ■


emerson.com


L as creencias comunes de que los ambientes tec-

nolo gicos operacionales eran impermeables a

las amenazas externas ahora se sabe que son falsas.

Muchas infraestructuras crí ticas dependen en gran

medida del control de flujo para la contencio n, el control

y el movimiento, y la medicio n de lí quidos. Los proveedo-

res de infraestructura crí tica como oleoductos y gasoduc-

tos, plantas de procesos y sistemas de transporte.

Se deberí a tomar en cuenta el sellado de los sistemas

de medicio n para evitar o identificar intentos no autori-

zados de alteraciones o manipulaciones de los compo-

nentes del sistema. La precisio n, el uso y la salida de un

sistema de medicio n se pueden ver comprometidos de

muchas maneras, lo que da como resultado la pe rdida de

cre ditos para los hidrocarburos lí quidos que pasan por el

medidor. A menudo, los sistemas de medicio n esta n

equipados con sellos de seguridad hechos de cables, pla s-

ticos o adhesivos que, cuando se rompen o se golpean,

indican posibles intentos de alteracio n. Los sistemas elec-

tro nicos tambie n se pueden asegurar con llaves y cerro-

jos, co digos y otros. Cada sistema se deberí a revisar para

definir su riesgo de exposicio n y para identificar ubica-

ciones y te cnicas de sellado.

Seguridad para Medidores de Desplazamiento

Los puntos de sellado comunes para las instalaciones

de los medidores de desplazamiento son la cubierta del

medidor y los pernos con bridas de la pila de accesorios,

los pernos de montaje del contador del medidor, los ajus-

tes del calibrador y del compensador, las cubiertas de las

transmisiones en a ngulo recto y las cubiertas de los con-

ductos ele ctricos y las cajas de control.

Seguridad para Medidores de Turbina


de los medidores de turbina son los recintos de los conta-

dores meca nicos, los accesorios de montaje de los dispo-

sitivos de captacio n, las carcasas de los preamplificado-

res, las cubiertas de los conductos ele ctricos y las cubier-

tas de las cajas de control.

La selladura de los sistemas accionados por electrici-

dad que tienen muchos accesorios, fuentes de alimenta-

cio n y dispositivos de lectura se vuelve agobiante; a me-

nudo, el equipo se aloja en una edificacio n o en un recinto

que se puede cerrar con llave o sellar para cumplir con

las necesidades del sistema.

Seguridad para Medidores Coriolis


de medidores Coriolis son las cubiertas de los conductos

ele ctricos y la carcasa del transmisor. A menudo, el acce-

so al programa de software del transmisor esta protegido

por una contrasen a de seguridad.

La selladura de los sistemas accionados por electrici-

dad que tienen muchos accesorios, fuentes de alimenta-

cio n y dispositivos de lectura se vuelve agobiante; a me-

nudo, el equipo se aloja en una edificacio n o en un recinto

que se puede cerrar con llave o sellar para cumplir con

las necesidades del sistema.

Por: M. en C. Gerardo Villegas P.



Ing. Hugo Maldonado Téllez NSI Networks, Sr. Key Account Manager para México y LATAM.

[email protected]

RESUMEN: Debido a las prestaciones que proporciona, en

los u ltimos an os la fibra o ptica es uno de los componentes ma s

utilizados dentro de la infraestructura de las comunicaciones de

los sistemas y redes industriales, para trasportar informacio n en

altas tasas de trasmisio n de datos y en grandes distancias. Se

usan en un sin fin de aplicaciones en las a reas de telecomunica-

ciones y dentro de las redes Industriales tales como Modbus,

Profibus, Scada, Ethernet/IP entre otras. Actualmente, existen

dos tipos de fibras: las Multimodo (MMF-Multi mode Fiber) y las

Monomodo (SMF-Single mode Fiber), es de suma importancia

seleccionar adecuadamente el tipo de fibra o ptica a utilizar para

la ingenierí a de redes de acuerdo a sus caracterí sticas te cnicas.

PALABRAS CLAVE: Fibra Óptica, Multimodo, Monomodo,

Atenuacio n, Ambiente crí tico , Conectores, Pe rdida de Insercio n.

INTRODUCCIÓN

T odos los ambientes de Redes Industriales sufren de factores negativos de conectividad que afec-

tan su operacio n y rendimiento; por tal razo n, es necesa-rio revisar los conceptos de infraestructura y corregir conectores o pticos sucios, dan ados o no alineados por sus fe rulas, con base a la norma IEC-61300-3-35 [1], co-mo una parte de la red que debemos proteger para man-tener los procesos de control en o ptimas condiciones, adema s, es necesario verificar la calidad de las termina-ciones antes de realizar una conexio n de fibras para que así se mantenga el ciclo de vida de la fibra o ptica y que la trasferencia de datos no sea afectada por algunas impure-zas de los ambientes critico-industrial.

Dentro de los ambientes critico-industrial a nivel in-ternacional, se encuentra la identificacio n de las normas, Americana (ANSI/TIA/EIA 1005 - Telecommunication Infrastructure Standard for Industrial Premises) y la Eu-ropea (ISO/IEC 24702 Information Technology - Generic Cabling - Industrial premisses), que especifican el cablea-do estructurado en cuanto al proyecto y las pra cticas de

construccio n para ambientes industriales abordando los requisitos de longitud, configuracio n y topologí a, ayudan-do a completar las normas generales de Edificaciones Comerciales (EIA/TIA 568B-2, ISO/IEC 11801 o NBR 14565:2007) [2].

Ba sicamente, cada fibra es un cable o ptico y esta com-puesta por un nu cleo (core) central de vidrio (por donde se produce la trasmisio n de la luz) y un revestimiento (cladding) que refleja la luz de vuelta al nu cleo, ambos envueltos por la cubierta protectora (coating), figura 1.

Las fibras o pticas se clasifican en dos grupos, Multi-modo y Monomodo, con base en la cantidad de modos de propagacio n que son capaces de transmitir y en las di-mensiones fí sicas del nu cleo de estas. Las Fibras Multi-modo tienen un nu cleo con dia metro que oscila entre 50 μm y 62.5 μm, lo que permite que la luz de trasmisio n viaje en mu ltiples rutas formas o modos; este tipo de pro-pagacio n genera perturbaciones llamadas dispersio n mo-dal debido a la diferente velocidad de cada modo; como consecuencia, la atenuacio n de la sen al (pe rdida en po-tencia) es alta y el ancho de banda esta limitado por la distancia (10 Gbps hasta 300 metros).



Para el uso de estas fibras, la IEEE recomienda que las distancias no superen los 2 km, ya que su nu -cleo es grande y hace que la captura de la luz sea ma s fa cil, y para su in-terconexio n no se necesitan conecto-res caros, por lo que la implementa-cio n, despliegue y mantenimiento de la red sean ma s flexibles y econo mi-cos que las fibras Monomodo.

La fibra Monomodo tiene un nu -cleo ma s pequen o de 8 a 12 micras (μm) de acuerdo con los esta ndares internacionales y permite la transmi-sio n de la luz en solo un modo.

La fibra Monomodo puede trans-mitir grandes cantidades de ancho de banda a largas distancias (10 Gbps, 40 Gbps, 100 Gbps, 400 Gbps apoya ndose con compensadores de dispersio n o amplificadores que resi-den en el equipo activo), por lo que generalmente se instalan en redes de

acceso, redes metro y de larga dis-tancia.

La fibra Monomodo requiere cos-tosas fuentes de luz y dispositivos de alineacio n (amplificadores) que pue-den inyectar la suficiente potencia a la luz en el pequen o nu cleo de modo u nico.

Esto hace que la construccio n de estas redes sea ma s sensible y costo-

sa. La figura 2 muestra los tipos de fibra o ptica y sus caracterí sticas.

Para el uso de fibra o ptica Multi-modo dentro de las redes industria-les debemos de tomar en cuenta gran parte de estos factores de ambientes critico-industrial de cableado estruc-turado, para edificaciones donde la fibra o ptica puede ser utilizada en cualquier tipo de ambientes con pre-sencia de polvo, humedad, grasas, aceites, a cidos, vibraciones, golpes y con grados de proteccio n ma s eleva-

dos y adecuados para ambientes agresivos. Para el caso de la fibra o ptica Monomodo, esta es ma s utili-zada en proyectos de telecomunica-ciones cambian las consideraciones te cnicas y de aplicaciones.

CLASIFICACIÓN DE FIBRAS ÓPTICAS

En comparacio n con el cableado de cobre y siguiendo las normas in-ternacionales (TR-42.8 - Telecom-munications Optical Fiber Cabling), las fibras o pticas ofrecen un mejor desempen o para la industria, edifica-ciones, datacenters y residencias, es por tal motivo que, frecuentemente,

las fibras o pticas se encuentran sus-tituyendo el cableado estructurado tradicional.

Tomando como referencia la figu-ra 3, el canal o ptico sirve como para -metro de medida de desempen o para cualquier solucio n de red o ptica.

De acuerdo a caracterí sticas par-ticulares y desempen o de las fibras Multimodo, es posible clasificarlas por su aplicacio n y performance Et-hernet, ver Tabla 1.

Figura. 1. Composición de cable óptico.

Figura 2. Fibra Óptica Multimodo y Monomodo.

Tipo de Cable Longitud de

Onda 1GBE 10GBE 40/100GBE

Pérdida

(dB) Longitud (m)

Pérdida

(dB) Longitud (m)

Pérdida

(dB) Longitud (m)

OM1, 62.5/125 850 2.6 275 2.4 33 n/a n/a

1300 2.3 550 2.5 300 n/a n/a

OM2, 50/125 850 3.6 550 2.3 82 n/a n/a

1300 2.3 550 2 300 n/a n/a

0M3, 50/125 850 4.5 1000 2.6 300 1.9 100

1300 2.3 550 2 300 n/a n/a

OM4, 50/125 850 4.8 1100 3.1 1100 1.5 150

1300 2.3 550 2 300 n/a n/a

Tabla 1. Clasificación de fibras Multimodo por la TIA-492AAAA-A IEC 60793-2-10

Buses de Campo y Wireless


Actualmente, se encuentran fi-bras Multimodo con tasas de trans-misio n au n ma s elevadas que traba-jan con un diodo la ser y son compati-bles con las redes actuales para tras-mitir a corta distancia grandes canti-dades de ancho de banda usando la tecnologí a SWDM (Short Wavelength Division Multiplexing), ver Tabla 2.

Las fibras Monomodo las pode-mos encontrar en un sinfí n de aplica-ciones principalmente en el mundo de las telecomunicaciones y entornos de redes o pticas, ver Tabla 3.

CONSIDERACIONES PARA REDES INDUSTRIALES

Las soluciones Ethernet para uso industrial esta n relacionadas con el cableado estructurado y se pueden utilizar en cualquier tipo de ambien-te, al igual que las fibras o pticas Mo-nomodo y Multimodo.

Los ambientes crí tico-industrial sufren de polvo en a reas especí ficas ya que se concentra demasiado y pueden dan ar las conexiones debido a que llegan partí culas de suciedad a la superficie del nu cleo, se bloquea la luz, lo que nos arrojara una pe rdida de insercio n y una posible pe rdida de trasmisio n de datos dependiendo el nivel de suciedad (ver la Figura 4), adicionando los defectos generados por una mala manipulacio n por parte del operador, te cnico o ingeniero.

Es importante realizar una ins-peccio n de la fibra o ptica para obte-ner rendimientos o ptimos y durade-ros en cuanto a conectividad. Los conectores de fibra o ptica deben de inspeccionarse, analizarse y limpiar-se a lo largo de su vida u til para te-ner una red operando en o ptimas condiciones, como lo marca la norma 61300-3-35.

En la Figura 5 se aprecia la repre-sentacio n de una conexio n limpia y una conexio n sucia por diferentes factores del ambiente a las que esta n expuestos. Para lograr una mayor proteccio n de las fibras o pticas en la industria, existe un í ndice de protec-cio n de grado IP67 para los ambien-tes ma s adversos que ayudan a pro-tegerlas del agua, polvo, aceite, hu-medad e inmersio n temporal.

Figura 3. Canal Óptico de Referencia.

Tipo de

Cable

Longitud

(m) SWDM4

OM3,

50/125

240 40G

75 100GE

OM4,

50/125

350 40GE

100 100GE

0M5, 50

μm

440 40GE

150 100GE

Tabla 2. Clasificación de fibras Multimodo con tecnología SWDM, TIA-942AAAE.

Fibras Monomodo &

Dispersión No Nula (NZD) Banda Rango de Frecuencias Aplicaciones

Convencional (G.652.B)

O 1260 a 1360 nm Redes de Datos, Redes de Acceso y Larga

distancia C 1530 a 1565 nm

L 1565 a 1625 nm

“Low Water Peak” (G.652.D) E 1360 a 1460 nm

Redes Metropolitanas y de Acceso O y L 1270 a 1610 nm

“Bending Loss Insensitive” (G.657) O,C,L 1260 a 1625 nm y 1550 nm Redes de Acceso FTTH(fiber to the home),

Redes Locales

NZD Convencional (G.655) C y L 1525 a 1625nm Redes de larga distancia y transmisión para

las redes de acceso metropolitanas

NZD “Wideband” (G. 656) C y L 1525 a 1625nm Redes de larga distancia y específicamente

diseñadas para sistemas de amplificación

Tabla 3. Clasificación de fibras Monomodo.

Figura 4. Tipos de defectos en la fibra óptica.



CONECTORES ÓPTICOS Los conectores de fibra o ptica son

dispositivos proporcion una unio n meca nica, confiable y de bajas pe rdi-das entre los extremos de un enlace o de un extremo de fibra o ptica con algu n dispositivo activo de la red.

Existen distintos tipos de conec-tores los cuales se seleccionan de acuerdo a su aplicacio n: comporta-miento te rmico, alineamiento de fe -rulas, pe rdidas por insercio n. El tipo de conector se selecciona en el dise-n o de la red para conectar los equi-pos que proveer el servicio; otro fac-tor que se debe considerar es el tipo de fibra (Monomodo o Multimodo) a conectar con sus caracterí sticas.

El tipo de cable (indoor, outdoor) de acuerdo al uso especí fico de am-bientes, así como sus caracterí sticas te cnicas donde se implementara to-mando en cuenta el tipo de herra-mienta especializada, accesorios, tiempos de ejecucio n, revisio n y cer-tificacio n de la misma. Los compo-nentes principales de un conector de fibras se indican en la Figura 6.

Otro de los elementos que se de-be tomar en cuenta respecto a los conectores de fibra o ptica son las pe rdidas de insercio n bajo el esta n-dar TIA/EIA 568B.3 y su desempen o bajo el cual ha sido fabricado. Por lo tanto, Los conectores o pticos tienen la funcio n de conectar la fibra o ptica

al componente o ptico de los equipos (puerto, tarjeta de servicio o equipo activo) de modo ra pido y eficiente.

Los conectores se instalan por medio de alineadores y el color indi-ca el tipo de pulido de la cara, siendo este importante al momento de con-figurar los equipos, seleccionando los correctos. Siempre se debe conec-tar los conectores de colores iguales por compatibilidad en la alineacio n.

Figura 5. Representación de F.O. con conexión Limpia y Conexión Sucia.

Figura 6. Componentes de un conector LC.



SEGURIDAD PARA CABLEA-DO INTERNO

Debido a la creciente cantidad de cables internos utilizados en edifi-cios, industria, sitos de telecomuni-caciones, ha aumentado la preocupa-cio n de los fabricantes, te cnicos e ingenieros, en cuanto a las caracte-rí sticas de retardo de la flama de estos cables durante incendios.

Una de las primeras normas que trato este tema fue NFPA 70 (NEC - National Electrical CodeR), editado por National Fire Protection Associa-tion (NFPA), en los Estados Unidos. Basado en NEC la UL (Underwriters Laboratories) ha desarrollado prue-bas de inflamabilidad y propagacio n de llamas.

Donde es importante tener claro el comportamiento del cable ante las llamas en un accidente.

Con relacio n al comportamiento del cable ante la llama hay me todos de ensayo de su comportamiento definidos principalmente por las normas UL-Estados Unidos (1685, 1581 Vertical tray), IEC-internacional (cabina 60332-1-2, quema de bandeja IEC 60332-3D), donde se consideran los para metros:

Inflamabilidad: Se trata de cómo la

llama se propaga en el cable. Generación de Humo: Se refiere a

la cantidad de humo generada. Gases Tóxicos Producidos: Se refie-

re al grado de toxicidad del humo. Corrosividad del Humo: Se refiere

al poder de corrosio n del humo. Los cables “Lead Free” cumplen la

polí tica ambiental RoHS (Restriction of the use of certain hazardous subs-tances) que restringe el uso de Plo-mo; Cadmio; Cromo hexavalente; Mercurio, Polibrominados bifenilos (PBB) y E teres difení licos polibroma-dos (PBDE).

El cable “lZSH” tiene baja emisio n de humo y sin la presencia de halo -genos (por Ej. cloro, bromo) durante su quema.

Tomando estas consideraciones con base a las normas, se tiene la clasificacio n siguiente ante la llama para fibra o ptica, ver Tabla 6.

Cable

Óptico Descripción

COG

(OFN)

Aplicación genérica para instalaciones horizontales, en instalaciones

con alta ocupación, en lugares sin flujo de aire forzado.

COR

(OFNR)

Indicados para instalaciones verticales en “shafts” de edificaciones o

instalaciones que sobrepasan más de un piso, en lugares sin flujo de

COP

(OFNP)

Para aplicación horizontal en lugares (cerrados, confinados) con o sin

flujo de aire forzado (PLÉNUM).

LSZH-1 Indicados para ser instalados en lugares con poca concentración de

cables y en ductos protegidos.

LSZH-3

Indicados para aplicaciones en caminos y espacios horizontales y verti-

cales con o sin flujo de aire forzado o en lugares con condiciones de

propagación de fuego similares a éstos, en áreas donde se constata

una gran afluencia de público.

Tabla 6. Clasificación ante la llama para fibra óptica.


Tabla 5. Características constructivas de conectores de Fibra Óptica [3].

Tipo de Conector

SC

Stick & Click

FC

Finger Connector (twist)

APC

Stick & Click-APC

ST

Stick & Turn

LC

Little Connector

Mu

Looks like a cow

MT-RJ

Mini-twin RJ

MTP o MPO

Multi-tip poker

Tabla 4. Tipos de Conectores para Fibra Óptica.[4]


ÁREAS CRÍTICO INDUSTRIAL En las a reas critico industrial que

marca la norma (ANSI/TIA/EIA 1005 - Telecommunication Infrastructure Standard for Industrial Premises), las principales fallas que se identifi-can en los cableados comunes en ambientes crí ticos son: Falla de polvo higroscópico: Mate-riales so lidos en suspensio n pue-den depositarse en las superficies de las placas de circuito impreso o en los contactos, formando un puente entre los dos conductores y causando corto circuito.

Oxidación: Humedad elevada daña los contactos, causando varios ti-pos de corrosio n en los contactos llevando a fallas en el sistema.

Fatiga: Con la presencia de partícu-las en las a reas de contacto, las capas de metales preciosos pueden sufrir deterioro durante los proce-sos de conexio n.

Desconexión: Ambientes con vibra-cio n pueden dan ar los contactos de los conectores, causando pe rdidas de las sen ales de comunicacio n. En el esta ndar que se ha adopta-

do en la norma crea 3 niveles de hos-tilidad de los ambientes industriales

(esta ndar MICE), con 4 para metros de referencia que se describen: Mecánico: Impacto, vibración, ten-

sio n, torsio n, etc. Interferencias Electromagnéticas:

Descarga en contacto y por arco, radiofrecuencia, tensio n de lí nea, induccio n, etc.

Climático y Químico: Temperatura, humedad, radiacio n solar, produc-tos quí micos, etc.

Entrada: Partícula sólida y líquida. En el esta ndar que se ha adopta-

do en la norma crea 3 niveles de hos-tilidad de los ambientes industriales (esta ndar MICE), con 4 para metros de referencia que se describen: Mecánico: Impacto, vibración, ten-

sio n, torsio n, etc. Interferencias Electromagnéticas:

Descarga en contacto y por arco, radiofrecuencia, tensio n de lí nea, induccio n, etc.

Climático y Químico: Temperatura, humedad, radiacio n solar, produc-tos quí micos, etc.

Entrada: Partícula sólida y líquida. La eleccio n de productos con o

sin blindaje depende del nivel de interferencias electromagne ticas que se presente dentro del lugar de insta-

lacio n. Las interferencias de ma qui-nas industriales con fuerte inductiva, la mparas fluorescentes o fuentes con tensiones elevadas pueden perjudi-car la transmisio n de datos en los cables de cobre.

En dichos casos, se recomienda usar productos blindados con una adecuada infraestructura de instala-cio n (canaletas ele ctricas cerradas, etc.), Tabla 7 y Figura 7.

CABLES ÓPTICOS Los cables o pticos Multimodo y

Monomodo esta n constituidos de diferentes materiales de acuerdo a su aplicacio n y para usos diversos tanto para redes internas como para redes externas, ae reas, subterra neas o marí timas.

En la figura 8 se muestra la com-posicio n de un cable de fibra o ptica que puede ser utilizado en ambientes de instalacio n interno/externo. Den-tro del cable las fibras permanecen sueltas recubiertas por gel o cable meta lico que las protege de la expo-sicio n a una posible humedad o mor-didas de roedores.

Debido a la creciente cantidad de cables en el mercado, es importante identificar sus aplicaciones y su uso especí fico interior/exterior de cada fibra o ptica que seleccionemos, para ello hay que auxiliarse de sus carac-terí sticas constructivas y nomencla-tura ejemplificando en la figura 9.

Tabla 7. Parámetros MICE vs Ambientes.

Oficina Piso In-

dustrial

Isla de Auto-

matización

M1 M2 M3

I1 I2 I3

C1 C2 C3

E1 E2 E3

Figura 7. Parámetros MICE.

Figura 8. Composición de un cable de fibra óptica para uso interior/exterior.


GLOSARIO

Fibra Óptica: Compuesta de materiales dieléctricos, co-mo el vidrio o los polí meros acrí licos, capaz de condu-cir y transmitir impulsos luminosos de uno a otro de sus extremos.

Pérdida de Inserción: Las pérdidas por inserción en tele-comunicaciones son las pe rdidas de potencia de sen al debido a la insercio n de un dispositivo en una lí nea de transmisio n o fibra o ptica y se expresa normalmente en decibelios (dB).

Atenuación: Significa la disminucio n de potencia de la sen al o ptica, en una proporcio n inversa a la longitud de fibra su unidad de medida son los dBs, la fibra se expresa en dB/Km. Este valor significa la pe rdida de luz por Km.

Ambiente Crítico Industrial: Básicamente el concepto esta relacionado a los productos en redes que puedan utilizarse para ambientes de uso rudo que sufran prin-cipalmente con el polvo y la humedad.

SWDM: La multiplexación por división de longitud de onda corta usa otro medio de multiplicar velocidades de datos con mu ltiples longitudes de onda para au-mentar la capacidad de cada fibra por al menos un fac-tor de cuatro.

Índice de Protección IP67: Es un índice de protección nivel de proteccio n 6 contra objetos so lidos que esta-blece que un producto esta inmune contra depo sitos de polvo. El nivel de proteccio n 7 especifica que es con-tra lí quidos (agua), y es posible sumergirlo hasta 30 minutos en 1 m de agua.

CONCLUSIONES

Las fibras ópticas Multimodo y Monomodo desarrollan un papel de suma importancia en las redes industriales y de telecomunicaciones debido a que permiten altas tasas de trasmisión de datos e información sobre diferentes longitu-des de onda seleccionadas por los trasmisores y receptores (equipo activo) de acuerdo a las aplicaciones requeridas en la industria de redes.

Al momento de diseñar un proyecto debemos de consi-derar los beneficios de la fibra óptica versus el cableado de cobre; la fibra no tiene interferencias del ruido y no tiene el

problema de las distancias para trasmitir grandes cantidades de información en Gigabytes, recuerden que puede cubrir largas distancias (km) de acuerdo a las necesidades del pro-yecto y, en la actualidad, los costos ya no son tan elevados e inclusive dependiendo la aplicación y/o proyecto son más económicos que el uso de cobre.

Hoy en día, es necesario tener claro donde aplicar fibras ópticas Multimodo (OM1, OM2, OM3, OM4, OM5) y Mono-modo (bandas 0 hasta la U): las fibras ópticas Multimodo por lo regular son utilizadas para cubrir desde distancias cortas hasta 2 km, por lo tanto, se ocupan en las salas de control, sitios de IT, telecomm, edificios donde van todas las interconexiones con los equipos activos (controladores y tarjetas de servicio, puertos, conexión de enlaces).

Las fibras Monomodo son preferentemente utilizadas en redes de telecomunicaciones que cubran enlaces de larga distancias que puede ser aéreos, subterráneos o marítimos desde 0 Km hasta X kilómetros de gran cantidad de distan-cia; los kilómetros a cubrir esto dependerá de los trasmiso-res y amplificadores que tengan los equipos activos.

REFERENCIAS [1] ANSI WEBSTORE, https://goo.gl/dfCZJW [2] Advance Global Communications TIA, https://goo.gl/ZGpRMd [3] Furukawa Electric, https://goo.gl/9HXz2G [4] Beyondtech, https://beyondtech.us/

ACERCA DEL AUTOR Ing. Hugo Maldonado Téllez es Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica egresado del IPN-ESIME y cuenta con más de 13 años de experiencia en soporte técnico, homologa-ciones, diseño e implementación de solucio-nes en Redes de Acceso, Redes de Transmi-sión y Redes de Datos. En el área de Teleco-

municaciones, trabajo en ALCATEL- LUCENT escribiendo, probando y homologando en laboratorio, protocolos con base a los estándares internacionales ITU sobre los servicios HSI, VoIP, IPTV de las tecnologías de redes de acceso (XDSL, VDSL2, GPON y Sistemas de Gestión) a implementar en Mé-xico con Telmex principalmente. En HUAWEI TECHNOLO-GIES ocupo diferentes gerencias como (Product Manager, Marketing & Solutions Manager, Sales Account Manager) donde fue responsable de introducir las nuevas tendencias tecnológicas en FTTX, ONTs, 10GPON, VDSL2, Vectoring, contribuidor en CWDM, DWDM, OTN en México, Latino américa y Centro América para Operadoras y Carriers como Telmex, ATT, Claro, América Móvil, Telnor. Actualmente se encuentra laborando en la empresa NSI NETWORKS como gerente de cuentas clave senior. Responsable de las integra-ciones de soluciones y servicios en Telecomunicaciones (redes FTTX, análisis forense, seguridad, redes de voz y da-tos, redes industriales e Infraestructura) para proyectos na-cionales y LATAM.■

Figura 9. Características constructivas y nomenclatura.




Bernardo Salvador Sánchez Ramos Servicios y Asesoría integral en Control SA de CV, México

[email protected]

RESUMEN: Cuando un equipo crítico llega a su tiempo de vida útil o lo supera, es común ya no contar con las refacciones ni con el soporte te cnico del fabricante original (OEM), este punto es el momento de iniciar la etapa de actualizacio n ya que los mantenimientos disminui-ra n su efectividad y durabilidad por la escasez de refacciones por obsolescencia, desgaste del equipo por tiempo en operacio n, consumibles no disponibles por cambios de tecnologí a y fal-ta de demanda. Este documento describe la actualizacio n de un motor sí ncrono incluyendo su control, ingenierí a para modificacio n de las instalaciones y servicios asociados, protecciones y secuencias, la puesta en marcha, así como la capacitacio n del personal que lo opera. Los moto-res sí ncronos son motores ele ctricos de corriente alterna que operan con la velocidad del ro-tor igual a la velocidad del campo magne tico del estator, funcionan a la velocidad de sincro-nismo sin deslizamiento. En consecuencia, la velocidad de rotacio n esta asociada con la fre-cuencia de la fuente de corriente alterna. Al ser fija la frecuencia la velocidad del motor per-manece constante en un amplio rango de variaciones de la carga o voltaje de la lí nea trifa sica. PALABRAS CLAVES: Obsolescencia, Motor Síncrono, Control, Protecciones y Secuencias.

INTRODUCCIÓN

E l tiempo de u til de una planta industrial depende de la vida u til de los equipos crí ticos que la integran. Mante-

nimientos preventivos y correctivos realizados con calidad, re-cursos y experiencia prolongan este tiempo.

La actualizacio n de equipos crí ticos en plantas industriales con tiempo de vida u til cumplido, cercano o inclusive superado; requiere, adema s del imprescindible ana lisis de costo beneficio, la consideracio n de mejoras de tecnologí as, disponibilidad de sustitutos directos, infraestructura para adaptaciones, disponibi-lidad de equipos de similares capacidades y caracterí sticas, cam-bios requeridos en los servicios auxiliares, controles y capacita-cio n. El proyecto de una actualizacio n debera considerar adema s de los tiempos de suministro y libranza de la planta, los tiempos de Ingenierí a necesaria para las modificaciones de la infraestruc-tura, servicios auxiliares, sistemas y controles involucrados.

La Ingenierí a incluira la revisio n de la informacio n disponible y el entendimiento profundo del funcionamiento del equipo y su interaccio n con los dema s equipos y sistemas, haciendo uso pro-

cedimientos dedicados a la actualizacio n como son los levanta-mientos (inspecciones fí sicas comparativas con diagramas), reco-pilacio n y estudio de informacio n de equipos similares del mis-mo fabricante y otras marcas. Los motores sí ncronos son utiliza-dos en ma quinas de gran taman o que tienen una carga variable que requiere una velocidad constante. El control de su operacio n y caracterí sticas se realiza por medio de la excitatriz que es un embobinado extra en el rotor, en el cual tambie n esta una caja de induccio n de un motor de induccio n regular.

En el bobinado extra se hace circular corriente conti-nua generada por un generador montado en la misma flecha del rotor y rectificado por un puente de semicon-ductores que convierte la corriente alterna en continua y un sistema que controla la induccio n de voltaje al embo-binado de la excitatriz en los arranques descargando el voltaje inducido cortocircuita ndolo y retirando este cor-tocircuito para aplicar la corriente continua cuando el motor llega a plena velocidad y se requiere sincronizar su velocidad a la establecida por su disen o y frecuencia de la lí nea de alimentacio n.

Figura 1. Motor Síncrono Original



Las caracterí sticas de funciona-miento de los motores sí ncronos tambie n los hace aplicables en:

• La corrección del factor de potencia. El motor sincrónico puede ayudar a reducir los costos de ener-gí a ele ctrica y mejorar el rendimien-to del sistema de energí a al corregir el factor de potencia en la red ele ctri-ca donde esta instalado. En un perio-do relativamente corto, el ahorro de energí a ele ctrica puede igualarse al valor invertido en el motor.

• Requerimientos de alta capaci-dad de torque. El motor sincrónico se disen a con alta capacidad de sobre-carga, manteniendo la velocidad constante incluso en aplicaciones con grandes variaciones de carga.

• Alto rendimiento. Son más efi-cientes en la conversio n de energí a ele ctrica en meca nica, resultando en mayor ahorro de energí a. El motor sincro nico es construido para operar con alto rendimiento y suministrar un mejor aprovechamiento de ener-gí a para una gran variedad de carga.

En la planta de A cido Ní trico 1, un motor sí ncrono, trifa sico de 2800 KW (3755 HP), 4160 VCA, se usaba para mover un compresor de aire, mediante una caja de engranes mul-tiplicadora. En este tren de compre-sio n se encuentra instalado una tur-bina de expansio n de gases calientes que utiliza los generados en el proce-so de la planta ya estabilizada, para aprovechar la energí a de estos y mo-ver el compresor de aire quitando al motor carga meca nica con el conse-cuente ahorro de energí a ele ctrica.

Este motor presentaba fallas cada vez ma s frecuentes que provocaban tiempos fuera de operacio n prolon-gados ya que el motor se tení a que reparar en los devanados del estator y rotor adema s de la excitatriz con escobillas. La frecuente remocio n y des ensamblaje del motor deteriora-ban los elementos de montaje aso-ciados tanto meca nicos como ele ctri-cos contribuyendo a las fallas. Los sistemas de control de secuencias y protecciones sufrí an similar situa-cio n con su consecuente deterioro y pe rdida de capacidad de controlar y proteger el motor aumentando los tiempos fuera de la planta e aumen-

tando los riesgos para el personal. La poca confiabilidad del motor

se empezo a extender a otros dispo-sitivos y sistemas por los constantes paros y arranques de la planta crea n-dose un cí rculo vicioso en perjuicio de la produccio n de la planta. La Fi-gura 1 muestra el motor sí ncrono original en proceso de desmontaje. Los directivos de la planta nos solici-taron una propuesta por una solu-cio n integral para toda la planta, que incluyera las a reas ele ctricas, control e instrumentacio n.

ALCANCES Y CAMBIOS DEL PROYECTO

La propuesta fue entregada con-siderado la actualizacio n, no solo del motor y su control, sino consideran-do el control e instrumentacio n de toda la planta para minimizar las interfaces de sistemas y mejorar la confiabilidad de la planta. Adapta ndola a las decisiones del

cliente, sin omitir las recomendacio-nes de realizar revisiones y manteni-mientos a los sistemas detectados con problemas, para asegurar la co-rrecta y segura interaccio n con el nuevo sistema a proveer, se realizo la revisio n a la propuesta tanto en su parte econo mica como en el progra-ma del proyecto. El cliente acepto esta opcio n parcial. Entregado el control, el cliente pos-

puso la instalacio n del control debi-do a compromisos de produccio n contraí dos que no permití an la plan-ta fuera de operacio n. Durante este periodo la situacio n

del motor sí ncrono se torno crí tica ya que las reparaciones que requerí a el motor, incluyendo la excitatriz, eran cada vez ma s extensas, costosas y consecuentemente ma s tardadas. Por lo anterior, el cliente opto por

solicitar la actualizacio n ma s econo -mica posible del motor sí ncrono. Consecuentemente, se realizo la pro-puesta correspondiente incluyendo las modificaciones al control ya en-tregado, debido a que el motor pro-puesto seria de tecnologí a ma s re-ciente y excitatriz sin escobillas. El cliente acepto la propuesta y los

trabajos se adecuaron considerando

la actualizacio n del motor con un motor sí ncrono reconstruido, trifa si-co, 4000 HP, 4160 VCA con excitatriz por induccio n y rectificador rotato-rio de estado so lido; en la parte del control, aunque nuevo, estaba dise-n ado para un motor de escobillas, se considero la conversio n en sitio ad-quiriendo las partes y configuracio-nes de las protecciones con el OEM y realizando en sitio la conversio n a motor sin escobillas.

GESTIÓN DEL PROYECTO Como parte fundamental del desa-

rrollo de este proyecto se considero en entendimiento profundo de los sistemas y equipos que integran la planta para actualizar con e xito y mí nimos efectos a la produccio n. Parte de este entendimiento se des-cribe a continuacio n: La Planta de A cido Ní trico 2 produ-

ce solucio n de a cido ní trico a partir de solucio n de amoniaco, la planta evapora la solucio n de amoniaco y la mezcla con aire proveniente del compresor, esta mezcla pasa por un catalizador de platino para hacer reaccionar los componentes quí mi-cos que se convertira n en O xido Ní -trico ma s agua y calor; posterior-mente, se enfrí a la mezcla resultante y mediante un proceso de absorcio n se produce la solucio n de A cido Ní -trico. Debido a la naturaleza de la reaccio n quí mica y del catalizador, el tiempo de contacto con el catalizador es breve y debe ser mantenido den-tro de un rango de variacio n muy reducido para que la reaccio n sea eficiente y completa, por esto se re-quiere que la velocidad de la mezcla entrante sea alta y constante por lo que el flujo y la presio n de aire que suministre el compresor son crí ticas y debera asegurarse su constancia a pesar de variaciones de carga y su suministro de potencia. Otra caracterí stica de esta reaccio n

es la energí a calorí fica que se produ-ce, la cual es tan considerable que se aprovecha en la planta para preca-lentar y evaporar flujos del mismo proceso y hasta es suficiente para impulsar una turbina de expansio n de gases calientes que usa los “gases de cola” producidos por la planta.



Esta turbina esta acoplada directa-mente al compresor de aire y su po-tencia nominal es capaz de mover por si sola al compresor. El DTI (Diagrama de Tuberí a e Instrumen-tacio n) de la Figura 2 nos muestra el arreglo del compresor de aire y sus servicios auxiliares, como son el agua de enfriamiento y el aceite de lubricacio n.

Originalmente, la correccio n del factor de potencia de la red ele ctrica la realizaban los dos motores sí ncro-nos de las instalaciones en las plan-tas de a cido ní trico 1 y 2. La reduc-cio n de cargas de los motores y mo-dificaciones consecuentes realizadas a la red reducen el requerimiento de la entrega de kVARs de los motores para corregir el factor de potencia lo que los hacen ma s propensos a la sobre excitacio n.

Por las particularidades detecta-das y descritas arriba, el sistema de control se disen o con protecciones por sobre voltaje tanto en su parte de manejo de energí a como en la excitatriz. Se incluyo en la parte de operacio n el control del factor de potencia o kVARs, a elegir.

El sistema de control se entrego al cliente para el motor sí ncrono ori-ginal, el cual era de escobillas, inclu-yendo el control del generador de la excitatriz y arranque en tensio n re-ducida. En la Figura 3 se ilustra el

control y arrancador despue s de las pruebas de aceptacio n (FAT), dirigi-das y presenciadas por nuestro per-sonal, listo para su embalaje y trans-porte al sitio de instalacio n.

Al incluir el proyecto el suminis-tro de un motor re manufacturado GE de 4000 HP el control entregado tení a que ser modificado ya que el motor de remplazo fue construido con tecnologí a moderna, sin escobi-llas y semiconductores instalados en el rotor para el control del generador de la excitatriz. La ingenierí a de las adecuaciones se realizo y las modifi-caciones se aplicaron en sitio.

Estas adecuaciones incluyeron la reconfiguracio n de dos relevadores de secuencias y protecciones, que son sistemas digitales basados en microprocesadores, los cuales moni-torean las variables ele ctricas y de temperatura del motor y actu an en consecuencia a una serie de para me-tros y curvas de carga pre configura-das de acuerdo a esta ndares ele ctri-cos internacionales para mantener al motor operando en para metros se-guros.

El motor de 4000 HP, 4160 VCA, 425 Amperes, fue adquirido en EUA e importado a Me xico para su rehabi-litacio n que incluyo el rebobinado del rotor, la renovacio n de sus roda-mientos, balanceo del rotor y la re-novacio n del generador de la excita-

triz junto con la del ensamble rotato-rio de semiconductores. Especí fica-mente, el patí n de compresio n esta integrado por el compresor centrí fu-go con dos motores, el motor ele ctri-co sí ncrono acoplado al compresor por medio de una caja de engranes multiplicadora y la turbina de expan-sio n acoplada directamente.

Esta combinacio n de motores planteo el primer reto para especifi-car y disen ar el sistema de control contratado como primera etapa.

El sistema adema s de contar con los equipos, dispositivos y proteccio-nes regulares para operar, controlar y proteger un motor sí ncrono, debe-rí a contar con previsiones para la posible sobre excitacio n del motor debido a la disminucio n de carga al entrar los gases calientes a la turbina y proporcionar potencia que sera equivalente a la del motor ele ctrico.

La sobre excitacio n de un motor es un evento que lo convierte de ser una carga que consume energí a ele c-trica a un generador que al estar co-nectado a la lí nea podrí a causar so-bre voltajes, que en el mejor de los casos serian instanta neos, y que po-drí an dan ar los dispositivos del con-trol, inicialmente, y hasta los conec-tados a las lí neas de distribucio n de energí a si el evento dura demasiado.

Dentro de la revisio n de la red del sistema ele ctrico de las plantas se detecto el hecho de la eliminacio n progresiva de cargas inductivas (motores) debido al cierre de plantas y secciones de servicios auxiliares que como consecuencia requerira de la disminucio n de correccio n de fac-tor de potencia, que es otra funcio n de los motores sí ncronos.

Figura 2. DTI Planta de Ácido Nítrico 1

Figura 3. Control y Arrancador del Motor Síncrono en Fábrica.



Esta rehabilitacio n fue supervisa-da y documentada por el departa-mento de ingenierí a para generar informacio n de despiece y manteni-miento para futuras referencias pro-pias y del cliente. La Figura 4 mues-tra parte de la documentacio n de la rehabilitacio n la cual condensa la progresio n del des ensamblaje re-querido para mantenimiento mayor.

Para instalar el motor se requirie-ron adecuaciones meca nicas y ele c-

tricas. La base del motor, construida al nivel del entrepiso de la planta, esta hecha de figuras IPR de acero y fue modificada para soportar el peso del motor sus-tituto, el cual pesa 10 Toneladas me -tricas contra las aproximadamente 4 Toneladas me tricas del motor origi-nal, adema s de compensar la diferen-te altura de las flechas y consideran-do el incremento del torque del mo-tor. Por lo anterior se desarrollo un modelo en 3D, ilustrado en la Figura 5, para evaluar la integridad meca ni-ca de la base redisen ada para el mo-tor sustituto.

En la parte ele ctrica se trazaron e instalaron lí neas de conduit y charo-las para el alambrado de intercone-xio n entre el control y el motor inclu-yendo la sen alizacio n, permisivos, alarmas y paros a el control de la planta de a cido ní trico por medio de las correspondientes interfaces.

Todas las adecuaciones fueron realizadas siguiendo la ingenierí a desarrollada por personal de las di-ferentes disciplinas de la compan í a utilizando herramientas de ca lculo y desarrollo de modelos de u ltima ge-neracio n, por ejemplo el software para desarrollar el modelo de la base que fue evaluado en su comporta-miento al peso y torque del motor desarrollado en sus diferentes pun-tos de operacio n e inclusive evaluan-do su comportamiento a movimien-

tos telu ricos comunes de la zona. En cuanto a la parte ele ctrica, la

ingenierí a se desarrollo con los es-ta ndares de las normas mexicanas e internacionales conciliando las pra c-ticas de instalacio n europeas del mo-tor original con las americanas del motor sustituto. La Figura 6 muestra la base modificada, el motor fijado a esta con las instalaciones ele ctricas y de instrumentacio n terminada.

De acuerdo con el programa del proyecto, la instalacio n del control y el motor se llevo a cabo para entrar a la etapa de pruebas. Esta etapa se inicio comprobando el correcto des-pliegue de las variables monitorea-das del motor, como son los RTDs que indican la temperatura de deva-nados del estator y los para metros ele ctricos (voltaje y corriente) de cada una de las fases de suministro de energí a al motor.

Despue s se comprobo la correcta interaccio n del control de la planta y el control del motor.

Las pruebas de arranque del mo-tor desacoplado requirieron de la previa comprobacio n de que los ser-vicios auxiliares de lubricacio n y en-friamiento de aceite funcionaran de acuerdo a los requerimientos del motor recie n instalado comprobado flujos y temperaturas en los corres-pondientes instrumentos y desplie-gues de valores.

Figura 4. Documentación Despiece del Motor Síncrono

Figura 5. Modelo 3D Base del Motor para Evaluación de Integridad

Figura 6. Base del Motor Modificada



Para facilitar la ra pida adaptacio n del personal operativo y de manteni-miento de la planta a las modificacio-nes y equipo instalado, los procedi-mientos de operacio n de la planta fueron conservados lo ma s posible en las adiciones y los cambios fueron anotados en instrucciones en el mis-mo estilo que el manual original.

Por lo anterior, el personal ope-rativo y de mantenimiento de la planta fue capaz de tener la planta lista para pruebas como regularmen-te lo hace. La primera prueba de arranque consistio en arrancar el motor desacoplado para confirmar el arranque a media tensio n y su con-secucio n a plena tensio n.

Una vez en plena velocidad, fue

posible sincronizarlo con la aplica-cio n de corriente al generador de la excitatriz que a su vez inyecto al de-vanado de excitacio n del motor ob-servando una proporcional disminu-cio n de la corriente de consumo del motor de hasta poco menos del 15% de la corriente nominal de trabajo, concluyendo que el motor, y el con-trol funcionaban correctamente.

Figura 8. Graficas de Datos de Arranque de Motor Síncrono

Figura 7 Descargando Datos del Relevador


La siguiente prueba fue con el motor acoplado. El pri-mer arranque a media tensio n fue interrumpido por la proteccio n de sobrecarga y las pruebas se suspendieron para revisar datos del sistema de control, los equipos, servicios auxiliares y va lvulas de control asociadas al compresor. Despue s de analizar la informacio n almace-nada en los relevadores digitales acerca de las corrientes y comportamiento te rmico del motor y lo observado en el primer arranque se concluyo que era posible usar curvas te rmicas de sobrecarga ma s tolerantes ya que el torque inicial del motor fue perfectamente manejado por la caja multiplicadora, parte critica del proyecto.

Ajustadas las curvas de sobrecarga y repartido el per-sonal en el a rea de proceso y atentos a los instrumentos indicadores de presio n y temperatura asociados, se pro-cedio a la siguiente prueba. Esta prueba fue ma s amplia en tiempo ya que fue posible que entrara la etapa de arranque a plena tensio n y casi llegar a la velocidad no-minal del motor, sin embargo, un paro por sobrecarga volvio a detener la secuencia.

El ana lisis de los datos del relevador digital en este arranque revelo que la corriente consumida por el motor descendí a proporcionalmente al aumento de velocidad del motor como se esperaba, pero de pronto el consumo aumento y al comenzar nuevamente a disminuir la pro-teccio n actuo para proteger al motor.

La Figura 7 muestra el relevador digital de proteccio n operando y su puerto de comunicacio n conectado para descargar los datos con los que fue posible elaborar las gra ficas de la Figura 8 que resulto clave para continuar de modo analí tico y seguro con las pruebas de arranque. En reunio n con el personal, se comento por parte del en-cargado de vigilar la presio n de descarga del compresor que en el arranque la presio n de descarga del compresor se elevo momenta neamente para despue s decaer, el per-sonal de la planta alego que ese evento no era posible ya que las posiciones de las va lvulas del compresor asegura-ban arrancar sin carga o elevacio n de presio n en la se-cuencia de arranque.

En coordinacio n con personal de la planta se revisa-

ron cada uno de las va lvulas e instrumentos del compre-sor y se detectaron purgas que drenaron bastante agua a pesar de que, segu n, el personal las habí a drenado antes de los arranques; lo cual indicaba que el agua no prove-ní a de la condensacio n en al compresor sino del circuito de enfriamiento.

Personal de la planta indico que posiblemente tení an una fuga interna, pero al desarrollar presio n de aire en el compresor, esta desaparecerí a. Acordando minimizar el agua en el compresor mediante la purga y regulacio n de la presio n de agua de enfriamiento se acordo realizar la siguiente prueba.

La siguiente prueba fue exitosa logrando un arranque completo con los para metros ele ctricos y temperatura esperados que aseguraban la durabilidad del motor. Al entrar la planta a producir, los gases calientes fueron aplicados a la turbina de expansio n que consecuentemen-te quito carga al motor, por lo que ajustes a la excitacio n del motor se realizaron para repartir el trabajo entre los dos motores de acuerdo a las potencias de trabajo normal de estos indicadas en el manual original. En la Figura 9 se observa el motor instalado y operando acoplado a la caja de engranes con su guarda cople instalada (en amarillo).

Dí as despue s de estar en operacio n continua la planta, un comentario del personal de operacio n confirmo el e xito de nuestro proyecto: El catalizador del reactor (malla de platino) se consideraba casi agotado y a punto de cambiarlo, sin embargo, con el nuevo motor la produc-cio n se mantiene estable y posiblemente se aprovechara por un buen tiempo ma s.

REFERENCIAS [1] Powell Technical Brief #65, Starting Synchronous Mo-

tors, www.powellind.com [2] Power Factor, The Basics, www.powerstudies.com

ACERCA DEL AUTOR Ing. Bernardo Salvador Sánchez Ramos, egresado del Instituto Polite cnico Nacional de la Escuela Superior de Ingenierí a Meca -nica y Ele ctrica como Ingeniero en Comuni-caciones y Electro nica. Su experiencia en plantas industriales inicio trabajando du-rante 17 an os para el Instituto Mexicano del

Petro leo en el a rea de instrumentacio n y control, especia-liza ndose en controles digitales de las diferentes instala-ciones de Pemex Refinacio n, Petroquí mica y Exploracio n y Produccio n. Posteriormente ha colaborado como perso-nal de servicio en campo, coordinador y consultor para diferentes compan í as internacionales en la actualizacio n de equipos e instalaciones de Pemex y de otras compa-n í as petroleras en Surame rica y Asia. Su experiencia de 37 an os en las diferentes disciplinas de las plantas indus-triales lo ha llevado a desarrollar, dirigir y administrar proyectos de actualizacio n de equipos y controles en el a rea petroquí mica de una manera integral de las discipli-nas ele ctricas, meca nicas, instrumentacio n y operacio n. ■

Figura 9. Motor Síncrono de 4000 HP Instalado y Operando



América Calzadilla1, Marco Hernández1, Luis Castañeda2, Norma Lozada2. 1 ESIME-IPN Unidad Zacatenco, [email protected], [email protected],

-2 UPIITA-IPN, [email protected], [email protected]

RESUMEN: Se presenta el estudio e implementación de un tipo de mo-dulacio n existente: Sigma- Delta de primer orden. La plataforma de imple-mentacio n seleccionada es el DSP TMS320F28335 de la serie C200 MCU Experimenter Kits de Texas Instruments cuyos resultados se describen para su analicen el que se realiza la comparacio n del ruido de cuantizacio n para diversas frecuencias de muestreo. De cada una de e stas, se realiza una simulacio n en el software PSIM y la descarga para su depuracio n e imple-mentacio n en la plataforma Delfino por medio de Code Composer Studio. PALABRAS CLAVES: Conversión analógica digital, Sistemas embebidos, Modulador Sigma Delta.

INTRODUCCIÓN

E l mundo en el que vivimos es de naturaleza analo gica donde las magnitudes que se miden diariamente son

para metros fí sicos que pueden esta n determinados por sen ales analo gicas. Los valores pueden representarse a trave s de sistemas electro nicos encargados del procesamiento digital de sen ales, dado que es ma s fa cil manipular sen ales digitales que analo gicas.

Con el avance en la electro nica, se tienen beneficios en el desa-rrollo de los microcontroladores y procesadores digitales de sen a-les o DSP (siglas en ingle s de “Digital Signal Processor”). Los cuales proveen mediciones ma s fiables, menos costo y una gran capaci-dad de almacenamiento. Por otra parte, se tienen mayores fre-cuencias de operacio n en los procesadores y los sistemas digitales, obteniendo un mejor desempen o; por ejemplo, los relojes con los que los sistemas digitales trabajan funcionan a mayor velocidad pero se tiene un aumento en el consumo de la potencia exigiendo un mayor costo de produccio n. Luego, se han disminuido los volta-jes de alimentacio n en el disen o ya que la potencia depende tanto de la frecuencia como de la tensio n.

Por otra parte, si se desea representar datos a trave s de las computadoras o se necesita extraer informacio n, los equipos brin-dan una resolucio n limitada. Es por eso que para que exista una

comunicacio n entre un ambiente analo gico y digital, se requiere el uso de convertidores analo gicos-digitales conocidos como ADC (por sus siglas en ingle s “Analog to Digital Converter”) y reciproca-mente, convertidores digitales-analo gicos en ingle s DAC (“Digital to Analog Converter”). Un ADC se encarga de transformar una sen al analo gica, la cual puede tomar una cantidad infinita de valo-res de amplitud y representarla a trave s de una cantidad finita de nu meros discretos. Similarmente, un DAC convierte una sen al digital en una sen al analo gica. Los convertidores pueden ser clasi-ficados en dos grupos segu n el tipo de muestreo que utilicen: con-vertidores a la tasa de Nyquist y convertidores de sobremuestreo.

La relacio n analo gico-digital mostrada en la Figura 1 es un proceso que comienza con la transformacio n de la medicio n de un feno meno fí sico en una sen al ele ctrica, este proceso se realiza a trave s de un dispositivo conocido como transductor. La sen al ele c-trica posee la informacio n que describe dicho feno meno la cual es filtrada para reducir el ruido que existe fuera de la banda de fre-cuencia de intere s. La sen al ele ctrica es convertida al ambiente digital mediante un ADC, de esta forma la informacio n puede ser procesada por un dispositivo digital.

Teniendo la informacio n en su estado digital puede ser alma-cenada, transmitida o experimentar un proceso inverso para po-der recuperar la sen al analo gica original.






Los sistemas de comunicacio n existentes tienden a ser digitales, debido a las ventajas que este tipo de sistemas ofrecen. Entre las cuales son: una comunicacio n ma s fiable pues hay una menor cantidad de errores en la transmisio n de datos, esto como resultado de que los ca-racteres (informacio n) que son transmitidos solo toman dos valores: cero o uno. Adicionalmente, en las comunicaciones digitales se aprove-cha el potencial de los sistemas elec-tro nicos digitales con dispositivos ma s baratos y pequen os. Por otra parte, la informacio n digital sufre menos cambios por el medio pues la corriente de informacio n binaria se puede regenerar y reconstruir fa cil-mente con errores mí nimos.

Sin embargo, al realizar estos procesos en donde la informacio n es ba sicamente traducida de un lengua-je analo gico a uno digital, es inevita-ble que se tenga un ruido o error de cuantizacio n. Este error se genera al limitar el rango de amplitudes de una sen al de uno continuo real a un conjunto finito discreto de valores. Este proceso es inevitable e irrever-sible pero puede ser optimizada in-crementando los valores del conjun-to finito discreto, lo que sera mejorar la resolucio n. Existen diversas te cni-cas de ADC que implican diferentes me todos de modulacio n, los que son de intere s para el presente trabajo es el Delta-Sigma. La cual surge por la necesidad de una conversio n en alta resolucio n, a velocidades media-bajas de procesamiento y un ruido de cuantizacio n mí nimo.

MUESTREO En 1928 el fí sico e ingeniero ele c-

trico Harry Nyquist fue el primero en describir este teorema, pero fue has-

ta 1947 que se realizo la demostra-cio n formal con la ayuda del mate-ma tico Claude E. Shannon. El enun-ciado del teorema es el siguiente:

Teorema: Si la frecuencia máxi-ma de una sen al analo gica xa(t) es fm=B y la señal es muestreada a una tasa fs>2fm=2B. Entonces, xa(t) es re-cuperada exactamente a partir de sus muestras a trave s de la funcio n de interpolacio n

Por tanto, xa(t) se puede expresar: Donde xa(n/2B) = xa(nT)≡x(n) son

muestras de xa(t). Cuando se tiene la tasa mí nima de muestreo fs=2B, y la

tasa de muestreo fs=2B es llamado la

tasa de Nyquist fNyquist. Cuando esta condicio n no se lleva

a cabo, en la sen al existen ciertos solapamientos del espectro de la sen al, conocido como efecto alias. Si se toman muestras a una frecuencia superior a la frecuencia (tasa) de Nyquist, a e ste se le conoce como sobremuestreo.

MODULACIÓN DELTA-SIGMA El principio ba sico de funciona-

miento de esta te cnica de modula-cio n es que la cantidad de unos a la salida es proporcional a la magnitud

de la parte positiva de la sen al, y mientras la sen al de entrada sea ma s negativa, la densidad de ceros es ma s alta en la salida.

Principio de funcionamiento La modulacio n Sigma-Delta usa

dos te cnicas para disminuir los efec-tos del ruido de cuantizacio n en la banda de la sen al: Sobremuestreo y NoiseShaping.

Por otra parte, esta modulacio n es una variante de la modulacio n Delta donde se calcula la pendiente de la sen al (dependiente de la fre-cuencia de la misma) que sea menor que la pendiente ma xima de la sen al reconstruida tras la cuantizacio n.

Adema s, es necesario realizar el ca lculo del taman o del escalo n delta en funcio n del factor de Muestreo. Con dicha condicio n, la reconstruc-cio n de la sen al es posible. La pro-puesta es incorporar un integrador en la entrada del modulador Delta, ver figura 2.

SIMULACIÓN E IMPLE-MENTACIÓN Procedimiento de Simulación

Considere una sen al analo gica de forma senoidal con 1 Vpp y 1 kHz de frecuencia la cual es simulada con los bloques requeridos y sus para metros como se muestra en la figura 3.

Luego se tiene la sen al de entrada (Figura 4), se aprecian tres ciclos de una funcio n senoidal con 1 kHz de frecuencia y amplitud de un Volt.

Figura 2. Diagrama de bloques del modu-

lador Sigma-Delta de primer orden. Figura 3. Señal seno a modular


Figura 1. Sistema Analógico-Digital


El ma ximo voltaje que se llega a presentar es de +0.5V y el mí nimo de -0.5V, como el rango dina mico es la resta de estos dos u ltimos se tiene que D = 0,5V −(−0,5V) = 1V.

Cabe mencionar que al imple-mentar un bloque de integrador di-rectamente se genera un bucle alge-braico. Por lo que, se sustituye por un bloque de retardo digital y una suma acumulativa en retroalimenta-cio n. Adicionalmente, el cuantizador se obtiene a trave s de los bloques de funcio n signo y una proporcional cuyo valor sera de 0.5 debido a que el rango dina mico de la sen al es 1V.

Finalmente, en el lazo de reatroli-mentacio n, se realimenta de la salida del cuantizador sin necesidad de hacer una conversio n DAC, puesto que esta arquitectura de modulacio n no lo requiere. A su vez el lazo se conecta a un sumador, dicho elemen-to tiene una entrada positiva y una negativa, es decir trabaja haciendo la resta de dos sen al. El diagrama de simulacio n se muestra en la figura 5.

Procedimiento de Imple-mentación

Para leer la sen al analo gica se retiran los bloques que la simulaban y se sustituyen por el puerto ADC con el voltaje de compensacio n nece-sario. Se configura el ADC en modo “Continuo” y se selecciona alguno de los canales, configura ndolo en CC y con un valor de ganancia igual a uno.

La modulacio n es realizada a dife-rentes frecuencias de muestreo 2kHz, 40kHz, 80kHz. Las diferentes etapas del proceso son enviadas me-diante comunicacio n serial al oscilos-copio de PSIM (osciloscoipo virtual) y la sen al de salida es enviada con un GPIO.

A trave s del ADC se adquiere una sen al analo gica de frecuencia de 1 kHz con una amplitud de 1 Vpp, para que e sta sea leí da correctamente, sus valores deben ser positivos, por lo tanto se realiza el mismo procedi-miento de compensacio n aplicado en las implementaciones anteriores, es decir, un voltaje de +0.5V en la ali-mentacio n en el ADC y uno de -0.5V

mediante el software. Para leer la sen al en sus diferen-

tes etapas (Sen al de entrada, salida del integrador, sen al modulada Sig-ma- Delta y salida digital) se colocan las salidas SCI correspondientes con sus respectivos retenedores de or-den cero.

La estructura del modulador en-tre la simulacio n y la implementa-cio n no cambia, ya que es el mismo algoritmo.

Teniendo en cuenta que la salida del modulador es enviada a un puer-to GPIO, se coloca un comparador para que el flujo de estados lo gicos tenga los valores adecuados (cero y uno). Esto se observa en la figura 6.

Figura 4. Señal seno a modular.

Figura 5. Diagrama de bloques digitales del modulador Sigma-Delta para simulación

Figura 6. Diagrama de bloques digitales del modulador Sigma-Delta para simulación

Figura 7. Señal en su estado previo al inte-

grador.



RESULTADOS Simulación

La Figura 7muestra el comporta-miento de la sen al antes del integra-dor, esta es el resultado de la resta entre la sen al seno original y la sen al realimentada (esta u ltima siendo el producto de la cuantizacio n). En los puntos de ma xima y mí nima ampli-tud se rebasa el valor del rango dina -mico de la sen al original.

Posteriormente, en la Figura 8 se observa el estado de la sen al al pasar por la etapa de integracio n, donde el resultado de cada diferencia realiza-

da en la realimentacio n es acumula-da y posteriormente evaluada por la funcio n signo, aquí se determina el estado lo gico de salida en cada punto de muestreo de la sen al analo gica.

Se aprecia que el periodo de cada muestra es de 12.5 ms que corres-ponden a una frecuencia de mues-treo de 80 kHz. El resultado final se ve en la Figura 9, donde la sen al de color rojo es la sen al digitalizada por el modulador y la sen al azul es la sen al a la entrada del sistema.

Implementación Para los resultados de la imple-

mentacio n se considera para todos casos la misma sen al analo gica salvo por la frecuencia de muestreo. Se considerara n tres frecuencias de muestreo: fs=2kHz frecuencia de Nyquist, fs=40kHz y fs=80kHz.

Figura 8. Estado de la señal tras pasar el

integrador del modulador.

Figura 9. Estado de la señal tras pasar el

integrador del modulador.

Figura 10. Modulación Sigma-Delta, fre-

cuencia de muestreo 2 kHz de Nyquist.

Figura 11. Modulación Sigma-Delta,

frecuencia de muestreo 40 kHz


En las figuras 10 y 11 se aprecian tres sen ales, la pri-mera en verde correspondera a la sen al original analo gi-ca, la roja a una corriente de estados lo gicos altos y bajos de una corriente de informacio n binaria la cual es salida del modulador y en azul el estado de la sen al tras pasar por el integrador. Finalmente, se muestra para una fre-cuencia de muestreo, la visualizacio n en el osciloscopio fí sico y la implementacio n nume rica, figuras 12 y 13.

Comparación y Resultados

La comparacio n de los errores de cuantizacio n generados por la modulacio n Sigma-Delta se observa en la Tabla 1, el valor del error tiene un decaimiento de tipo expoenencial conforme se tiene mayor sobremuestreo para una modulacio n Sigma-Delta.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a la Seccio n de Estudios y Posgrado e Investigacio n de la Upiita-IPN por permitirnos desarro-llar el presente trabajo en su Laboratorio de Robo tica Avanzada. Adicionalmente, a la Secretarí a de Investiga-cio n y Posgrado del IPN a trave s del proyecto SIP 20181146.

REFERENCIAS: [1] G. Proakis y D. Manolakis (1998). Procesamiento Digi-tal de Sen ales: Principios, Algoritmos y Aplicaciones. [2] J. Salazar (2000). Procesadores digitales de sen al (DSP). Mundo electro nico, (314), 46-57. [3] Powersim Inc. PSIM Tutorial. How to Use SCI for Real-Time Monitoring in TI F28335 Target. [4] Powersim Inc. SimCoder User’s Guide, 10 ed., 2015. [5] Powersim Inc. PSIM User’s Guide, 10 ed., enero 2016. [6] Texas Instruments. TMS320C 2000TM Experimenter Kit Overview, Quick Start Guide, february 2011 [7] E. Janssen, A. V. Roermund, 2011. Look-Ahead Based Sigma-Delta Modulation. Springer Sci & Business Media. [8] H. Sira-Ramí rez (2015). Sliding Mode Control: The Delta-Sigma Modulation Approach. Birkha user.

ACERCA DEL AUTOR

América Calzadilla Monroy, pasante de Inge-nierí a en Comunicaciones y Electro nica de la ESIME Unidad Zacatenco. Desarrollo su tesis de titulacio n con el nombre “Disen o e implementa-cio n de un convertidor analo gico digital Sigma-Delta a trave s de una plataforma embebida” bajo la supervisio n de los Dr. Luis A ngel Castan eda

Briones y la Dra. Norma Lozada Castillo. Sus a reas de intere s son el desarrollo y estudio de sistemas embebidos y programacio n de microcontroladores así como los sistemas de comunicacio n.

Marco Antonio Hernández Aragón, pasante de Ingenierí a en Comunicaciones y Electro nica de la ESIME Unidad Zacatenco. Desarrollo su tesis de titulacio n con el nombre “Disen o e imple-mentacio n de un convertidor analo gico digital Sigma-Delta a trave s de una plataforma embebi-

da” bajo la supervisio n del Dr. Luis A ngel Castan eda Briones y la Dra. Norma Lozada Castillo. Sus a reas de intere s son el desarrollo y estudio de sistemas embebidos y programacio n de microcon-troladores así como los sistemas de comunicacio n.

Luis Ángel Castañeda Briones, egresado de la UNITEC de la Ingenierí a Mecatro nica, con Maes-trí a y Doctorado en Tecnologí a Avanzada de la UPIITA-IPN. Actualmente, es participante en dos proyectos nacionales en colaboracio n con UAM-Iztapalapa y la UPIITA-IPN. Sus a reas de intere s son el desarrollo y control de sistemas robo ticos

y desarrollo e implementacio n de sistemas embebidos.

Norma Lozada Castillo, egresada de la ESFM-IPN de la Licenciatura en Fí sica y Matema ticas, con Maestrí a y Doctorado en Ciencias con la es-pecialidad en Control Automa tico del CINVESTAV-IPN. Actualmente se desempen a como docente e investigadora de la UPIITA-IPN. Sus a reas de inte-re s son el ana lisis y desarrollo de sistemas dina -

micos con aplicaciones en robo tica, mecatro nica y energe ticos..■

Figura 13. Implementación numérica.

Densidad de potencia de cuantización

fs σ2

2000Hz 0.008567

40000Hz 1.070920x10-6

80000Hz 1.338650x10-7 Tabla 1. Potencia del error para cada frecuencia de muestreo.

Figura 12. Señal senoidal de 1kHz y 1 Volt de amplitud modula-

da en Sigma-Delta.



e los siguientes tipos de actuadores, ¿qué tipo ofrece mayor capacidad de empuje en un tamaño de actuador

más pequeño, debido a que puede utilizar presión de aire más alta?

A. Pistón B. Accionado por motor C. Diafragma rodante

Respuesta: La respuesta correcta es A, actuador tipo pistón. Un actuador de pistón tiene una gran área de superficie del pistón y longi-tud de carrera, lo que permite presiones de aire relativamente altas (50-100 psi) para su accionamiento. Un actuador típico de 50 mm (1.75 ") puede entregar aproximadamente 1200 N (250 lb-fuerza) de empuje a 6 bar (90 psig). Algunos actuado-res de pistón especiales pueden aceptar señales de aire > 100,000 psig. Los actuadores accionados por motor no utilizan aire para el accionamiento y, por lo general, también pueden generar un torque alto, pero en promedio, tienen un paso más grande que los actuadores de pistón. Los actuadores de diafragma rodante (C) y de resorte y dia-fragma (D) utilizan un diafragma flexible para transferir la pre-sión de aire al vástago de la válvula. Estas flexiones están típicamente calibradas para 3-15 psig en el diafragma. La presión máxima permisible para estos diafragmas es típica-mente aproximada en 45 psig. Referencia: Goettsche, L.D. (Editor), Maintenance of In-struments and Systems, Second Edition, ISA, 2005.

onsidere los siguientes datos de un sistema de auto-matización:

Mantenimiento preventivo por 1 hora cada mes.

Mantenimiento preventivo trimestral durante 2 ho-ras cada trimestre.

Una falla con 6 horas de inactividad.

Una falla con 4 horas de tiempo de inactividad. ¿Cuál es el tiempo de actividad “uptime” para este siste-ma de automatización, si funciona las 24 horas del día, los 365 días del año?

A. 99.66% B. 99.77% C. 99.86% D. 99.89%

Respuesta: La medida más importante para el soporte de los equipos de producción es la disponibilidad operacional, o tiempo de actividad “uptime". Un equipo de automatización que funciona durante 365 días x 24 horas por día = 8,760 horas posibles de operación. De los datos mencionados, este equipo recibe mantenimiento preventivo durante 1 hora cada mes, es decir 12 horas por año, más manteni-miento preventivo adicional cada trimestre de otras 2 ho-ras/ trimestre, es decir 8 horas más por año. También se presentó una falla que provocó 6 horas de inactividad y una segunda falla que resultó en 4 horas de inactividad. Por lo tanto, el tiempo de inactividad total anual, para todo el mantenimiento fue 12 + 8 + 6 + 4 = 30. % Actividad = 100% - (30/8760)*100 = 99.657% Por lo tanto, la respuesta correcta es A, "99.66%". Referencia: Trevathan, Vernon L., A Guide to the Au-tomation Body of Knowledge, Second Edition, ISA, 2006


René Tolentino Eslava1, Guilibaldo Tolentino Eslava2 1 Depto de Ingeniería en Control y Automatización, ESIME IPN Zacatenco, [email protected]

2Laboratorio de Ingeniería Térmica e Hidráulica Aplicada, ESIME IPN Zacatenco, [email protected]

RESUMEN: A través de una evaluación experimental, se detec-to que el comportamiento de la potencia de una bomba centrí fuga operando a velocidad variable, muestra la oportunidad de ahorro de energí a que se puede tener empleando un variador de frecuen-cia como elemento de control en los procesos industriales. Por otro lado, la caracterizacio n experimental de ventiladores, bom-bas, compresores y sopladores a velocidad variable fomentara el uso de los variadores de frecuencia en los lazos de control cerra-do, impactando en un control sustentable mediante el ahorro de energí a que se obtiene al realizar el control con estos dispositivos. PALABRAS CLAVE: Bomba Centrífuga, Flujo, Leyes de Afini-dad, Energí a, Variador de Frecuencia.

INTRODUCCIÓN

E n los procesos de generacio n de energí a, petro-quí mica, ventilacio n, aire acondicionado, entre otros; se utilizan bombas, ventiladores, sopladores y compresores para el transporte y conduccio n de fluidos. Estas turboma quinas operan a plena carga y el flujo o presio n que demanda el proceso se regula con una va lvu-la que mediante una caí da de presio n controla alguna de estas variables.

En consecuencia, los motores deben operar a su po-tencia nominal y la caí da de presio n en la va lvula se disi-pa como una pe rdida de energí a. Otra forma de regular el flujo y/o presio n, es actuando sobre el motor que impulsa a esta ma quina, lo que lleva a suministrar solo la energí a que se requiere para cubrir las necesidades del proceso.

En el sector industrial, los motores ele ctricos se apro-vechan para accionar turboma quinas, escaleras ele ctricas y bandas transportadoras. El 70% del consumo de ener-gí a en este sector se utiliza para el movimiento de fluidos, del cual el 19% lo usan las bombas, los ventiladores de-mandan tambie n el 19% y los compresores consumen el

32%; los motores empleados para movimiento meca nico consumen el 30% restante [1].

Actualmente se esta n implementando los variadores de frecuencia para la regulacio n de flujo de bombas, ven-tiladores y compresores, haciendo que estas ma quinas operen a velocidad variable en funcio n de la frecuencia suministrada.

En base a lo anterior, se realizo una evaluacio n experi-mental de una bomba centrí fuga operando a velocidad variable haciendo uso de un variador de frecuencia. Los resultados se compararon contra las leyes de afinidad encontra ndose que e stas predicen de forma precisa el comportamiento de esta turboma quina cuando se opera a velocidad variable.

REGULACIÓN DE FLUJO EN BOMBAS CENTRÍFUGAS

Las bombas son ma quinas que convierten la energí a meca nica en energí a de presio n y la transfieren a un lí -quido para cubrir las necesidades de presio n o flujo que demanda el proceso.




Las bombas segu n la posicio n del eje se clasifican en horizontales y verticales; en funcio n del flujo en el impul-sor en flujo axial, flujo mixto y radial.

Las bombas de flujo radial (centrí fuga) son las ma s usadas en la industria debido a que manejan cargas me-dias y elevadas. Las bombas de flujo axial tienen dos o cuatro a labes que les permiten trabajar con fluidos que contengan elementos so lidos. Las bombas de flujo mixto son una combinacio n de las caracterí sticas de los impul-sores radial y axial, y son empleadas en fluidos con carac-terí sticas especiales, como pulpas.

El me todo ma s aplicado para la regulacio n de flujo en bombas centrí fugas a velocidad constante es la va lvula (figura 1a), la cual se emplea estrangulando en la descar-ga, en la succio n o en una lí nea de recirculacio n. El es-trangulamiento en la succio n puede ser ineficiente debi-do a que se puede presentar cavitacio n; es ma s frecuente encontrar las va lvulas de regulacio n en la descarga.

El variador de frecuencia (figura 1b) es el me todo ma s eficiente de control a velocidad variable debido a que suministra solo la potencia ele ctrica requerida por la bomba. El variador presenta un ahorro de energí a consi-derable, tiene un costo elevado, aunque posteriormente la inversio n se recupera, reduce los costos de manteni-miento al no tener elementos meca nicos como las va lvu-las. Por otro lado, este me todo energiza, protege y varí a la velocidad sin ningu n accesorio entre el motor y bomba.

Para predecir el comportamiento de una bomba ope-rando a velocidad constante y velocidad variable se apli-can las leyes de afinidad [2]. En el me todo de velocidad constante se recorta el dia metro del impulsor y a veloci-dad variable se usa el variador de frecuencia. Estas leyes establecen la relacio n entre el flujo, carga y potencia con la velocidad angular o dia metro del impulsor de la bom-ba. En el control de flujo a velocidad variable se aplican las leyes de afinidad en función de la velocidad angular representadas con la ecuacio n 1.

En donde qv es el flujo volume trico (m3/s), N es la ve-locidad angular (rpm); H es la carga de la bomba (m H2O) y P es la potencia suministrada por el motor ele ctrico (kW). Los subí ndices 1 y 2 corresponden a las condicio-nes iniciales y finales.

La carga de la bomba se determina con la ecuacio n 2, considerando la carga dina mica obtenida con las veloci-dades en la succio n y descarga de la misma; la carga de presio n se calcula con las presiones en la entrada y sali-da; y la energí a potencial se debe a las variaciones de al-tura entre succio n y descarga. Adema s se debe tomar en cuenta las pe rdidas de presio n (Hf) que se tienen a lo lar-go de la tuberí a [3].

La variación de la frecuencia modifica la velocidad an-gular del motor de acuerdo con la relacio n mostrada en la ecuacio n 3, en donde N es la velocidad angular del motor, f es la frecuencia (Hz), y NP es el número de polos del mo-tor ele ctrico [4].

INSTALACIÓN EXPERIMENTAL La evaluacio n del comportamiento de la bomba cen-

trí fuga a velocidad variable se realizo en el banco de pruebas de tuberí as y accesorios (figura 2) del Laborato-rio de Ingenierí a Te rmica e Hidra ulica Aplicada (LABINTHAP). Esta instalacio n se integra de un tanque de almacenamiento de agua de 450 litros a presio n atmosfe -rica. El flujo se genera con una bomba centrí fuga con dia metro de succio n y descarga de 38.1 mm (1.5 in) y 31.75 mm (1.25 in), respectivamente.

Se tiene un manovacuo metro en la succio n y un mano -metro en la descarga para determinar la carga dina mica de la bomba (ecuacio n 2). La bomba se acciona con un motor trifa sico de 3.725 kW (5 hp) a 3475 rpm con aco-plamiento directo. Detalles especí ficos de la instalacio n experimental se presentan en [5].

En la descarga de la bomba se tiene una tuberí a prin-cipal dividida en tres circuitos con dia metros de 19.05 mm (0.75 in), 25.4 mm (1 in) y 38.1 mm (1.5 in). En este estudio experimental se evaluo solo con el ramal exterior (38.1 mm). El flujo se regula a velocidad variable con un variador de frecuencia y a velocidad constante con una va lvula de globo instalada en la descarga de la bomba.

a) Va lvula de control b) Variador de frecuencia Figura 1. Métodos de regulación de flujo

2

1

2

1

N

N

q

q

v

v 2

2

1

2

1

N

N

H

H3

2

1

2

1

N

N

P

P(1)

fHzzg

p

g

p

g

V

g

VH 12

12

2

1

2

2

22 (2)

NP

fN

120 (3)

Figura 2. Banco de pruebas de tuberías y accesorios.



Las tres lí neas se incorporan a un retorno de 50.8 mm (2 in) de dia me-tro. El flujo en la lí nea de retorno se mide con una placa de orificio con-ce ntrica con tomas de presio n en la vena contracta, despue s de esta se tiene un termo metro bimeta lico. La presio n diferencial de la placa

de orificio se determina con un transmisor de presio n diferencial. Los para metros ele ctricos de ten-

sio n, corriente y potencia del motor se obtuvieron con un analizador de calidad de energí a. Se empleo un taco metro para medir la velocidad angular de la bomba a las frecuen-cias de operacio n. El flujo másico (qm) con la placa de

orificio, en kg/s, se obtiene aplicando la ecuacio n 4, donde C representa el coeficiente de descarga (adimensional); b es la relacio n de dia metros (adimensional); d es el

dia metro del orificio (m); Dp es la diferencia de presiones (Pa) y r1 es la densidad del agua (kg/m3) a condi-ciones de operacio n [6].

El coeficiente de expansio n te rmi-ca (e) es adimensional y para el caso de fluidos incompresibles, tales co-mo los lí quidos toma el valor de 1. En lí quidos es ma s frecuente la medi-cio n del flujo volume trico (qv) con la ecuacio n 5.

En las ecuaciones 4 y 5, C tiene un valor de 0.65, el cual se obtuvo me-diante una calibracio n por el me todo gravime trico.

(4) pdC

qm

1

2

42

41

11

2

4

2

41

mv

qpdCq

(5)

Figura 3. Relación frecuencia–velocidad angular (f–N).

Figura 4. Relación velocidad angular–flujo volumétrico (f–qv).


RESULTADOS La bomba se evaluo a diferentes frecuencias de opera-

cio n en el intervalo desde 0 Hz hasta 60 Hz con incremen-tos de 10%, se midieron las variables de velocidad angu-lar, flujo volume trico, presio n en la succio n, presio n en la descarga y potencia consumida por el motor.

Las figuras (gra ficas) mues-tran la relacio n frecuencia – velo-cidad angular (figura 3) y la re-lacio n velocidad angular – flujo volume trico (figura 4), e stas representan el promedio de las cinco pruebas realizadas para

garantizar la repetibilidad de los resultados. En la figura 3 se aprecia que la relacio n entre estas

variables es lineal de acuerdo a la ecuacio n 3. Los resulta-dos mostrados en la figura 4 indican que el comporta-miento de la velocidad angular y flujo volume trico a velo-cidad variable se ajusta al comportamiento lineal de las leyes de afinidad (ecuacio n 1) como lo indica el coeficien-te de correlacio n lineal (R2).

Con base en las figuras 3 y 4, cuando se requiere un incremento de velocidad angular o flujo e ste se logra con un incremento proporcional de frecuencia o velocidad angular respectivamente.

La figura 5 representa la relacio n de la velocidad an-gular respecto a la carga de la bomba y la figura 6 mues-tra la relacio n entre la velocidad angular y la potencia consumida por la bomba.

De estas figuras, el comportamiento de las variables sigue las leyes de afinidad (ecuacio n 1). Tenie ndose que la variacio n de carga y potencia son funciones cuadra ticas y cu bicas de la velocidad angu-lar respectiva-mente.

De la figura 6 se infiere que al variar la velocidad angular de la bomba se tendra un consumo de energí a menor. Por lo que , el variador de velocidad puede representar un ahorro de energí a signifi-cativo en sistemas de bombeo para la regulacio n de flujo o presio n que demande la aplicacio n.

Respecto a las figuras 5 y 6, se obtuvo que el coeficien-te de correlacio n lineal (R2) para las relaciones N–H y N–

P, operando con el variador de frecuencia tiene un valor pro ximo 1, lo que indica que las leyes de afinidad (ecuacio n 1) son adecuadas al predecir el comportamien-to de bombas centrí fugas a velocidad variable.

CONCLUSIONES Este estudio experimental demostro que en la opera-

cio n de bombas centrí fugas a velocidad variable, se cum-ple con la relacio n lineal entre la frecuencia y velocidad angular, así como entre la velocidad angular y el flujo vo-lume trico de acuerdo a las ecuaciones 3 y 1. Por otro lado, las variables de carga y potencia siguen el comportamien-to que establecen las leyes de afinidad (ecuacio n 1).

Los resultados del comportamiento de potencia de-mostraron que se puede lograr una reduccio n considera-ble de la energí a consumida por la bomba cuando se ope-ra a velocidad variable en comparacio n con la regulacio n a velocidad constante con una va lvula.

REFERENCIAS [1] Waide P. and Brunner C. U. Energy-Efficiency Policy

Opportunities for Electric Motor-Driven Systems 2011. Energy Efficiency Series. IEA. France. 2011.

[2] Spitzer David W., Variable Speed Drives Principles and Applications for Energy Cost Services. ISA. Second Edi-tion. 1990.

[3] Tullis J. Paul. Hydraulics of Pipelines: Pumps, Valves, Cavitation, Transients. USA. John Wiley & Sons. 5989 .

[4] Acedo Sa nchez J. Instrumentacio n y Control Ba sico de Procesos. Ediciones Diaz de Santos. 6446 .

[5] Loza Villarejo Oscar. Ahorro de Energí a en Bombas Centrífugas Mediante Variadores de Frecuencia y Vál-vulas. Tesis de Licenciatura. IPN-ESIME Zacatenco. 2017.

[6] Reader-Harris, M. Orifice Plates and Venturi Tubes. United Kingdom: Springer, 2015.

ACERCA DE LOS AUTORES René Tolentino Eslava. Ing. Mecánico. IPN-ESIME Azcapotzalco, 1995-2000. M. en C. en Ing. Meca nica. IPN-ESIME Zac, 2002-2004. A reas de intere s: Instrumentacio n de Para metros de Procesos, Conduccio n y Transporte de Fluidos, Medicio n de Flujo, Calidad de Gases y Metrologí a de Velocidad

de Aire.

Guilibaldo Tolentino Eslava. Ing. Mecáni-co Electricista. Universidad Veracruzana, 1985-1989. M. en C. en Ing. Meca nica. IPN-ESIME, 1990-1991. A reas de intere s: Con-duccio n y Transporte de Fluidos; Bombas, Ventiladores y Compresores; Ahorro de Energí a en Procesos Industriales. ■

Figura 5. Relación velocidad angular–carga dinámica (N–H).

Figura 6. Relación velocidad angular–potencia consumida por el motor (N–P).



Curso de Medición de Flujo en Procesos Industriales Por Equipo Editorial,

E l Curso de Medicio n de Flujo en Procesos Indus-triales se impartio los dí as 13 al 15 de Junio 2018

en las instalaciones de ISA-Me xico y en las instalaciones de la empresa EMERSON por los instructores M. en I. Ge-rardo Villegas Pacheco de ISA-Me xico, Francisco Torres e Ignacio Ramí rez Garcí a de la empresa EMERSON.

En este curso participaron los Ing. A ngel Luna, Rau l

Garza, Ing. Jero nimo Herna ndez, Ing. Guillermo Franco, Ing. Fernando Ruiz, Ing. Carlos La rraga y Ing. Martí n Sa n-chez de la empresa TECPETROL, los Ing. Daniel de la Ro-sa, Ing. Rodrigo Saldan a de la empresa CRE, el Ing. Jorge Arellano de la empresa Rockwell, los Ing. Antonio Sio, Ing. Rube n Darí o de la empresa FMC, el Ing. Rene Tolentino del IPN, el Ing. Vladimir Gonza lez de la empresa EMER-SON y el Ing. Jose Alvarado del IMP.

El M. en C. Armando Morales Sa nchez, presidente de ISA-Me xico, fue encargado de inaugurar y entregar los diplomas a los participantes e instructores

Felicitamos a todos los asistentes al curso por su acti-va participacio n y comentarios que fortalecieron al curso.

La pro xima edicio n se desarrollara durante el segun-do trimestre del pro ximo an o; para ma s informacio n, lo invitamos a escribir al Lic. Enrique Perez al correo [email protected] o al teléfono (55) 5615 3322, o pue-de seguirnos en nuestro sitio web: www.isamex.org. ■

Curso Propedéutico para la Certificación de Técnico en Sistemas de Control CCST Nivel 1 Por Equipo Editorial, La misión es fomentar la competitividad y el desarrollo profesional de los especialistas con de cursos, mejora

de habilidades y actualización de conocimientos.

U n Te cnico en Sistemas de Control tiene las habili-dades, conocimientos y dominio de los distintos

campos de la instrumentacio n industrial, sistemas de con-trol de procesos, operacio n y mantenimiento. Adema s esta familiarizado en el montaje meca nico de los instrumentos, con sus fundamentos ele ctricos y electro nicos.

Un Te cnico en Sistemas de Control tiene la habilidad de realizar calibraciones, formular documentacio n de disen o, verificar los lazos de control, localizar averí as y reparar/reemplazar instrumentacio n de proceso. Estas actividades se relacionan con los sistemas de medicio n y control de las

variables de proceso tales como: nivel, temperatura, pre-sio n, flujo, fuerza, potencia, posicio n, movimiento, propie-dades fí sicas y composicio n quí mica, entre otras.

El programa de Certificacio n de Te cnico en Sistemas de Control de ISA (CCST) promueve el desarrollo profe-sional brinda ndoles reconocimiento a trave s de un docu-mento que valida sus conocimientos, su experiencia y su nivel acade mico como te cnico en el a rea de la medicio n y el control de los procesos industriales.

Los Te cnicos en Sistemas de Control juegan un papel fundamental dentro de la industria al ejercer el control directo sobre muchas actividades relacionadas con la cali-dad del producto, la seguridad y la proteccio n 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 se considera como un requisito indis-pensable a cubrir, tanto para la gerencia de planta como para los trabajadores.

El Curso Propede utico para la Certificacio n de Te cnico en Sistemas de Control CCST Nivel 1 fue impartido los dí as 24 al 27 de Abril en las instalaciones de ISA-Me xico por el instructor M. en C. Armando Morales Sa nchez, participan-do los Ing. Felipe Montiel y Ing. Oscar Coral de la empresa Engie, los Ing. Antonio Sio y Ing. Alberto Herna ndez de la empresa FMC, el Ing. Sergio Guevara de la empresa Flow-serve y el Ing. Mario Pe rez Pintor de la empresa DNVGL.

Para mayor información, comunicarse a ISA México al teléfono (55) 5615 3322 o escriba Lic. Enrique Pérez Navarro al correo [email protected] ■

Programa de Capacitación



Por Daniel Zamorano,

E l departamento de mantenimiento del PEMEX Transformación Industrial TRI (Instrumentos), invi-

taron a los Ingenieros de ISA México Sección Central , José Luis Salinas y Daniel Zamorano para realizar una presenta-ción de Áreas Clasificadas y una presentación acerca de lo

que es la ISA y haciendo énfasis en los beneficios que repre-senta ser socio de ISA México Sección Central.

El evento se desarrolló en el Hotel Del Prado los días 23, 24 y 25 de mayo (fueron 9 compañías las que estuvieron los 3 días), contamos con una asistencia de 21 personas de dife-

rentes Refinerías y de oficinas Centrales. ■

ISA México presenta Ponencia de Áreas Clasificadas

Por Equipo Editorial,

I SA Sección Central México mantiene el compromiso y promueve el acercamiento entre las Secciones Estu-

diantiles de México y de América Latina Distrito 9. Con mu-cho agrado recibió a los estudiantes Edith Mendiola, Laura Bermúdez, María Isabel Gómez, Estefany Portillo Ramos y Aníbal Cruz de la Sección Estudiantil ISA Unicauca, pertene-cientes al programa de Ingeniería en Automática Industrial de la Universidad de Cauca, Colombia del 4 al 9 de junio.

Dentro de sus actividades, los estudiantes de la Sección Estudiantil ISA Unicauca se reunieron con sus compañeros

Aldo Méndez, Karen Tavera y Edith Mendiola de la Sección Estudiantil ISA IPN Zacatenco, a través de la Jefa de la Carre-ra de Ingeniería en Control y Automatización M. en C. Mi-riam Goméz, y juntos compartieron sus experiencias como miembros de ISA y establecieron vínculos de comunicación con el objetivo mantener el intercambio de conocimientos y realizar colaboraciones entre ambas secciones estudiantiles.

Durante su estancia en la Ciudad de México, visitaron la Feria de la Automatización 2018 donde tuvieron acerca-miento con las diferentes compañías líderes en la industria de la automatización, proveedores, integradores y consulto-res, atendiendo los diversos talleres y conferencias presen-tadas durante este evento. Así también, apoyaron en las actividades de difusión realizadas desde el stand de ISA Mé-xico en dicho evento.

Asistidos por la Sección Estudiantil ISA IPN Zacatenco,

visitaron el Departamento de Ingeniería en Control y Auto-matización de IPN Zacatenco donde participaron en mesas de discusión, tuvieron reuniones técnicas y realizaron reco-rridos en los Laboratorios de Control y de Robótica.

¡Agradecemos su visita y las experiencias compartidas! ■

ISA México fortalece lazos con la Sección Estudiantil ISA Unicauca



Curso de Dimensionamiento, Selección y Especifi-cación de Válvulas de Control Por Equipo Editorial

E l “Curso de Dimensionamiento, Selección y Especi-ficación de Válvulas de Control” fue impartido los

días 18 al 20 de Abril 2018 en las oficinas de ISA-México por el M. en I. Gerardo Villegas Pacheco, con más de 35 años de experiencia en proyectos de la industria del gas y petróleo

en el Instituto Mexicano del Petróleo y organizado por el Lic. Enrique Pérez Navarro coordinador operativo de ISA México

En este curso participaron los ingenieros Rodolfo Fuen-tes, Bernabé Hernández, Juan Trinidad, Sergio Santos, José J. Bolainas y Efrén Patraca todos de la Empresa NUVOIL de Veracruz, también el Ing. Ricardo Ponce de la empresa Emerson y la Ing. Joant Ruth García Márquez de la empresa Sigma Sensor.

Felicitamos a todos los asistentes al curso por su activa participación y comentarios que fortalecieron al curso.

La próxima edición de este curso se desarrollará duran-te el segundo trimestre del próximo año; para más informa-ción, lo invitamos a escribir al coordinador Lic. Enrique Pe-rez al correo [email protected] o al teléfono (55) 5615 3322, además puede darle seguimiento en nuestro sitio de internet de ISA Sección Central México: www.isamex.org. ■

Por Equipo Editorial

E l grupo de la edicio n de la Revista InTech automatiza-cio n Me xico fue invitado a la espectacular inauguracio n

del Centro de Tecnologí a Avanzada para la Industria de Petro -leo y Gas, (ATC por sus siglas en ingle s); este evento se llevo a cabo el 19 de abril y conto con la asistencia de grandes firmas de ingenierí a, representantes de la Comisio n reguladora de (CRE) y ejecutivos de alto nivel relacionados a la industria del petro leo y gas.

Al inicio del evento Wood menciono que surgio la idea de crear un espacio para mostrar la tecnologí a bajo un concepto interactivo-virtual con la capacidad de transmitir a trave s de simulaciones las mejores pra cticas de ingenierí a; por esta ra-zo n, Wood, Cisco, Roue Consultores y KPMG disen aron y crea-ron el “Centro de Tecnologí a Avanzada para la industria del petro leo y gas".

Durante la inauguracio n, se realizo un pequen o recorrido a trave s de los mo dulos de simulacio n de CCTV, Sistema de Video

Conferencias, Sistemas de Control y aeronaves no tripuladas para una Estacio n de bombeo, un Poliducto y Terminales de Almacenamiento. De acuerdo con la propia experiencia vivida en este evento, se puede comentar que este centro transfiere el conocimiento; es imponente el entendimiento que se transmite del transporte, almacenamiento y reparto de petro leo y gas.

El centro ATC es el primer centro en Me xico y Latinoame ri-ca para la industria de hidrocarburos; su finalidad es mostrar, dar capacitacio n y simular procesos reales en un ambiente con-trolado; contiene aplicaciones avanzadas de Ciberseguridad, Sistema de Monitoreo y Control de Procesos, Seguridad Fí sica, Networking, Mobilidad y colaboracio n que cumplen con las normas internacionales como la ISA 95 y la IEC 62264.

Los creadores de este centro buscan demostrar que la mo-dernizacio n tecnolo gica es ma s conveniente y que en corto pla-zo genera ma s beneficios econo micos para la industria petro-quí mica en Me xico; debido a que con la innovacio n se alcanza un desempen o estrate gico en el mercado. El disen o debe lograr un proceso eficiente, con mayores ganancias, producir ma s con menos protegiendo la infraestructura, el medio ambiente y las personas; es decir, cuidar del negocio en su totalidad.

Con las simulaciones y pruebas que se pueden ejecutar en el ATC se visualizara que con la modernizacio n se tiene confiabili-dad en la medicio n, se controla, se evitan las perdidas de pro-ducto, las eventualidades no deseadas, se ofrece un servicio ma s fiable y se obtiene el aprovechamiento o ptimo de todos los hi-drocarburos en todo el ciclo de transporte, almacenamiento y despacho; adema s se puede aprovechar para disen ar una base robusta preparada en el negocio para su escalabilidad. ■

Wood, Cisco, Roue y KPMG han rebasado los límites de la imagina-ción con la construcción del “Centro de Tecnología Avanzada para la

Industria del petróleo y Gas (ATC)”



http://www.isamex.org/


Expo Control y Automatización IPN 2018 Por: Equipo Editorial

E l 23 y 24 de mayo se realizó el evento de Expo Control y

Automatización 2018 “ECA 2018”, en la Unidad Politécni-

ca para el Desarrollo y la Competitividad Empresarial (UPDCE), en

Zacatenco; este evento fue organizado por la Sección Estudiantil

de la ISA (International Society of Automation) de la Escuela Supe-

rior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), Unidad Zacatenco.

Participaron grandes empresas del sector; mostrando sus pro-

ductos y aplicaciones; exponiendo en conferencias y realizando

talleres especializados de gran innovación como el taller de PLC´s,

redes inalámbricas; instrumentación inteligente y control de clima

en gabinetes.

Sin duda alguna fue un gran evento; asistieron más de 2000

estudiantes de varias universidades públicas y privadas; y fueron

bienvenidos todos los asistentes interesados en la tecnología y la

automatización.

Este evento fue una ventana que acercó a los estudiantes a las

nuevas tecnologías e innovaciones. Las empresas dejaron grabado

el nombre de su marca en todos los asistentes ya que transmitie-

ron información valiosa, presentaron sus equipos más novedosos y

transmitieron experiencias a los ingenieros del futuro.

El cierre fue emotivo y lleno de sorpresas; entre muchos

aplausos, varios Huelum y presentaciones de baile, se entregaron

los reconocimientos a todas las empresas que participaron en este

gran evento.

Por parte de ISA, extendemos la felicitación a la Sección Estu-

diantil ISA ESIME Zacatenco, quienes mostraron siempre una gran

organización y atención a los proveedores; pero, sobre todo, mu-

chas felicidades por marcar la diferencia y realizar actividades que

hacen crecer a los estudiantes. ■

Secciones Estudiantiles


101 Tips for a Successful Automation Career Autor: Greg McMillan and Hunter Vegas

D esde su portada, el libro captura la esencia del viaje del individuo en una carrera. Este libro proporciona la perspectiva, entendimiento, direccio n y orientacio n sobre lo que ha sido y sera importante para el avance de un ingeniero en la Automatizacio n. El crecimiento en habilidades y conocimientos es importante para su empresa, por lo que tambie n es importante para usted en te rminos de promocio n y comerciabilidad. Este libro captura 101 de las ideas ma s importantes aprendidas a trave s de los ma s de 60 an os de experiencia de los autores; para aumentar la efectividad, cada consejo incluye los detalles crí ticos y los cuidados para prevenir las fallas, una clave para aumentar la compresio n, una regla pra ctica y un resumen conciso. Cada consejo es un paso hacia un nivel ma s alto de logro. ■

Automation Made Easy:

Everything you Wanted to Know about Automation and Need to Ask

Autores: Peter G. Martin, PhD, and Gregory Hale

E l propo sito de este libro es proporcionar una comprensio n funcional ba sica de la automati-zacio n industrial. Es muy fa cil ver que la industria de la automatizacio n industrial interac-

tu a con otras funciones dentro de la empresa. Sin embargo, tratar de mantenerse al dí a con las tec-nologí as cambiantes nunca es fa cil y el entorno de automatizacio n industrial no es una excepcio n. Si usted es un estudiante que acaba de comenzar o es un ejecutivo o gerente de alto nivel bien versa-do en un dominio, pero tiene un conocimiento limitado de la industria de la automatizacio n indus-trial, es fa cil encontrarse a la deriva en esta industria en constante evolucio n. Aquí entra este libro fa cil de leer; proporciona una comprensio n funcional ba sica en el campo de la automatizacio n in-dustrial

Los autores rompen barreras y la confusio n en torno a los detalles te cnicos y terminologí a utilizada en este campo convergente.

Ofrecen un enfoque de nivel introductorio que cubre la mayorí a de los principales temas de automatizacio n industrial, como los sistemas de control distribuido (DCS), los controladores lo gicos programables (PLC), los sistemas de ejecucio n de fabricacio n (MES), etc. Incluso puedes aprender una receta o dos. Este libro es ideal para ejecutivos, gerentes de negocios, tecno logos de la informa-cio n, contadores, profesionales de mantenimiento, operadores, planificadores de produccio n, solo por nombrar algunos, y propor-ciona una visio n general en profundidad, pero fa cil para las personas nuevas en el campo que desean educarse ra pidamente. ■

Wireless Control Foundation: Continuous and Discrete Control for the Process Industry Autores: Terrence Blevins, Deji Chen, Mark Nixon, and Willy Wojsznis

E n este libro los autores abordan los conceptos y la terminologí a de comunicacio n inala mbrica que se necesitan para aplicar el control inala mbrico en la industria de procesos. Las interfaces

del sistema de control y los dispositivos inala mbricos descritos se basan en esta ndares inala mbricos para configuraciones industriales y se pueden usar en aplicaciones de monitoreo y control. Los transmisores inala mbricos se usaron inicialmente solo para monitorear el proceso, no para con-trolarlo; sin embargo, en los u ltimos seis an os las mediciones inala mbricas han ganado una gran con-fianza del usuario, y se han disen ado nuevas te cnicas de control para hacer frente a las caracterí sti-cas de la operacio n inala mbrica. En base a la amplia aceptacio n de los transmisores inala mbricos, muchos fabricantes esta n en el proceso de desarrollar e introducir elementos de control final inala m-bricos, como va lvulas de encendido / apagado y de estrangulacio n.

El libro detalla las recientes innovaciones te cnicas que abordan el control utilizando mediciones inala mbricas y elementos de control final. Presenta co mo se puede estructurar el control para gestionar las tasas de actualizacio n de medicio n lentas y no perio -dicas proporcionadas por un transmisor inala mbrico y para compensar el retraso de comunicacio n con el elemento de control final. Estas nuevas te cnicas de control hacen posible el uso de mediciones inala mbricas y va lvulas inala mbricas en control de circuito cerrado. El libro tambie n presenta co mo se pueden usar las mediciones inala mbricas con el modelo de control predictivo (MPC). ■

Reseña de Libros


CURSOS MENSUALES 2018 INSTRUCTORES FECHA PROGRAMADA

Control de Calderas. Staff ISA-México 21, 22 y 23 de Febrero 2018

Sistemas de Control Supervisorio y Adquisición de Datos SCADA. Staff ISA-México 28, Febrero, 01, 02 de Marzo 2018

Instrumentación Básica de Procesos Industriales Staff ISA-México 7, 8 y 9 de Marzo 2018

Introducción a las Comunicaciones Digitales, Aplicando Protoco-lo Modbus y Tecnología OPC en Redes de Control.

Staff ISA-México 21, 22 y 23 de Marzo 2018

Dimensionamiento, Selección y Especificación de Válvulas de Control.

Staff ISA-México 18, 19 y 20 de Abril 2018

Estimación de Incertidumbre en Laboratorios de Calibración de Instrumentos

Staff ISA-México. 16, 17 y 18 de Mayo 2018

Análisis, Diseño y Ejecución de Sistemas Instrumentados en Se-guridad. (SIS)

Comité de Seguridad 23, 24 y 25 de Mayo 2018

Introducción a la Norma ISA-95 en la Industria de Control de Pro-cesos

Staff ISA-México 30, 31 de Mayo y 1 de Junio 2018

Medición de Flujo de Procesos Industriales Staff ISA-México 13, 14 y 15 de Junio 2018

Selección de SIL Objetivo y Cálculo del PFDavg. Comité de Seguridad. 20, 21 y 22 de Junio 2018

Buses de Campo-Fieldbus Staff ISA-México 27, 28 y 29 de Junio 2018

Instrumentación Analítica. Staff ISA-México 04, 05 y 06 de Julio 2018

Cálculo y Selección de Bombas Centrífugas de proceso Staff ISA-México 11, 12 y 13 Julio 2018

Taller de PLC’s y HMI SCADA: Estructura Básica, Programación, Instalación y Mantenimiento.

Staff ISA-México 18, 19 y 20 de Julio 2018

Automatización de Subestaciones Eléctricas Staff ISA-México 25, 26 y 27 de Julio 2018

Control Avanzado y Optimización de Procesos Staff ISA-México 01, 02 y 03 de Agosto 2018

Aplicación Industrial de Fieldbus Foundation y Profibus PA Staff ISA-México 08, 09 y 10 Agosto 2018

Manejo y Gestión de Alarmas utilizando el Estándar ISA-18 Staff ISA-México 29, 30 y 31 Agosto 2018

Robótica Industrial Staff ISA-México 05, 06 y 07 Septiembre 2018

Áreas Clasificadas y Métodos de Protección. Staff ISA-México 19, 20 y 21 Septiembre 2018

Estándares ISA Aplicadas a la Documentación de Proyectos de Instrumentación y Control.

Staff ISA-México 03, 04 y 05 de Octubre 2018

Instrumentación Básica de Procesos Industriales. Staff ISA-México 17, 18 y 19 de Octubre 2018

Administración de Proyectos de Instrumentación y Control de Procesos

Staff ISA-México 07, 08 y 09 Noviembre 2018

CURSOS DE CERTIFICACIÓN Costo de Cursos Mensuales Costo de Cursos de Certificación

Curso Propedéutico para la Certificación de Técnico en Sistemas de Control Nivel 1 (CCST).

14 al 17 de Agosto del 2018

Socio ISA; $ 6,000.00 + IVA No Socio ISA $ 9,500.00 + IVA Costo de Membresía $60.00 USD

Curso CCST: $ 9,900.00 + IVA Curso EC50 y examen: Socio ISA: $ 3,300.00 USD + IVA No Socio ISA: $ 3,900.00 USD +IVA Curso EC56: $ 2,200.00 + IVA Examen de Certificación CCST:

$8,500.00 + IVA La segunda vuelta del examen tiene un

costo de 180.00 USD

Curso Sistemas Instrumentados de Seguridad. Diseño, Análisis y Justificación (EC50).

Incluye Examen para Certificación 21 al 24 de Agosto del 2018

Curso Diseño de Sistemas de Gas y Fuego Ba-sados en Rendimiento (EC56 21 al 24 de Agosto del 2018

Coordinador: Lic. Enrique Pérez [email protected] Tel: 5615 3322

Programa Anual de Capacitación



Documents

Julio Septiembre 2018 - ISA México Sección Centralisamex.org/revistaintech/2018-Julio-Septiembre.pdf · Julio -Septiembre 2018 6. en el marco de Expo Eléctrica Internacional 2018