Solvay en Rheinberg, Alemania
Adaptación y modernización de las plantas de producción de soda y glicerina
Intercambio sin interferencias con compacta técnica Ex INTERFACE
Los componentes INTERFACE proporcionan una transferencia de señales segura y sin interferencias entre el nivel de campo y el nivel de control. La transmisión precisa y sin errores de los valores medidos es una importante condición para una regulación óptima del proceso.
Para garantizar la seguridad y el funcionamiento en instalaciones con atmósfera explosiva, los circuitos de señales se realizan en el grado de protección contra explosiones "Seguridad intrínseca".
La modernización de la instalación de Solvay en Rheinberg muestra qué requisitos adicionales debe cumplir la moderna técnica INTERFACE.
Adaptación y modernización de las plantas de producción de soda y glicerina
El grupo Solvay alemán es parte de la empresa química y farmacéutica internacional
Solvay S.A. con sede en Bruselas, que en el año 2001 alcanzó en 50 países con unos 31.600 empleados una facturación anual de 8700 millones de euros . Solvay produce en las plantas de Rheinberg materias primas químicas como soda y glicerina, así como plásticos, de los cuales el PVC, los polímeros especiales y las poliolefinas son los principales productos.
La estrategia corporativa apuesta por un crecimiento sostenido, entre otras cosas mediante importantes inversiones en las plantas de producción. Una técnica de control de procesos moderna, eficaz y con una gran capacidad de comunicación contribuye de forma esencial a incrementar la productividad y a optimizar la calidad de instalaciones de la técnica de procesos.
. La instrumentación de campo existente se conservó. Las ampliaciones de la instalación se realizan en la misma técnica, con equipos de campo analógicos (0/4…20 mA) aptos para HART.
Tan sólo en la planta de soda, el sistema de control debe procesar 1500 señales AI, 600 señales AO, 1000 señales DI y 500 señales DO. En ambas plantas, las señales de campo se conducen por medio de cables principales de 60 conductores a la respectiva sala de distribución y aparatos, y se conectan a cuadros de distribución en el campo de distribución. Desde allí, las señales pasan a los armarios de control del sistema de control, ubicados en la misma sala. La estructura de la instalación se conservó durante la modernización.
El sistema de control antiguo de ambas plantas está realizado en formato de 19 pulgadas, donde las tarjetas de
entradas/salidas están galvánicamente separadas entre sí y, opcionalmente, disponen de entradas y salidas intrínsecamente seguras.
Este sistema de control es reemplazado ahora por un potente sistema de control de procesos en técnica de carril simétrico que, por medio de sistemas de bus, se comunica con los niveles de visualización y archivo, así como con otros niveles de control. Las señales de un área de la instalación ahora se asignan a un armario del sistema de control.
Las modificaciones se realizan durante el funcionamiento sin que se pare la instalación, donde las señales se pasan una a una a los nuevos armarios durante la migración.
Separación galvánica de señales analógicas
La transmisión segura y sin interferencias de las magnitudes de estado, tales como temperatura, presión, caudal o valor de pH, convertidas en señales eléctricas analógicas, es una importante condición para la regulación óptima del proceso.
Especialmente en instalaciones con muchas ramificaciones, la separación galvánica, es decir, el desacoplamiento de los circuitos eléctricos, es una contribución esencial para la eliminación de magnitudes parásitas, como bucles de tierra y masa, y de acoplamientos de inductancias o capacidades. Por este motivo, los responsables del departamento de automatización incluyeron una separación galvánica de tres vías de las señales analógicas por cada canal en la especificación de requisitos de la nueva técnica de control.
No sólo el ancho es un importante criterio
Para poder dotar todas las entradas y salidas analógicas de una separación galvánica, el ancho fue un criterio esencial para la selección de la técnica INTERFACE.
Para reducir la variedad de tipos y para minimizar los costes de almacenamiento, la técnica INTERFACE elegida debe utilizarse tanto para la planta de producción de soda no Ex como para la planta de glicerina con atmósferas explosivas de la zona 1 en el proceso de producción.
Además, este nivel INTERFACE debe realizarse en técnica de placa de base para poder enlazarlo mediante cables de sistema preconfeccionados con las estaciones de E/S.
Cableado fijo
Las placas de base PI-Ex-MB 16 y PI-MB 16 utilizadas en este caso tienen una longitud de 224 mm, con lo que pueden instalarse exactamente tres de estas placas de base de 16 canales en cada carril simétrico, en el lado posterior de la montura giratoria. Otras soluciones INTERFACE comparables ocupan un espacio un 30 % más grande y no hubieran facilitado esta solución.
La construcción de las placas de base PI le ofrece otras ventajas al usuario: la tarjeta de soporte va integrada de forma protegida en una carcasa empotrada para montaje sobre carril simétrico y permite de este modo un montaje sencillo. Una alimentación de tensión redundante, desacoplada mediante diodos, con contacto de señalización de fallos ofrece una seguridad adicional. El cableado fijo como principio fundamental de las interfaces de proceso ofrece ventajas adicionales porque los puntos de embornaje para el cableado de campo se encuentran directamente en la placa de base.
Las placas de base vacías pueden ser montadas fácilmente por el constructor externo de armarios de control, y seguidamente el cableado puede conectarse directamente
a los robustos bornes de la placa de base. Los módulos se enchufan (inmediata o posteriormente), quedando codificados y estableciendo el contacto con la placa de base por medio de un mecanismo de encaje a prueba de vibraciones (contactos dorados).
Adaptaciones funcionales en la fase de puesta en servicio pueden realizarse fácilmente, las reservas pueden mantenerse cómodamente. En esta aplicación queda vacío un 15 % de los puestos enchufables para ampliaciones posteriores. Por lo tanto, los costes para los separadores sólo se producen en el momento de ampliar la instalación. Los parámetros Ex, dimensionados de la forma más amplia posible, hacen que los separadores PI sean compatibles con todos los equipos de campo usuales.
Para la adaptación de todas las señales de campo analógicas existentes en ambas instalaciones son suficientes tres tipos de módulos: el amplificador separador de alimentación para convertidor de medida PI-Ex-RPSS para transmisores de dos conductores de diferentes fabricantes, para caudal, densidad de gas, temperatura y valor pH. Para transmisores de caudal inductivos, con alimentación Ex-e en el lado de campo, se utiliza el separador de entrada PI-Ex-AIS: todas las servoválvulas analógicas se activan con el separador de salida PI-Ex-IDS.
Gracias a una técnica de conexión innovadora, los separadores Ex de 12,4 mm de ancho también se caracterizan por un procesamiento de señales exacto (desviación de linealidad < 0,1 %) y una disipación reducida (amplificador separador de alimentación: máx. 1,3 vatios). Las entradas, salidas y fuentes de alimentación están separadas galvánicamente entre sí.
Todos los separadores utilizados transmiten el protocolo Hart de forma bidireccional. Aquí Hart se utiliza para la parametrización y para el diagnóstico de equipos. Los separadores Ex PI están homologados de acuerdo con Atex como equipos eléctricos asociados intrínsecamente seguros para la zona 0.
Conclusión
En Solvay, las interfaces de proceso de Phoenix Contact contribuyen a que, mediante una moderna técnica de control de procesos, aumente eficientemente la productividad de las instalaciones.