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MÉXICO

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, ..... TM Sección Central Setting the Standard lor Automation™ Automatización

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Exhibir hasta Agosto 31 2012

sistemas de seguridad

Condición de maquinaria rotativa para prevención de fallas

COMITÉS: Confusos conceptos en seguridad funcional Clasificación de áreas con peligro de explosión

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o Carta de Presidencia

....... ,.he International Society of Automation (ISA), Sección Central Méxi­co, mediante la Revista InTech, ha procurado posicionarse como una organización que contribuye con el desarrollo profesional de sus so­cios y de la industria de la automatización, control y de procesos.

Con temas especializados, la revista brinda al gremio la posibili­dad de conocer desde lo novedoso de la industria, hasta las noticias más im­portantes del sector; en este sentido, en esta edición de InTech presentamos el tema de Sistemas Instrumentados de Seguridad, mismo que se define como la parte esencial que toda plataforma de riesgo debe tomar en cuenta para incre­mentar el valor y rentabilidad de las empresas.

Al interior del artÍCulo se conceptualiza al SIL como un valor o probabilidad de que una función específica opere exitosamente si ocurre una demanda o acción; asimismo, se integran modelos de reducción de riesgo necesaria, implementación en reducción de riesgo, evaluación de seguridad funcional y tipos de errores.

Nuestros temas especiales de los Comités de Seguridad y de Buses de Cam­po están enfocados al SIL, PFD, MTBF, MTTF, MTTR Y otros confusos conceptos en seguridad funcional, en el primer caso, yen el segundo a conceptos básicos para la clasificación de áreas con peligro de explosión.

Asimismo, integramos en la sección de noticias lo más representativo que ha sucedido en torno a nuestra Sociedad, en donde destaca la participación de la ISA en la Expo Control&Automatización 2012, en el Auditorio Jaime Torres Bodet de la Unidad Zacatenco del Instituto Politécnico Nacional (IPN), lugar en el que se presentó con el objetivo de acercar al campo de acción práctico de la observación y la sistematización de los procesos industriales a estudiantes de nivel licenciatura, así como ampliar y fortalecer el co-nocimiento de los sistemas de control y automatización medianté el contacto directo con la más alta tecnología.

Finalmente, en forma de reconocimiento, hacemos una reseña general de los cursos que se realizan al interior de nuestra Sociedad, mismos que tienen la finalidad de capacitar a todos los interesados en temas primordiales de automatización, control y procesos.

Estimados amigos y socios, disfruten de esta edición.

¡Enhorabuena!

Ing. Carlos R. Jacobo Vargas

Presidente ISA Sección Central México

InTech México Automatización l AñO 11 - Núm, 02 www.intechmexico.com.mx InTech

índice o Sociedad de Instrumentistas de América Sección México, A.C. The International Society 01 Automation

Artículos

1 O Diagnóstico y monitoreo para elementos del control en sistemas de seguridad Las actuales exigencias consideran cada vez más necesaria la util ización de equipos de monitoreo y detección de fallas, para no interrumpir la producción por lapsos de tiempo prolongados.

20 Reúne ABB tecnología de vanguardia en Automation & Power World 2012 Como cada año, ABB convocó a empresarios, ingenieros, socios y clientes de diferentes industrias y más de 50 países al Automation & Power World 2012, edición que se definió como la más grande en su historia, al haber alcanzado un récord de 5,000 asistentes.

InTéch Au tom a t i z ac i ón

,Q MéxICO \~!=.~~!

Revista Oficial Sociedad de Instrumentistas de América Sección México, A.C. The International Society 01 Automation

Directorio del Comité Ejecutivo ISA Sección Central México Ing. Carlos Roberto Jacobo Vargas

Presidente Ing. Luis Andrés Méndez Jiménez

Presidente Electo Ing. Óscar Enrique Álvarez Meléndez

Vicepresidente Ing. Pedro Jesús García López Coordinador del Consejo Consultivo Ing. Alberto Tomás Villa Butrón

Secretario M en C. Armando Morales Sánchez

22 Soluciones de medición y control de flujo para un correcto funcionamiento El cálculo de caudales en agua, gases y químicos demanda el uso de herramientas que proporcionen a la industria soluciones, confiables y que sean de fáci l aplicación.

24 Válvulas de control, factor crucial en la industria Cada una de ellas debe diseñarse y seleccionarse de forma que provea una operación y control confiable a las condiciones de operación y diseño especificadas.

28 Monitoreo de condición de maquinaria rotativa para prevención de fallas Cuando una avería comienza, ésta crece de forma incipiente, y sus síntomas suelen ser de baja intensidad. A medida que incrementa en importancia, el momento de la avería y la consecuente parada se acercan.

Tesorero Ing. Eduardo Mota Comité de Seguridad M en C. Armando Morales Sánchez Comité de Capacitación Ing. Alberto Rosas Casas Comité Educativo Enrique Pérez Navarro Coordinador ISA-México

Presidencia

Aldo Santillán • Edgar Chávez Director de Arte Juan Ignacio Ortiz S. Diseño Grálico Sandino García • Ubaldo Díaz • Georgina Arias Verónica Vázquez del M . • Gonzalo Rivas Dirección Administrativa y Financiera Ricardo Galván

2 InTech www.intechmexico.com.mx

Secciones

03 Entrevista Hacer el trabajo eficiente al planear rutas efectivas: Navteq y Qpti-time.

Noticias

04 Abren las puertas del primer centro de alta eficiencia energética en México.

05 Realiza IPN, Expo Control & Automatización 2012.

32 Conceptos básicos para la clasificación de áreas con peligro de explosión

Editor

Más del 90% de las aplicaciones en procesos industriales son consideradas áreas con peligro de explosión; debido a que las alternativas de buses de campo se implementan en plantas de proceso, el conocimiento de la clasificación de áreas es básico.

J. Raúl García Román Directora de Proyecto InTech

e ISA ExpoControl Ana Laura López Redacción Kathya Santoyo • Daniela Loredo Erick Estrada ' Sebastián Huerta Colaboradores Juan Márquez • Moisés Lara Ibarra Óscar Alcaraz • José de Jesús Pedroza

Portal Web Sandino Yigal García Baca

Ventas Mariano ROdríguez' Alfredo Sánchez • Juan Carlos Ruiz • Sergio Charnaud • Jhovani Fernández • Ericka Ibarra

Asistente de Presidencia Martha Oribio Circulación Ruth Celestino ' Esmeralda Domínguez Ivonne Ortigoza

40 SIL, PFD, MTBF, MTTF, MTTR Y otros confusos conceptos en seguridad funcional Entender el ciclo de vida de un Sistema Instrumentado de Seguridad, así como la gama de conceptos y abreviaturas que la seguridad funcional maneja son retos que se deben entender.

47 Instrumentación básica de procesos industriales Continúa ISA Sección Central México sus cursos de capacitación.

48 Reseñas de Libros • Successfullnstrumentation

and Control Systems Design • Measurement and Control

Basics, 4th Edition • A Comprehensive Guide to

Sensors and Control Systems in Manufacturing, 2nd Edition

Facturación y Cobranza Jessica Mendoza Mensajería Juan Alberto Magaña

Suscripciones suscripciones@editoriaI500.com

Tel/Fax: 0155-5886 1159, 5868 9050, 50939615 Y 5868 6147

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(erli!icodode lititud de Título No. 11734 del 15 de oclubre de 2001 . Certificado de licitud de Contenido No. B296 del lSde octubre de 2001. Autorizoci óndel Regi5tro Postol: PP09-0888. Reservo de Derechos No. 04-2002-012111224700-102 o nombre de Sociedad de Instrumentistas de América (ISA) Sección México, AL - Av. $¡¡n Antonio 2S6-802, Col. AmpL Nópoles, 03849, México OJ. T.I(55}56119916.(55}561503312fox,(55}56111140, lodosincOIlo, 018007184712. los ortículos publicados en esto revisto reflejonopin iones de lo exclusivo respOflsobilidod del autor. Prohibida lo reproou(ción total o parcial deeslo revisto sin el permiso previo de los editores. Publico(ión Irimestrol con liroje de 8,000 ejemplares. Editor responsable Aldo Santillón Alonso. Revisto Editado y Publicoda por Ediloriol 500 Caballos de Fuerzo S.A. de c.v. M orla 2012 Impreso enCompoñío Impresora El Universal S.A. de C.V .• ubi(odo en Allende 174, Colonio Guerrero. Delegación (uouhtemo(, Distrito Federal, eP. 06300. Distribuido por Sepomex.

IMPRE5AEN MÉXI(O • PRINTEO IN MEX I(O

Año 11 - Núm. 02 I lnTeCh México Automatización

~ Noticias iJ Con cartografía digital de punta

Hacer el trabajo eficiente al planear rutas efectivas: Navteq y Opti-time

Por Kathya Santoyo

T ras el primer año de la constitución de Nokia Location & Commerce, el di­rector de la división Enterprise de esta

área de la firma de telecomunicaciones, Javier Núñez, explicó en entrevista para InTech los proyectos en los que se encuentran involucra­dos a la fecha y cómo han evolucionado en este tiempo de vida.

Este segmento de negocios surgió luego de la adquisición de Navteq, empresa con una tra­yectoria de 27 años en el mercado global como proveedor de soluciones de cartografía digital; "ésta nos ha brindado la capacidad para crear los mapas, al tiempo de proveer información de tráfico vehicular y de localización para las empresas. Para ello, en México tenemos cuatro oficinas y un centro de desarrollo, donde alre­dedor de 220 empleados colaboran en el trazado de mapas para México, Latinoamérica, España, Portugal y algunas partes de Asia", explicó.

Toman Philips y Alsea acciones en pro de la sustentabilidad

Para reafirmar su compromiso con el medioambiente y con el uso eficiente de los recursos naturales en favor de la miti­

gación del cambio climático, Alsea, la firma ope­radora de restaurantes más grande en América Latina dentro de los segmentos de comida rá­pida, anunció la implementación de tecnología LED para la iluminación de más de 700 de sus sucursales con la ayuda de Philips Mexicana.

Al respecto, el director general de ésta últi­ma, Alejandro Paolini, apuntó que la sustitución de lámparas beneficiará a consumidores y al me­dio ambiente al reducir la huella ecológica en más de 3 mil 800 toneladas de CO, por año. Por su parte, Fabián Gosselin, titular de Alsea desta­có: "en Philips encontramos un aliado estraté­gico que nos ayudó a integrar esta tecnología ecológicamente amigable de iluminación a tra­vés de la cual obtendremos una disminución del 65% del consumo de energía por iluminación y del 13% de forma general, lo que equivale a más de 5'633,800 Kwh por año". O

De acuerdo con el directivo, la meta de Navteq es proveer la mejor cartografía del mercado, y lo han logrado al incluir todas las propiedades necesarias pa­ra definir las mejores rutas entre un lugar y otro; "cu­brimos alrededor de 260 atributos en cada segmento de calle, como velocidad del tránsito, altura de puen­tes y puntos de interés. Nosotros nos dedicamos a desarrollar el contenido y éste se explota posterior­mente por medio de aplicaciones de optimización. Una de las importantes en este sentido es Opti-time, una empresa francesa con la que trabajamos de la mano para entregar las mejores soluciones".

Es así que Nokia y Opti-time buscan en con­junto producir software para la planeación de rutas de recursos móviles para vehículos, entre­ga de productos, técnicos de terreno, auditores, y todo proceso que requiera la programación de actividades de campo para permitir ahorros en la operación, recursos, kilometraje, tiempo de tra­bajo, y finalmente, hacer el trabajo más eficiente al planear las rutas más efectivamente.

Javier Núñez¡ director de la división Enterprise de Nokia Location & Commerce

"Entre los valores agregados que ofrecemos está la integración; es decir, la solución incluye los mapas de Navteq, los cuales vienen listos para usarse, mientras que en otras alternativas se tienen que comprar por separado. Otra ventaja es la ex­periencia a nivel mundial; sólo en la parte de car­tografía, Nokia cuenta con 92 países recorridos, así que si se tiene una empresa que requiere hacer una iniciativa regional, se puede utilizar el mismo de­sarrollo y replicarlo en otras naciones con nuestra cartografía", concluyó Javier Núñez. O

Galardonan a Huawei con Premio a la Tecnología Verde

En el marco del CommunicAsia 2012, Huawei, el proveedor global de soluciones para tecnologías de información y comu­

nicación (TIC), recibió Premio a la Tecnología Verde con motivo del éxito de su solución móvil Mini-shelter, la cual fue diseñada para reducir la huella de carbón y el consumo de energía en las radio bases; dentro de la lista de candidatos a llevarse el galardón, se encontraron Ericsson y Smart Communication.

Asimismo, esta innovación permite el correcto funcionamiento de los servicios y de los operadores que trabajan sobre la base 2G/3G/LTE al garantizar mejoras en la car­ga de alta potencia, tiempo de comercializa­ción, gastos de operación, multi sistemas y el espacio limitado.

Posterior a la entrega de la presea, Hou Hou Jinlong, director ejecutivo (CEO) de la línea de productos de Energía e Infraestructura de Huawei, reiteró que "este premio es un verdad e-

ro testimonio de las capacidades de nuestro liderazgo en la industria de sistemas de integra­ción de energía verde al aire libre. Estamos abrien­do la nueva era de las comunicaciones verdes". o

InTech México Automatización l AñO 11 - Núm. 02 www.intechmexico.com.mx InTech 3

al La importancia de la tecnología

Abren las puertas del primer centro de alta eficiencia energética en México

o MétOdo det . ras del aho.

CISCO DESARROLLA

INNOVACIONES EN MOBILE

PACKET CORE

Ante una latente posibilidad de que en 2015 el acceso a internet desde dispositivos mó­viles incremente, la empresa multinacio­

nal especializada en redes, Cisco Systems, diseñó una herramienta con la que los operadores de ser­vicios inalámbricos podrán satisfacer la creciente demanda de datos por parte de sus usuarios.

ASR 5500, es el nombre de la nueva tecnología de paquetes móviles (mobile packet core) que Cisco lanzó al mercado a principios de junio y con la que pretende renovar el manejo de patrones de tráfico volátiles y las cambiantes demandas sobre la red gracias a la capacidad de escala con la que cuenta.

Referente a sus características sobresale el soft­ware elástico para un óptimo plano de control, plano de datos y servicios; una plataforma móvil diseñada para un verdadero rendimiento terabit, así como una de alta capacidad para servicios 3G/4G/ LTE de elevada densidad y servicios de celda peque­ña, y una capacidad integral de rendimiento que su­pera la mera capacidad de procesamiento.

Por Daniela Loredo

S chneider Electric México, firma especia· lizada en soluciones integrales, inaugu-ró el Schneider Electric Experience Center

(SEEC), un espacio que exhibe en 366 m2, el portafolio de productos y soluciones diseñadas para una mejor administración y abasto de re­cursos energéticos, y a su vez, contribuyan con la mitigación del calentamiento global.

El SEEC comprende una sala dividida en cuatro pasillos donde, a través de diapositi­vas, se abordan las principales soluciones de eficiencia energética en diversos mercados; el primero de ellos se enfoca a Industry, en don· de se demuestra cómo una organización re­duce su consumo energético hasta en 20% al incorporar soluciones de control y automati­zación de procesos.

En la segunda área dedicada a Buildings, se explica cómo las soluciones desarrolladas en este

Cabe mencionar que dentro de los casos de éxito de estos equipos, destacan la empresa de soluciones Verizon y la compañía india de tele­comunicaciones Bharti, las cuales anunciaron públicamente que tras la presentación del ASR 5500, serían de los primeros en implementarla. o

ASR 5500

apartado permiten integrar diferentes sistemas de un edificio dentro de una misma plataforma de control aplicable a cualquier tipo de inmueble comercial o industrial y que al mismo tiempo, al ser combinadas con diseño estructural, mejoran el desempeño de los edificios al reducir el con­sumo de energía hasta 50kWh/ m2 por año.

El espacio de la unidad de negocios IT ex­pone opciones de alta eficiencia energética para la administración de Centros de Datos y Salas TI, con las que es posible monitorear en tiempo real la energía, enfriamiento, infraestructura de soporte, monitoreo y seguridad de cada unidad, mientras que en el Life Space, el control de la iluminación brinda la posibilidad de convertir un lugar común en un espacio inteligente.

Finalmente, en Infraestructure se abordan soluciones tales como SmartGrid y SmartCity que muestran algunas de las tendencias tecno­lógicas del futuro . O

Exalytics In-Memory Machine

de Oracle llegó a México

O rade presentó su nuevo sistema de ingenie­ría conjunta "Exalytics ln-Memory Machine", que es capaz de ofrecer un análisis de alto

rendimiento en inteligencia de negocios que además cuenta con estándares de software y hardware de Bus­siness Intelligence (BI) en memoria.

Para abundar más en la arquitectura de este desarrollo empresarial, Jorge Plascencia, gerente de Orade México, señaló que se trata de un servidor configurado para el análisis en memoria de las car­gas de trabajo, y de inteligencia de negocios. Igual­mente destacó su compatibilidad con cualquier infraestructura de TI en la industria y con ello faci­litar la reducción de costos.

Asimismo, con el análisis interactivo en tiempo real que ofrece Orade Exalytics, las organizaciones pueden maximizar la rentabilidad, mejorar los ingre­sos y la cuota de mercado y reaccionar con mayor ra­pidez a las cambiantes condiciones de los mercados.

Otro punto a destacar es la velocidad con la que cuenta Orade In-Memory Exalytics Machine. Al res­pecto John Anker Moeller, Vicepresidente Senior en Nykredit, aseveró que esta ingeniería "dará informes con una velocidad entre 35 y 70 veces más rápida". O

4 InTech www.intechmexico.com.mx Año 11 - Núm. 02 IlnTech México Automatización

Real izan en I PN, Expo Control & Automatización 2012

Ulia Coronel, presidenta nacional de la Asociación Mexicana de Ingenieros y Electricistas (AMIME), en el corte de listón inaugural.

El presidente de ISA Sección Central México¡ el ingeniero Carlos Jacobo Vargas¡ refrendó su compromiso con la comunidad estudiantil al contribuir con la organización de este foro¡ el cual dijo¡ ayuda a que los alumnos tengan una visión más amplia de lo que la industria tiene para ellos,

Con el objetivo de acercar al cam­po de acción práctico de la ob­servación y la sistematización de los procesos industriales a es­

tudiantes de ingeniería, así como ampliar y fortalecer el conocimiento de los siste­mas de control y automatización mediante el contacto directo con la más alta tecno­logía, The International Society of Auto­mation (ISA), llevó a cabo la Expo Control & Automatización 2012 en el Auditorio Jaime Torres Bodet de la Unidad Zacaten­co del Instituto Politécnico Nacional (IPN).

Durante su mensaje inaugural, el pre­sidente de ISA Sección Central México, el ingeniero Carlos Jacobo Vargas, instó a los

estudiantes de la ingeniería en Control y Automatización (ICA) a unirse al gremio que la asociación preside. Asimismo, en­fatizó que este tipo de eventos contribu­yen a que los alumnos tengan una visión más amplia de lo que la industria tiene pa­ra ellos y les ayuda a decidir a qué cam­po de la automatización desean dedicarse.

Destacó la participación de empresas como Viakon,

MicroMod, Pilz, Festo, Siemens y GE.

Por su parte, Lilia Coronel, presiden­ta nacional de la Asociación Mexicana de Ingenieros Mecánicos y Electricistas (AMI­ME) invitó a los presentes a involucrarse activamente en cuestiones de la vida na­cional, pues "las carreras técnicas son la ba­se del desarrollo de nuestro país", afirmó.

Dentro de las actividades que destacaron en los dos días de jornada, se encuentran las ponencias impartidas por diversos especia­listas de empresas especializadas en la acti­vidad objeto de la feria, tales como: Viakon, MicroMod, Pilz, Festo, Siemens y GE, en las que temas relacionados con cables pa­ra el control e instrumentación y sistemas de seguridad para maquinaria, figuraron. O

InTech México Automatización l AñO 11 - Núm. 02 www.intechmeXico.com.mx lnTech 5

I

I Tiene Hoffman nueva línea de gabinetes

P entair, empresa dedicada a la manufactura de productos estándar, diseña­dos para la protección de equipos sensibles a la suciedad, agua, polvo, acei­te, corrosión y otros contaminantes, lanzó a principios de junio, una nueva

plataforma de gabinetes para montaje en pared, cuya característica esencial radi­ca en resguardar componentes eléctricos y cableado en un grado de protección IP 66/ UL Tipo 4.

Además, gracias a su diseño, los clientes tienen mayor practicidad al usarlos ya que cuentan con una bisagra del lado derecho; placa de montaje galvanizada; cerradura de cuarto de vuelta con inserto de doble bit de 3mm; y un panel con­ductor y placa para entrada de cables en gabinetes medianos y grandes.

Otro punto a destacar es la disponibilidad que ofrece Pentair a sus clientes ya que debido a que éstos son fabricados en México, se reducen los tiempos de entrega y permite que las modificaciones del producto de acuerdo a las especi­ficaciones del cliente se realicen en menor tiempo. O

Presente tecnología "verde" en la cumbre de Líderes del G20

S chneider Electric, el especialista global en el manejo de la energía y la empre­sa Ayala e Ingenieros Asociados, participaron activamente en la cumbre de Líderes del G20 -celebrada el 18 y 19 de junio en Los Cabos, Baja California­

al instalar tecnología de vanguardia dentro del Centro Internacional de Conven­ciones (CIC), con la finalidad de hacer de este evento un entorno sustentable de bajo impacto ambiental.

Dentro de las soluciones implementadas destaca el Campo Solar Fotovoltai­co de 250kW, un Sistema de Administración de Edificio (BMS) para control de HVAC, acceso e iluminación, equipo de alta eficiencia de distribución eléctrica, e iluminación LED controlada respecto a luz natural, por mencionar algunas.

La implementación de estos sistemas de energía solar permitirán una gene­ración de más de 430,000 kWh de energía al año, y por ende mitigará más de 5,700 toneladas de COz a lo largo de su vida útil. O

6 InTech

Presenta ABB celda demo de robots para la industria de alimentos y bebidas

ABB exhibió las soluciones integrales para las industrias alimenticia y de empaque y embala­je en ExpoPack. Su participación fue exponencial, ya que trajo a México dos de sus robots más innovadores: el IRB360 Flex Picker, el más rápido del mundo; y el IRB4600, especialista

en paletizado. Ambos se presentan en México, luego de su gran éxito en el Automation & Power World de Houston.

Carlos Aguirre, director de la división de DM de ABB en México, comentó que por su liderazgo en la tecnología de potencia y automatización, ABB tradicionalmente se ha asociado a industrias de manufactura como la automotriz por su liderazgo en robótica industrial y las utilities (como Pe-mex o CFE), en la generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica; sin embargo re­cientemente ha innovado en otros segmentos como el de alimentos y bebidas, particularmente en el rubro de eficiencia energética, a través de sus variadores de velocidad (drives) y motores. El portafolio de motores de ABB se ha ampliado en los ultimo s meses, constituyéndose en una de las I ofertas más atractivas, gracias a la fusión de Baldor al portafolio existente de ABB, aportando sus motores de alta eficiencia. O

www.intechmexico.com.mx Año 11 - Núm. 02 I lnTech México Automatización

"'" . COOPER Crouse-Hlnds

wW.crouse-hinds.com.mx

r-- . a] Presentan ITI Expo 2012

Ofrece industria de las TI nuevos modelos de negocio Participaron los fabricantes y distribuidores especializados en infraestructura, comunicaciones y redes; hardware-software, sistemas de energía, equipos, control y manejo de información, componentes y servicios, entre otros,

Por Erick Estrada

Empresas líderes en Tecnologías de la Información (TI) y Telecomunicaciones presentaron sus innovaciones, soluciones

y aplicaciones durante la primera edición de "lIT Expo 2012"; el acto se realizó en la ciudad de México por la iniciativa privada junto con asociaciones y representantes, que permitieron propiciar importantes alianzas en el sector.

Dicha feria se llevó a cabo durante tres días y congregó a los principales integrantes del sec­tor como: Rogelio Garza, director general de la Cámara Nacional de la Industria Electrónica de Telecomunicaciones y Tecnologías de la Informa­ción; Juan Alberto González Esparza, presidente del Consejo Directivo del AMITI; Jorge Buitrón Areola, presidente de Clúster de TI del estado de Querétaro; Guillermo Safa Barraza, director del Clúster de Software del estado de Nuevo León; Jorge Lerma, director comercial de la oficina de congresos de la Secretaría de Turismo del Distrito Federal y Jorge Arizmendi Velasco, presidente del Comité Organizador de lIT Expo,

En la ceremonia inaugural, Arizmendi Ve­lasco destacó que las TI son un pilar para las or­ganizaciones en México, ya que permiten un crecimiento de la industria. Además, el foro brin-

da a las empresas la oportunidad de encontrar soluciones, aplicaciones y nuevas tecnologías que permitan aumentar sus negocios.

En tanto, el presidente del consejo directivo del AMITI señaló que las TI tienen una importan­cia crítica en la agenda nacional. "Para la asocia­ción hay cuatro aspectos que son fundamentales para los empresarios nacionales. Generar nuevos servicios y productos, manejo de talento, reaccio­nar rápidamente a un entorno volátil y encontrar nuevas formas de hacer negocios".

Así, al combinar estos modelos de negocio con las tendencias en la industria de las TI, co­mo son: el cómputo en la nube, escenarios de in­teligencia de negocio, manejo de grandes datos y redes sociales; se genera una gran oportunidad para las empresas.

Destacó que otro aspecto es la unión de las empresas con las tecnologías, ya que en México el 95% del Producto Interno Bruto (PIE), está re­presentado por las Pequeñas y Medianas Empre­sas (PyMEs). Al respecto, Rogelio Garza, opinó que es un reto importante para el país hacer que la tecnología pueda ser adoptada en las PyMEs, para que puedan adoptar mayor cantidad de TI y así ser más productivas, pues son el principal empleador del país. o

Participaron en el corte inaugural el Sr. Jorge Lerma, Ing. Juan Alberto González Esparza, Ing. Guillermo Safa Barraza, Ing. Jorge Buitrón Areola, Lic. Jorge Arizmendi Velasco y Lic. Rogelio Garza.

a] Son la evolución de equipos anteriores

Lanza Fluke OptiFiber Pro y LinkRunner AT En un evento ante medios y representantes de importantes compañías, el segmento Networks de la empresa enseñó cómo sus dispositivos otorgan valor a los procesos productivos,

F luke, especialista en instrumentos empresa­riales para visualización de redes, presentó en México dos de sus más recientes solu­

ciones respecto al análisis de especificaciones de redes y equipos interconectados: OptiFiber Pro y LinkRunner AT.

El primero es un reflectómetro óptico en el dominio de tiempo (OTDR), que satisface las exi­gencias exclusivas de las infraestructuras de fibra óptica; mientras que el segundo se trata de un comprobador automático de redes que puede ser empleado para resolver problemas de conectivi­dad velozmente; al ser de fácil lectura permite documentar los resultados de la confirmación con sólo dos pulsaciones del teclado,

Sobre la puesta en el mercado nacional de ambos desarrollos, José Manuel Bonilla, director de Ventas de Fluke Networks México, explicó pa­ra Intech que el OptiFiber Pro es la evolución de su familia de dispositivos medidores de reflecto­metría en el dominio de tiempo, y que LinkRun­ner AT es el siguiente paso de otros equipos más simples que vendían para realizar diagnósticos de redes activas.

Actualmente en muchos de los procesos in­dustriales y sistemas de control de última gene­ración, en lugar de utilizar cables convencionales de cobre se empiezan a implementar líneas de par trenzado, puertos Ethernet o fibra óptica para la transferencia de datos rápida y eficiente, Por ello, señaló, "estos dos equipos represen­tan herramientas útiles en dichos escenarios, donde tenemos que mantener las fibras ópticas en óptimas condiciones para que las plantas industriales mantengan constantes sus proce­sos de producción".

Ambos equipos ya están disponibles en el mercado, tanto en venta directa con asesores como con distribuidores. O

8 InTech www.intechmexico.com.mx Año 11 - Núm. 02 I lnTech México Automatización

Seguridad I Por Ing. Herbert A. Espinoza Óscar Marin'

al NECESIDADES EN LA INDUSTRIA

~

DIAGNOSTICO Y MONITOREO PARA ELEMENTOS DEL CONTROL EN SISTEMAS DE SEGURIDAD Un dispositivo de supervisión para este tipo de sistemas puede tratarse de un simple relé o regulador

de una sola función, ya sea de inspección o parada de emergencia, hasta un avanzado controlador

que realice las tareas de múltiples re lés de seguridad.

Estudios recientes indican que 90 por ciento de los erro­res en máquinas ocurren a raíz del funcionamiento anormal de los componentes internos; no obstante, el mantenimiento correctivo del equipo es una práctica

costosa, que implica incluso paradas no programadas, y los da­ños provocados por las fallas generalmente toman más tiempo del normal para su compostura.

Es así que las actuales exigencias consideran cada vez más necesaria la utilización de sistemas de monitoreo y detección de fallas, de tal modo que no se interrumpa la producción por lapsos de tiempo prolongados.

En este sentido, la detección y diagnóstico exige el em­pleo de equipos adecuados, por lo que existe una variedad de dispositivos que pueden ser empleados para recolectar da­tos de proceso. Entre los parámetros más comunes a medir se resaltan los siguientes: tensión, corriente, velocidad, posi­ción, temperatura externa e interna y vibración.

Lo que es un hecho es que cuanto más sean los parámetros monitoreados, mayor será la información que puede extraer­se para tomar las mejores decisiones en un paro programado o no; sin embargo, existen algunos inconvenientes relacionados con la cantidad y tipos de elementos de diagnóstico y supervi­sión, entre los que pueden destacarse: costos, dificultad en la instalación y fallos en los mismos.

La misión de las máquinas y las instalaciones es producir de forma eficiente, económica y sin interrupciones. Es por ello que el valor de un diagnóstico acertado y accesible cuando el equipo se ha detenido de forma imprevista, es imprescindible. Los fabrican­tes necesitan una programación sencilla que requiera poco traba­jo y por su parte los operadores agradecen instrucciones claras e inequívocas para subsanar eficazmente los fallos .

InTech www.intechmexico.com.mx

NECESIDADES EN LA INDUSTRIA HMI' s; dispositivo de diagnóstico para los sistemas de control programables Existen equipos que ofrecen todo el paquete de funciones del con­cepto de diagnóstico. Si para una máquina la causa del fallo se emite en el display, en forma de mensajes de texto explicativo, en donde se proporciona al operador consejos sobre cómo reanudar la marcha de ésta en poco tiempo, desaparece la laboriosa búsqueda del error y se obtiene la solución más adecuada sin moverse de la máquina. Los dispositivos de diagnóstico ofrecen reducir aproximadamen­te SO por ciento el tiempo invertido en la eliminación del error.

QUE OFRECE EL MERCADO ACTUAL? Los proveedores ofrecen dispositivos de supervisión

electrónicos, de tensión o potencia activa; y los

sistemas de gestión complejos que se encargan del

conjunto de movimientos de numerosos servo ejes

físicamente separados.

Para la supervisión de parada de emergencia, puertas

protectoras, cortinas/rejas fotoeléctricas de seguridad,

mandos a dos manos y sistemas modulares, existen

soluciones rentables para cubrir desde cuatro

funciones, hasta instalaciones complejas y ramificadas,

las cuales utilizan sistemas de control programables

con interconexión descentralizada mediante de buses.

Año 11 - Núm. 02 IlnTech México Automatización

SENSORES MAGNÉTICOS DE PROXIMIDAD Los interruptores de este tipo supervisan la posición de dispo­sitivos de protección móviles. Existen sistemas que se utilizan en aplicaciones en las que la normatividad internacionale en seguridad en maquinaria exige un nivel de desempeño de se­guridad alta, cuando se genera mucha suciedad o si hay que cumplir la reglamentación de higiene estrictamente rigurosa. También se usan en aplicaciones que plantean problemas para un guiado preciso de puertas, que las someten a fuertes vibra­ciones y que requieren tolerancias altas de arranque.

SISTEMA DE PROTECCiÓN DE PUERTAS Todas las funciones en una sola herramienta es lo que ofrece el sistema de seguridad para la supervisión de puertas protec­toras, una combinación de electrónica y mecánica que permite conseguir la máxima categoría con un único dispositivo. ASÍ, brinda el bloqueo seguro con desbloqueo de alineación/auxi­liar y pulsador de parada de emergencia, de petición y de acuse como funciones adicionales.

La parada de emergencia integrada en los sistemas de se­guridad para la supervisión de puertas, permite prescindir de entradas; además, el sistema de protección se amplía cómoda­mente gracias a un pulsador de validación opcional.

RELÉS DE SEGURIDAD Con los dispositivos de seguridad compactos y de bajo costo se alcanzan cuotas máximas de rentabilidad. Mediante carcasas especialmente estrechas y numerosas funciones comprimidas en cada sistema, existen equipos que ofrecen funcionalidad en un ancho de montaje mínimo. Ahora se puede realizar la téc­nica de seguridad, en menos espacio, de forma flexible, más rá­pido y, por tanto, de manera eficiente.

Existen otros productos qHe combinan la experiencia de los dispositivos de seguridad electromecánicos con la excelencia de la electrónica moderna, y que permiten supervisar eficaz­mente desde una función de seguridad.

En este sentido, la ausencia de desgaste, la seguridad y una larga vida útil garantizan un funcionamiento rentable; además se puede reducir el volumen de cableado y vincular cómoda­mente mediante operadores lógicos.

AUTÓMATA PROGRAMABLE MODULAR En el caso de sistemas de control modulares se supervisan funciones orientadas a la seguridad y que desempeñan tareas estándar: centralizadas, en máquinas individuales indepen­dientes; descentralizados en instalaciones encadenadas y físi­camente ramificadas.

Las interfaces de comunicación con sistemas de bus de campo con el de bus seguro y con Ethernet facilitan la integra­ción rápida en la secuencia de control completa de una instala­ción. Además en la estructura de hardware modular se pueden configurar los componentes que se necesiten en función de los requisitos específicos de un proyecto.

Estos sistemas tienen la ventaja de utilizar bastidores con fuente de alimentación integrada, además de una unidad cen-

InTech México Automatización l AñO 11 . Núm. 02

I Seguridad

Standard Fieldbus or Ethernet

Bus connection

@,fety]J..!!.5 p. _-----1

Fibre optical up to 10 km.

IP67

with 24 VDC

tral CPU, conexión a buses de seguridad, módulos de entra­das/salidas digitales y analógicas, para funciones orientadas a la seguridad.

Módulos de entradas/salidas digitales y analógicas, para fun­dones de control estándar.

Módulos de comunicación para todos los buses de cam­po de seguridad.

BUSES DE CAMPO MULTI-PROTOCOLOS ¿Ya utiliza buses de campo y desea introducir y emitir datos de control relativos a la seguridad de forma descentralizada?

Los buses de campo de seguridad son la solución perfec­ta en información crítica; por ejemplo, cuando una persona entra en la zona peligrosa de una máquina, esta información

LA ELECCiÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE MANDO/

DIAGNÓSTICO ADECUADOS ES DETERMINANTE PARA

LA SEGURIDAD DE LAS PERSONAS Y LAS MÁQUINAS.

www.intechmexico.com.mx InTech

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I

Seguridad I

se debe transmitir sin restriccio­nes de forma inmediata. Es por ello que Ethernet, en tiempo real para la automa­tización completa, es una excelente opción. En el fu­turo se transmitirán todos los datos de control rele­vante, seguro y no seguro, mediante un único sistema, lo que permitirá interco­nectar máquinas com­pletas e instalaciones, que se basan en el pro­tocolo de comunica­ción llamado SafetyNet.

Para la comuni­cación a tiempo real en aplicaciones superdinámicas, por ejemplo, en instalaciones de lle­nado y embalaje, se utiliza la clase de velo­cidad RTFL (real time frame line) con tiempos de ciclo deterministas garantizados de 62,S ].ls y menos.

Para la comunicación en la clase de bus de campo y para la interconexión de células de producción individuales se utiliza la clase de velocidad RTFN con tiempos de procesamiento aproxi­mados de 1 m, que se ha concebido para la conexión de muchos dispositivos participantes y para extensiones de red grandes.

LAS VENTAJAS A PRIMERA VISTA Las redes seguras basadas en Ethernet para ambiente industrial ofrecen numerosas posibilidades al configurar casi cualquier to­pología de la red; los componentes de la infraestructura Ether­net engloban switches, cables y conectores, en tanto que los bus de seguridad tienen la función de conformar la infraestructura de las redes Ethernet. A su vez favorecen la creación de diferen­tes topologías y permiten aumentar la extensión y el rendimien­to de las mismas.

¿QUÉ BUSCA LA INDUSTRIA EN UN SISTEMA DE DIAGNÓSTICO Y MONITOREO PARA SEGURIDAD? • Productos fiables de alta calidad y perfectamente coordinados. • Que cumplan con todas las normas, homologaciones locales

e internacionales. • Ahorro en costos gracias a un montaje fácil y cómodo. • Proveedor fiable, con presencia en todo el mundo y con am­plios conocimientos sobre seguridad. • Diseño funcional y robusto para una larga vida útil.

¿QUÉ VENTAJAS PODEMOS OBTENER DE UN SISTEMA DE MONITOREO EN ELEMENTOS DE CONTROL EN SISTEMAS DE SEGURIDAD? • Compactos, fáciles de manejar, restablecimiento rápido de máquinas e instalaciones mediante mensajes de texto explica­tivo, hardware de calidad y claridad de lectura.

InTech www.intechmexico.com.mx

• Diseño ágil gracias a la pre-configuración de mensajes del sistema.

¿CON QUÉ ALTERNATIVAS CUENTA EL CLIENTE FINAL ANTE ESTA VENTAJA TECNOLÓGICA? Como solución completa para el diagnóstico, HMI diag ofrece to­do el paquete de funciones del concepto. Si se detiene una máqui­na, la causa del fallo se emite en el display en forma de mensajes de texto explicativo comprensible y proporciona al operador consejos sobre cómo reanudar la marcha de la máquina en poco tiempo.

Asimismo, desaparece la laboriosa búsqueda del error y se ob­tiene la solución más adecuada sin moverse de la máquina. El dis­positivo de diagnóstico HMI diag reduce aproximadamente SO por ciento el tiempo invertido en la eliminación del error.

Con Sistemas visu es posible manejar proyectos de envergadu­ra con diferentes controles lógicos programables (PLC), incluso de forma simultánea. El resultado es un alto grado de flexibilidad a la hora de seleccionar la tecnología de control de las instalaciones. HM1 apen le brinda la posibilidad de utilizar su propio software de visualización o uno instalado en la empresa en terminales táctiles de alta calidad. La instalación se ha verificado para una selección de progra­mas de visualización. - zenOn de COPA-DATA

- Web Studio de InduSoft - Movicon de Progea

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Funciona básicamente con cualquier software creado para Windows CE.net y el procesador Intel XScale. Con los dispo­sitivos se incluye un "5ystem Developer Kit" (SDK) (juego de desarrollo del sistema).

TENDENCIA TECNOLÓGICA En la tendencia en diagnóstico y monitoreo de señales se están utilizando los sistemas wireless que permiten realizar transmisio­nes inalámbricas en entornos industriales. El inalámbrico está in­tegrado en los dispositivos y permite la transmisión de señales sin necesidad de cables. El sistema wireless es la alternativa óptima en los casos en que la solu­ción cableada resulta muy compleja o imposible de realizar.

VENTAJAS DE LA TRANSMISiÓN INALÁMBRICA: • Libre accesibilidad en las tres dimensiones, con una flexibilidad le­jos de la que sería posible con una conexión por cable. • Técnica de transmisión especialmente estable. • Conexión inalámbrica continua de buena calidad gracias al nove­doso sistema de antenas. • Coexistencia con otros servicios inalámbricos mediante una ges­tión inteligente de las frecuencias. • No requiere licencia, uso de las bandas de frecuencia ISM abiertas a todo el mundo. • Facilidad de ampliación de la infraestructura existente, con la con­siguiente reducción del trabajo de configuración y de instalación.

INTEGRACiÓN DE SISTEMAS EXISTENTES Para integrar o actualizar los sistemas de monitoreo y diagnós­tico se deben especificar los siguientes parámetros, los cuales no son limitativos: Nivel de integración. Indicar los requerimientos para control, supervisión y monitoreo que. requiere la integración del siste­ma en general. Arquitectura del sistema. Hay que incluir los diagramas de interco­nexión de los métodos de control en operación, por ejemplo: PLC, SCADA, SCD, SCH o sistema de medición dedicado y el proceso total o parcial que monitorea. Capacidad de expansión. Es necesario indicar la cantidad de expan­sión para los diferentes tipos de módulos de entrada/salida, así como para memoria disponible; y disponibilidad de procesamiento para intercambio de infonnación y tamaño de mensajes. Comunicaciones. Se debe indicar el tipo de comunicación que se dispone, el cual puede ser radiofrecuencia, microondas, red física o una combinación. En caso de integración a otro sistema, se necesita citar los requeri­mientos de interconexión y comunicación.

SOPORTE TÉCNICO. Hay que saber la disponibilidad de representación y adquisición de asistencia técnica y de refacciones en México. o

*Los autores son ingenieros de servicio en Pilz de México.

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shuUerstock.com

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, ......... , ........................ .............................................. ........... ................. ......... .. ....................... .

En el entendido de que la seguridad en el entorno industrial se define como la libertad desde niveles inaceptables de riesgo, SIL es una medición funcional para mantener en activo la producción de las diferentes empresas; además es una garantía en seguridad, incluso un estándar internacional de mejores prácticas,

Para hacer referencia a la seguridad en sistemas instrumentados, primero es necesario aterrizar el riesgo que se tiene en las diferentes industrias y algunas de sus posibles soluciones y previsiones.

Es así que las actividades son peligrosas por: la naturaleza misma del trabajo; usan o generan gases/vapores/polvos combustibles; en el área de aplicación se genera presión o temperatura; el tipo de proceso es inestable durante su operación o reacción, y porque se maneja maquinaria.

De esta forma, aunado a condiciones no previstas, un "mal" diseño, una inadecuada ejecución del proyecto, una errónea selección de los componentes de la instalación y por baja calidad de los componentes, el riesgo se "incrementa".

No obstante, lo relacionado a la calidad de los mate­riales, tipo y selección de éstos, y otros aspectos en equi­pos, vuelven riesgosa la operación; el peligro se minimiza por medio de la implementación de prácticas correctas en la clasificación de controles de calidad estrictos, así como la aplicación de procedimientos de fabricación e instala­ción de acuerdo a recomendaciones reconocidas interna­cionalmente, NOMs.

En lo relacionado a condiciones originadas por la pro­pia operación o por el proceso mismo, se desarrollan so­luciones que involucran tanto hardware como software, para minimizar el riesgo inherente de la aplicación, ta­les cómo:

• Equipos: PLe' s e instrumentación de Seguridad • Técnicas: De protección en áreas clasificadas • Métodos de ejecución: Montaje y localización

de instrumentos • Métodos de Análisis: Análisis de Riesgo • Procedimientos: De implementación de la solución

Respecto a la operación de procesos y/o maquinaria, para mantener un nivel de seguridad satisfactorio, se debe realizar: análisis, valoración y evaluación del riesgo. Asimismo, para determinar el nivel de seguridad a implementar, se requiere: Procesos: SIL Manufactura: PL o Categoría

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¿Qué quiere decir SIL?

Literalmente, su traducción es nivel de integración de segu­ridad; sin embargo, en la aplicación es un valor o la proba­bilidad de que una función específica opere exitosamente si ocurre una demanda o acción.

Los valores de SIL (1 a 4) son derivados del análisis de riesgo; mientras éste sea mayor, medidas confiables de reducción deben ser implementadas y en consecuencia la máxima confiabilidad de los componentes usados debe ser considerada.

Fracción HWTolerante a fallas de Falla segura e O 1 e

<60% SIL 1 SIL2 SIL3 60% <90% SIL 2 SIL3 SIL4 90% <99% SIL3 SIL4 SIL4

,, 99% SIL3 SIL4 SIL4

Safety Integrated Level (SIL)

MODO DE DEMANDA BAJA- "PFD"

MODO DE DEMANDA ALTA/CONTINUA - "PFH" (Probabilidad de una falla peligrosa por hora)

SIL 1

4

Nivel SIL 1

4

Tablas: Festo

(La probabilidad de falla de operación es diseñada en función de la demanda)

' PFD' ~ 1O -2a, 10 -1

~ 10 -3a, 10 -2

~ 1O-4a < 1 0 -l

~ 10 -sa ' 10-4

~ 10 -2

~ 10 -3

~ 1O -4 ~ 10 -5

, lO ·1 ~ 10 -6 , 10 -s , 10 -2 ~ 10 -7 , 10 -6 , 10 -3 ~ 10 .8 <10 -7

, 10 -4 ~ 10 -9 < 10 -8

Fallas máximas aceptado del 515 Una falla peligrosa en 10 años Una falla peligrosa en 100 años Una falla peligrosa en 1,000 años Una falla peligrosa en 10,000 años

Número de fa llas en Demanda Factor de Reducción de Riesgo l enl0 lenl 00 1 en 100 1 en 1,000 1 en 1,000 1 en 10,000 1 en 10,000 1 en 100,000

Se reduce hasta 100 veces el riesgo Se reduce hasta 1,000 veces el riesgo Se reduce hasta 10,000 veces el riesgo Se reduce hasta 100,000 veces el riesgo

www.intechmexico.com.mx InTech

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Reducción de riesgo necesaria

Para Pepperl-Fuchs, durante el análisis de riesgo se deben identificar los peligros existentes, después es necesario deci­dir si se requiere una reducción de cada riesgo descrito, y en caso afirmativo se cuantificará mediante el uso de métodos de análisi5 que obtengan resultados en forma de un requisito SIL.

Un requisito SIL bajo significa que sólo es necesaria una reducción de riesgo igualmente baja, mientras que uno más alto (por ejemplo nivel 3) exige un grado supe­rior de reducción de riesgo . Existen varios procedimientos, normalmente asistidos por software para identificar riesgos y cuantificar cualquier reducción necesaria; el proceso de reconocimiento frecuentemente se realiza conjuntamente con el estudio del peligro e idoneidad de funcionamiento (Hazard and Operability Study, o HAZOP).

Entre los métodos normalmente utilizados para cuan­tificar la reducción de riesgo necesaria (evaluación SIL) se encuentran el gráfico de riesgo, el análisis de la capa de protección (Layer of Protection Analysis, o LOPA) y la ma­triz de riesgo.

Gráfica de riesgo

ese caso, el riesgo residual sería nulo puesto que en la prác­tica es poco realista esperar una situación semejante, sólo se puede conseguir un grado limitado de reducción con equi­pos de protección efectivos. Una reducción de riesgo insu­ficiente (el SIL del equipo de protección es inferior al SIL obligatorio) puede producir un riesgo residual intolerable.

A su vez, una baja de riesgo excesiva (el SIL del equipo de protección es superior al SIL obligatorio) probablemente ge­nerará una carga de trabajo innecesariamente superior que no se justifica. La información sobre cómo debe diseñarse el equipo de protección para obtener un grado específico de reducción de riesgo (es decir, un SIL específico) se puede consultar en las deter­minaciones internacionales de EN 61511 Y VDI/VDE 2180.

Es sumamente importante preguntarse por qué falla el equipo de protección, ya que sus requisitos de diseño pue­den derivarse de las respuestas obtenidas. Una investigación detallada pone de relieve que, en principio, existen dos ti­pos de fallos diferentes que pueden producir una avería en el equipo de protección: fallo sistemático y aleatorio. Es así que cuando se diseña un equipo de protección deben tenerse en cuenta adecuadamente la prevención de fallos, el control de éstos y la probabilidad para conseguir un grado específico de reducción de riesgo. Tener en cuenta únicamente la probabi­lidad no basta para cumplir un requisito SIL.

W3 W2 W1

~---"""'II 11 11 C= Consequence

parameter F= Exposure

-r..-~ 11 11 11 time parameter

p= Probability of avoiding the hazardous event

W= In the abgence of the SIF under consideration

Starting point for risk reduction estimation

Tabla: Pepperl-Fuchs

Implementación en reducción de riesgo El grado de reducción de riesgo que se consigue mediante el uso de equipos de protección depende del funcionamiento correcto de los mismos. Si es imposible que se produzca un fallo, se puede conseguir la eliminación total en cuestión. En

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BIIII

IIBII IIIIB

-= No safety requirements

a= No special safety requirements

b= A single SIF is not sufficient

1,2,3,4 = Safety integrity level

See1EC61S11-3 table 0.2

En realidad, el equipo de protección sólo puede con­seguir un SIL específico cuando tanto la estructura (redun­dancia, diagnóstico, diseño a prueba de fallos) como la probabilidad de fallos (PFD/PFH) cumplen los requisitos esti­pulados en la norma del SIL correspondiente.

Además, para la implementación de reducción de ries­go debe utilizarse un sistema FSM. Sólo de esta manera se puede estar seguro que los fallos sistemáticos se preven­drán en la medida necesaria.

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Expande los sistemas de control con módulos de E/S flexibles y remotos • La serie ADAM-61 OOEI soporta Ethernet/I P, mientras que la ADAM-61 OOPN soporta

protocolo PROFINET

• Topología Daisy Chain para cableado flexible

• Amplio rango de módulos de E/S con diversas funciones y características

• Utilidad baseada en web para la configuración de los módulos a través de Ethernet

• Múltiples opciones de montaje, incluyendo paredes, rieles DIN y uno sobre otro

ADAM-6117EI ADAM-6118EI ADAM-6150EI Módulo Ethernet/IP de 8 Módulo Ethernet/IP de 8 Módulo Ethernet/IP de canales aislados Ent rada canales Entrada de 15 canales analógica termopares Entrada/Salida Digi tal

www.advantech.com Ethe~

ADAM-6151 El ADAM-6160EI Módulo Ethernet/IP de , 6 Módulo EtherNet/IP de canales Entrada Digi tal 6 canales Salida de relé

ADAM-6156EI Módulo Ethernet/IP de ' 6 canales Sa lida Digital

Enabling an Intelligent Planet

Advantech Mexico Av. Baja California) 245 INT-704 Colonia Hipódromo Condesa, Delegación Cuauhtémoc, c.P. 06100 Distrito Federa 1, Mexico Phone: +52-55-6275-2777 E-mail: latam3@advantech.com

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Evaluar la seguridad funcional

Tanto el análisis de riesgo (requisito SIL) como el proceso de implementación de la medida de reducción deben eva­luarse adecuadamente. Llegados a este punto, hay que ha­cer hincapié de forma explícita en que todo el ciclo de vida de seguridad, incluida la documentación preceptiva, se debe procesar en el sistema FSM, el cual se utiliza para: evitar fa­llos sistemáticos; así como para garantizar la identificación y auditoría de todas las actividades y los resultados (documen­tos, hardware, software) que afectan a la reducción de riesgo.

Ejemplo de un índice SIL La industria química debe montarse otra planta de producción. Aquí, el procedimiento empleado para la fabricación determi­na su diseño, puesto que por principio, con la operación de una plataforma de dichas características puede originarse un peligro para las personas y el medio ambiente.

En este panorama deben considerarse los posibles riesgos y efectos y, dado el caso, hay que incorporarse al proyecto las medidas de protección adecuadas. Para contemplar los riesgos de seguridad que pueden originarse debido a la operación de la columna de separación, se realiza un análisis HAZOP (Hazard and Operability Study), y se integra el número mayor posible de los diferentes aspectos del riesgo de seguridad; la observación la realizan diversos expertos, tales como ingenieros químicos, de operación, en seguridad industrial, técnicos, personal operador y dirección de planta, etcétera.

Conjuntamente se realiza un análisis de peligros (ob­servación de fallos) donde a partir de los diferentes puntos de vista y de éste se deducen las medidas de protección y de corrección necesarias. De este estudio resulta una obser­vación de fallos, de la cual se representa aquí un extracto:

Como relevante para la seguridad se ha identificado el pun­to de medición de monitoreo de la presión en la cabeza de la columna (010) y el monitoreo de temperatura en el fondo de la columna (006). Se hizo especial hincapié en la presencia de una válvula de seguridad del monitoreo de presión. En com­binación con el gráfico para el cálculo del índice SIL necesario resultan las correspondientes clasificaciones en la columna de separación para el monitoreo de presión y temperatura.

Tipos de errores En un sistema instrumentado de seguridad se diferencia en­tre errores sistemáticos y aleatorios. Para poder cumplir un nivel SIL exigido, deben considerarse independientemente entre sí los dos tipos de error.

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Errores aleatorios: en el momento de la entrega no exis­ten errores aleatorios. Son el resultado de averías del hard­ware y se originan durante el funcionamiento. Además pueden consistir, por ejemplo en cortocircuito, interrupción y deriva de valores de un componente, entre otros.

La probabilidad de los errores y, con ella, el valor mismo de fallo es calculable. Se miden para los diferentes componentes de hardware de SIS. Los resultados obtenidos a partir de este cálculo se expresan mediante el valor PFD (average probability of failure on demand) y constituyen la base de cálculo para la determinación del índice SIL.

Errores sistemáticos: todos los dispositivos suministrados contienen errores sistemáticos en el momento de la entrega. Típicamente son de desarrollo o en el diseño o en la configuración; constituyen ejemplos de los mismos los errores de software, un dimensionamiento incorrecto, un diseño incorrecto del instrumento de medida. Los errores de software de los dispositivos representan la mayor parte de los sistemáticos. La consideración básica de software sistemático es que los errores en la programación también pueden originar un fallo en el proceso.

Errores de causa común: unos errores sistemáticos espe­ciales son los "de causa común". Son causados por factores externos como perturbaciones electromagnéticas (CEM) u otros medioambientales, como por ejemplo la temperatura o las solicitaciones mecánicas. Además, repercuten simultá­neamente sobre todos los componentes de un "Safety Instru­mented System" (sistema instrumentado de seguridad).

Los errores sistemáticos deben evitarse adoptando medi­das especiales durante la etapa de desarrollo. Forman parte de ellas, por ejemplo, los requisitos cualitativos que la norma lEC exige al proceso de desarrollo, al proceso de modificaciones y a la arquitectura de hardware/software del dispositivo.

SIL -por sus siglas en inglés, Safety

Integrity Lcvcl- es el nivel que indica

el grado de confianza (confiabilidad)

que un sistema encontrará con sus

características de seguridad.

SIL O (mínimo): "seguridad no requerida"

SIL 4 (máximo): " fail-safe"

El sistema FSM es un componente básico de la

seguridad funcional y es indispensable él la hora

de cumplir un requisito SIL.

Año 11 - Núm. 02 I lnTech México Automatización

Los fabricantes del dispositivo deben proporcionar los datos sobre la clasificación SIL en lo relativo a los errores sistemáticos. Por regla general, estos datos se incluyen en la declaración de conformidad de los distintos dispositivos. De­pendiendo del SIL, los datos se proporcionan también por mediación de certificados de organismos independientes ex­ternos como el TÜV o certificaciones de empresas especiali­zadas en ensayos como exida.

Estos datos no son valores para cálculos ulteriores sino que sólo proporcionan información sobre la clasificación SIL del dispositivo en lo relativo a los errores sistemáticos. Para poder satisfacer los requisitos exigidos en cuanto a errores sistemáticos para un SIL determinado (en caso de un SIL 3), debe dimensionarse convenientemente el SIS completo.

El modo de proceder más simple, en este caso, consiste en que todos los componentes tengan una clasificación SIL 3 para errores sistemáticos. Sin embargo, existe también la posibilidad de utilizar componentes SIL 2, si se han adoptado medidas que no permiten que se produzca un error sistemático en el nivel SIL 2. Si por ejemplo se han de utilizar instrumentos de medida de presión SIL 2 en un SIS SIL 3, deberá emplearse un software distinto del dispositivo.

Lo anterior se consigue, por ejemplo, empleando dos dispositivos distintos, a ser posible de distintos fabricantes. Puede considerarse también que hay redundancia diversificada cuando, en lugar de utilizar dispositivos distintos se emplean tecnologías distintas (siempre que sea posible), por ejemplo con un instrumento de medida de presión o de temperatura.

InTech México Automatización l AñO 11 - Núm. 02

¿A quién afecta la clasificación SIL?

En instalaciones que deben cumplir condiciones técni­cas de seguridad, las pa rtes implicadas es tán afectadas por diferentes motivos: • Operadores de instalaciones • Constructores de instalaciones

• Proveedores • Aseguradoras, autoridades

Dispositivos a emplearse con los diferentes SIL Para poder alcanzar un nivel (SIL 1-4), el SIS completo debe cumplir los requisitos para fallos sistemáticos (especialmente el software) y fallos aleatorios (hardware); por consiguiente, el resultado del cálculo del SIS completo debe atenerse al SIL requerido. En la práctica, esto depende principalmente del diseño conceptual de la instalación o del circuito de medición. Así, en una instalación SIL 3 pueden emplearse también dispositivos SIL 2, mientras que con dispositivos SIL 1 no se cumplen generalmente los requisitos. O

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Especiales , Por Intech

il El magno evento en Norteamérica

Reúne ABB tecnología de vanguardia en Automation & Power World 2012

El A&PW se consolidó como el foro ideal para que socios y clientes de la firma conocieran e interactuaran

con los responsables del éxito de ABB¡ con un récord de asistencia cercano a los

5 ¡ 000 visitantes,

A BB, líder en la fabricación de equipos eléctricos de alta, media y baja ten­sión, así como en el diseño, ingeniería

y construcción de subestaciones de poten­cia e instalaciones industriales y automatiza­ción de procesos, celebró a finales de abril, en Houston, Texas, el magno evento para clien­tes y socios de la firma en América del Norte: el Automation & Power World 2012.

Éste reunió la más amplia gama de tec­nologías en una misma exhibición, por me­dio de un Centro de Soluciones Temológicas que exhibió lo más representativo de cada una de las áreas de negocio de ABB, además de di­versos seminarios, más de 500 talleres técnicos de capacitación y sesiones plenarias de exper-

tos; paneles de discusión y casos de estudio reales basados en experiencias de los clientes, a partir de los cuales se muestra la forma de maximizar el desempeño de las operaciones industriales y fomentar la administración efi­ciente de la energía; un conjunto de las herra­mientas ideales para conocer e interactuar con los ejecutivos más importantes de la empresa.

Para presenciar todo lo anterior, cerca de 5,000 colegas de diferentes industrias y más de 50 países fueron partícipes de las activida­des que la firma con sede en Suiza preparó para proporcionar a los líderes empresaria­les e ingenieros un evento único pensado para facilitar a sus invitados el experimentar y aprender lo más nuevo en temologías de automatización y energía; al tiempo de in­crementar la rentabilidad de prácticamente cualquier negocio.

Soluciones tecnológicas para cada segmento de mercado

En una superficie de 130,000 metros cuadrados, el Centro de Soluciones Temológicas concen­tró miles de productos divididos en cada uno de los segmentos de negocio en que ABB se especializa: productos de medición, servicios de automatización de procesos, tecnologías de control, sistemas en baja tensión, y soluciones específicas para las industrias de pulpa y papel, minería y metales, petróleo, gas y petroquí­mica; energía solar y eólica, infraestructura de carga de vehículos eléctricos, software, trans­porte, agua, y sustentabilidad.

Otros segmentos fueron: Automatiza­ción, donde se ahondó en la forma de in­crementar la confiabilidad en los activos,

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Daniel Galicia, director general de ABB México.

eficiencia en las operaciones y seguridad; Au­tomatización Discreta y de Movimiento, que buscó promover aquellos productos que son usados como componentes en maquinaria y sistemas de automatización, así como los sis­temas electrónicos de potencia, motores y ge­neradores, y robots.

Del mismo modo, se proporcionó un espacio donde se integraron todos los pro­ductos necesarios para la transmisión, distri­bución y generación de electricidad, así como para asegurar el correcto desempeño y largo tiempo de vida para los productos, al tiempo que se instaló un pabellón para mostrar a los asistentes un conjunto de experiencias, inge­niería, productos y soporte para ayudar a los centros de datos a operar de forma más efi­ciente, segura y confiable.

Tal variedad de soluciones hizo honor al lema de este año, "Conectar, aprender, triun­far", el cual implicó que ABB facilitara a socios y clientes una experiencia personal y cercana con las herramientas del presente y futuro. O

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Artículo ~ Por Sebastián Huerta

Soluciones de medición y control de flujo para un correcto funcionamiento Los retardos en el proceso de medición implican errores; a más lentitud en la respuesta, más variación se registra, Para mantener una supervisión adecuada, es importante contar con un equipo que permita controlar el flujo y presión de agua, vapor y líquido,

El cálculo de caudales en agua, gases y químicos demanda el uso de herramientas que proporcio­nen a la industria soluciones correctas, confiables y de fácil aplicación. En el mercado existen equi­

pos novedosos que constituyen un avance técnico para el sector productivo y que vale la pena mencionar.

En el caso de la empresa Siemens, ésta presenta dife­rentes tipos de artefactos conocidos como flujómetros o caudalímetros, con los que se pretende tener un mejor desempeño en la medición y control de flujos dentro de los procesos de automatización.

Ultrasónicos para ................................................... ...

Canales Abiertos

Para esta modalidad, existen los productos SITRANS-L, mismos que están basados en valores, niveles y algoritmos matemáticos. Ello permite una monitorización constante del flujo dentro de canales, presas o acequias.

Para tal efecto, la firma tiene una amplia gama de productos e instrumentos, tales como el equipo compac­to SITRANS Probe LU, los transmisores MultiRangers, Hy­droranger, SITRANS LUCSOO, y un regulador ultrasónico de flujo de gran presión OCM III, que representan el uso de tecnología avanzada dentro de este ámbito.

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; .................... .............. .. .. ........ ....................... ... :

• I

Electromagnéticos ................................................................................ ..... ..... .

La función principal de estos instrumentos es medir el caudal de líquidos conductivos como el agua, sustancias químicas, alimentos, bebidas, lodos de minería con partículas magnéticas y pasta de papel.

Existen tres variantes de estos dispositivos, el de Campo continuo pulsante que cubre las áreas de aplicaciones habituales, el cual cuenta con una variedad de combi­naciones que penniten que el sistema modular se adapte a cualquier tarea. Está com­puesto de un sensor provisto de homologaciones ATEX y para aguas potables, brinda diversidad de material para electrodos y una precisión de medida de hasta 0.20 por ciento del flujo. También posee un transmisor con homologaciones PTB, comunica­ción HART, así como variantes estándar compactas y para montaje en bastidor.

Asimismo, integra un verificador avanzado para la realización de comple­jas pruebas de recepción y potencia. De esta manera, la herramienta comprue-

Año 11 Núm. 02 I lnTech México Automatización

ba las condiciones de funcionamiento del flujómetro y su concordancia con la información técnica. Este proceso se efectúa en un lapso de 15 minutos de modo automático.

Para el Campo alterno se requiere un potente caudalímetro que está compuesto por un transmisor SITRANS F M TRANSMAG 2 y un sensor SI­TRANS F M 91l/E, que representa la mejor opción para aplicaciones especia­les en la industria papelera y minera, como corriente pulsatoria, fluidos de baja conductividad y alto contenido en sólidos.

y en relación a la solución alimentada por batería SITRANS F M MAG 8000/SITRANS F M MAG 8000 CT otorga la flexibilidad de montar un flujó­metro para agua de alta fiabilidad prácticamente en cualquier lugar, sin pér­dida de precisión ni de potencia. Principalmente se utiliza en los sectores de extracción, distribución, cálculo de consumo y riego .

................ ........ ... ..... .................. .. ........... .. .......... ............. .................................. .

Coriolis .............•

Estos dispositivos calibran el caudal de masa directo de líquidos y gases, práctica­mente en cualquier aplicación, sin cálculo adicional. Es así que estos equipos multifunción ofrecen va-lores exactos de flujo de masa, caudal volumétrico, tempe­ratura, densidad y concentración.

Al igual que los caudalímetros electromagnéticos, los de Coriolis también están equipados con un sensor y un transmisor. En el primer componente, se caracterizan por un amplio rango de medición de 100:1, alta presión de hasta 0.10/0 del flujo y homologaciones ATEX para atmós­feras potencialmente explosivas. Mientras que el transmi­sor cuenta con distintos módulos de comunicación, tipos de caja y equiparaciones.

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Vortex .. .. ....................................................................... ............. .

También conocido como caudalímetro de torbellino, es­te artefacto es una solución global multifuncional con compensación de presión y temperatura integrada que ofrece una medición precisa del flujo de gases y líquidos.

De esta forma, el mercado cuenta con dos tipos de apa­ratos: la versión embriada que está disponible con transmi­sor simple o doble, y la "sándwich" que tiene un transmisor simple; no obstante, ambas poseen un sensor estándar, mientras que el sensor de presión se incluye sólo si el clien­te lo requiere.

Presión diferencial

Este es un sistema universal para líquidos, gases y vapores. Asimismo, garantiza resultados exactos incluso con grandes diámetros, altas temperaturas y presiones extremas.

En el sentido estricto, estos estranguladores son cau­dalímetros mecánicos normalizados según DIN EN ISO 5167, que se emplean para la medición de caudal de ma­sa o volumétrico. Los estranguladores SITRANS F O son indicados para gases, vapores y líquidos agresivos y no

agresivos. La fuerza efecti­va producida se localiza con un transmisor de presión di­ferencial SITRANS P delta P y se convierte en una señal de caudal proporcional.

Finalmente, para los cál­culos con un estrangulador según la norma DIN EN ISO 5167 es indispensable pre­sentar un formulario com­pleto y detallado. O

www.intechmexico.com.mx InTech 23

I

Artículo ~ Por Erick Estrada

a1 Suministro y gastos de energía

Para las industrias que emplean la automatización, siempre habrá variables de

entrada y salida que al oscilar provocan desviaciones que

afectan a la estabilidad y calidad de la producción,

24 InTech www.intechmexico.com.mx

Shutterstock

E principio de funcionamiento de toda válvula es que produ­ce un diferencial de presión; aunque desde otros puntos de vista puede ser considerada el antónimo de una bomba, pues 'stas levantan presión mientras las primeras la reducen (aun­que sea en una medida mínima).

La ecuación general que rige el comportamiento de un fluido no compresible que pasa por una válvula de control es la siguiente:

Q = cv~~P Donde, Q es el caudal medido en gpm (galones por minuto), Cv

es la capacidad inherente de la válvula, o caudal característico. t.P es la

Año 11 - Núm . 02 I lnTech México Automatización

• Software Gráfico • Disparos Personalizados

• Conectividad a Sensores • Conectividad a Actuadores

• Análisis de Señales • Almacenamiento Embebido

• Algoritmos de Control • Redes Industriales

• Temporización Personalizada • Sistemas de Expansión

La plataforma de hardware NI CompactRIO puede soportar sus

aplicaciones embebidas de medición y control, y lo hace de tal manera

que supera otros sistemas comerciales sin gastar su tiempo desarrollando

una solución personalizada. La amplia variedad de m~diciones de alta

calidad, complementadas con un diseño extremadamente robusto y

la habilidad de modificar el hardware al usar el software de desarrollo

gráfico de sistemas NI LabVIEW, le da todos los beneficios de la

personalización con la conveniencia de una plataforma comercial.

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'7NATIONAL " INSTRUMENTS'·

diferencia de presión entre la entrada y salida de la válvula medida en psi, y Y (gamma) es la gravedad específica del fluido (adimensional).

Las válvulas de control son un factor crucial para la automatización de los procesos industriales en su regulación, puesto que su función per­mite modificar el caudal de flujo y modificar el valor de la variable me­dida, al comportarse como un orificio de área continuamente móvil.

El interior del bucle de control tiene tanta importancia como el elemento primario, el transmisor y el control; en tanto la válvula de control se compone básicamente del cuerpo y del servomotor. En su interior se ubica el obturador y los asientos que están provistos por bridas para conectarse a la tubería.

El obturador realiza la función de control de paso del fluido y puede actuar en la dirección de su propio eje, o bien, tener un movi­miento rotativo. Éste se encuentra unido a un vástago que pasa me­diante la tapa del cuerpo y es accionado por el servomotor. El control del flujo en sistemas de potencia fluida es importante porque el ín­dice de movimiento de máquinas de accionamiento hidráulico de­pende del régimen del líquido presurizado; asimismo, pueden estar operadas manual, hidráulica, eléctrica o neumáticamente.

Tipos de válvulas

La industria que maneja procesos de forma automatizada emplea di­versos tipos de válvulas, pero dependen del cuerpo de diseño y movi­miento del obturador. Para aquellas que se mueven en la dirección de su propio eje se clasifican como: válvulas de globo, ángulo, tres vías, compuerta, jaula o Y, entre otras.

Las válvulas de globo pueden ser simples o de doble asiento y ob­turador equilibrado. En el primer caso es preciso un actuador de ma­yor tamaño, para que éste cierre en contra de la presión diferencial del proceso. Así son utilizadas cuando la fuerza del fluido es baja y se busca que las fugas en posición de cierre sean mínimas. Para efectuar un cierre estanco se puede realizar siempre que los obturadores estén provistos de una arandela de teflón.

Para la válvula de doble asiento la fuerza de desequilibrio desarrolla­do por la presión diferencial a través del obturador es menor que en la de simple asiento, motivo por el cual se emplean mayores tamaños en los equipos o cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial. En posición de cierre las fugas son mayores que en las de simple asiento.

En tanto, las válvulas en ángulo permiten obtener un flujo de caudal regular sin excesivas turbulencias y son adecuadas para dismi­nuir la erosión cuando esta es considerable por las características del fluido que vaporiza, para trabajar con grandes presiones diferenciales y para los fluidos que contiene sólidos en suspensión.

26 InTech www.intechmexico.com.mx

Otro tipo son utilizadas generalmente para mezclar fluidos, o derivar un flujo entre dos salidas, consideradas válvulas de tres vías, intervienen típicamente en el control de temperatura de intercambiadores de calor.

La válvula de jaula se representa en un obturador cilíndrico que se desliza con orificios adecuados a las características del caudal que se desee. Generalmente su desmontaje es fácil, además incorpora orifi­cios que permiten eliminar prácticamente el desequilibrio de las fuer­zas producidas por la presión diferencial que favorece la estabilidad de su funcionamiento. Por ello se emplea en equipos de gran tamaño o cuando se trabaja con una alta presión diferencial.

Una de las características que diferencian este tipo de mecanis­mos, es la resistencia que tiene la válvula a las vibraciones y al des­gaste. También su obturador puede disponer de aros de teflón que permiten un cierre hermético.

Mejora en las prueba

Aunque se considera que más del 60 por ciento de las válvulas de con­trol instaladas en la industria tienen problemas de rendimiento, la ma­yoría pueden corregirse sin quitar los equipos de la línea de proceso.

Durante años la industria ha reconocido el valor de los programas de eficiencia para el mantenimiento preventivo y predictivo. Esto per­mite generar ahorros de tiempo y costo si los problemas de la válvula de control, se detectan y corrigen a tiempo. Cómo sabemos el cuerpo de la válvula debe resistir la temperatura y la presión del fluido sin per­didas, tener un tamaño adecuado para el caudal que debe controlar y ser resistente a la erosión y corrosión producidas por el fluido. El cuer­po y las conexiones a la tubería (bridas o roscadas) están normalizados de acuerdo con las presiones y temperaturas de trabajo en las normas DIN y ANSI, entre otras.

Para que el fluido no escape mediante la tapa es necesario dispo­ner una caja de empaquetadura entre la tapa y el vástago. La empaque­tadura ideal debe ser elástica, tener un bajo coeficiente de rozamiento, ser químicamente inerte y ser un aislante eléctrico, con el fin de no formar un puente galvánico con el vástago que dé lugar a una corro­sión de partes de la válvula.

La empaquetadura que se utiliza normalmente es de teflón cuya tem­peratura máxima de servicio es de 220 centígrados. A mayor o menor va­lor es necesario emplear otro material o bien alejar la empaquetadura del cuerpo de la válvula para que se establezca así un gradiente de temperaturas entre el fluido y la estopa y esta última pueda trabajar satisfactoriamente.

El empaque normal no proporciona un sello perfecto para el fluido, sino que está compuesto de aros de teflón que son auto lubricantes y no necesitan engrase. Cuando el fluido y las condiciones de servicio no per­miten el empleo aislado de teflón se utiliza grafito en forma de filamento, laminado y cinta. En el caso de fluidos corrosivos, tóxicos, radiactivos, o muy valiosos hay que asegurar un cierre total en la estopada.

Partes internas

Como partes internas de la válvula se consideran las piezas metálicas desmontables que están en contacto directo con el fluido. Estas piezas son el vástago, la empaquetadura, el collarín de lubricación en el em­paque, los anillos de guía, el obturador y los asientos.

Año 11 - Núm. 02 I lnTech México Automatización

· · · . .

Como partes internas de la válvula se consideran las piezas metálicas desmontables que están en contacto directo con el fluido.

Hay que señalar que estos últimos constituyen el "corazón de la vál­vula" al controlar el caudal gracias al orificio de paso variable que for­man al variar su posición relativa, y que además tienen la misión de cerrar el paso del fluido. El obturador y los asientos se fabrican normal­mente en acero inoxidable porque este material es resistente a la corro­sión y a la erosión del fluido.

Cuando la velocidad del fluido es baja, pueden utilizarse PVC, fluorocarbonos y otros materiales blandos, solos o reforzados con fi­bras de vidrio o grafito. El obturador determina la característica de caudal de la válvula; es decir, la relación que existe entre la posición del obturador y el caudal de paso del fluido.

Control y hermeticidad Cada válvula de control debe diseñarse y seleccionarse para proveer una operación y control confiable a las condiciones de operación y di­seño especificadas. El dimensionamiento de una válvula de control ge-

neralmente debe basarse en ISA S75.01, que son las ecuaciones de flujo para dimensionar válvulas de control.

El fabricante debe seleccionar una válvula de control junto con su actuador, y evaluar cuidadosamente el requerimiento y los cálculos de capacidad de la válvula para todas las condiciones de operación. Las bases de cálculo y resultados deben ser mostradas por medio de cálcu­los en forma manual o por computadora.

La capacidad seleccionada de los internos de la válvula de con­trol Cv deben cumplir con lo siguiente: para una característica de igual porcentaje los internos deben operar al 95% de carrera a máxi­mo flujo en tanto para la característica lineal y de apertura rápida los internos su operación debe ser al 90 % a máximo flu jo.

Cuando se menciona 95 ó 90 por ciento, se refiere a la abertura que debe mostrar la válvula de control con el flu jo máximo. A la capacidad requerida Cv que cumpla con el criterio mencionado se le llama "Cv re­querida" a la capacidad Cv actual de la válvula se le llama "Cv seleccio­nada"; las aplicaciones específicas pueden requerir una capacidad Cv sobre dimensionada, lo cual debe ser especificado por el usuario.

Finalmente se tiene que tomar en cuenta el factor FP cuando la válvula de control se va a colocar entre reductores u otros acceso­rios, por lo que la Cv calculada debe ser corregida debido a la reduc­ción de capacidad de la válvula, de acuerdo con lo que se menciona en ISA S75.01. O

Gabinetes Hoffman de montaje en pared Un nuevo nivel de versatilidad

Pentair Technical Products (Hoffman) trae al mercado la más flexible oferta de gabinetes de montaje en pared, con disponibilidad local, amplia gama de tamaños y capacidad para hacer modificaciones. Cumplen con estándares internacionales de la industria.

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I

Especiales " Por Carlos Pazos'

al Para resolver las necesidades industriales

Monitoreo de condición de maquinaria rotativa para prevención de fallas Existe una relación causa­

efecto entre los modos de fallo posibles y los cam­

bios introducidos por el mismo en la vibración de la máquina rotativa. Cuando una avería co­mienza, ésta crece de forma in­cipiente, aunque sus síntomas suelen ser de baja intensidad. A medida que incrementa en im­portancia, el momento de la ave­ría y la consecuente parada se acercan, es así como los desper­fectos comienzan a visualizarse.

La integración de sistemas de monitoreo de condición de maquinaria puede ayudar a las empresas a evitar interrupcio­nes inesperadas, optimar el ren­dimiento de sus aparatos, así como reducir los tiempos de re­paración y costos de manteni­miento. Por ello implementar este tipo de herramientas requie­re de la medición de las variables involucradas con gran precisión y a altas tasas de muestreo.

Señales dinámicas como las vibraciones constituyen una de las variables más representati­vas en la falla de máquinas rota­tOrias¡ no obstante, además de éstas, se deben medir los pará­metros estáticos propias de cada equipo como temperatura, de­formaciones y presiones, de for­ma que utilizar un sistema de monitoreo de condición repre-

senta un gran reto al mezclar varios tipos de datos y exigir un alto grado de personalización.

Mantenimiento: clave de la rentabilidad El uso de estos sistemas impacta directamente en el incremento de ganancias, ya que las má­quinas se vuelven rentables, al tiempo que aumentan las pro­piedades de los productos y la confianza de los consumido­res, mediante técnicas de con­trol estadístico de calidad, que garantizan la línea continua y previene fallas críticas. Es por ello que el tiempo de reacción una vez que un problema em­pieza a manifestarse es esencial¡ en un panorama ideal, se averi­guará la condición de la maqui­naria en el momento justo en que ésta empieza a cambiar pa­ra que sea posible aplicar el cui­dado pertinente.

Cabe destacar que los costos asociados a éste fallo pueden ir desde la compra de refaccio­nes hasta un paro total en la lí­nea de producción. En el caso del mantenimiento correctivo, los costos aumentan en gran medida debido a que impli­can reparaciones complicadas o remplazos totales, mientras que al aplicar uno preventivo se incrementan por concepto de

28 InTech www.intechmexico.com.mx

Los equipos rotativos son la base de los procesos productivos, Si éstos se ven alterados por la inesperada avería de una máquina, las pérdidas originadas llegan

a ser cuantiosas y generar situaciones peligrosas que es necesario evitar,

Señales dinámicas como las vibraciones constituyen una de las variables

más representativas · en la falla de máquinas rotatorias

Año 11 - Núm. 02 I lnTech México Automatización

cremen tan por concepto de refacciones; el punto exacto en el que se debe trabajar es en el predictivo, ya que las reparaciones de menor costo y su aplicación toma menos tiempo.

Con el fin de obtener los parámetros necesarios para realizar es­te tipo de mantenimientos, es necesario efectuar mediciones que entreguen información valiosa sobre alarmas, tendencias, informes sobre desempeño y maximización de producción. Ello requiere sis­temas de adquisición de datos modulares con acondicionamiento de señal integrado que permitan personalización y alto grado de de­terminismo; esta plataforma de hardware debe ser sustentada por software de fácil integración y uso que brinde a los desarrolladores enfocarse en el problema a resolver.

En National Instruments, con el enfoque de "cambiar la for­ma como los ingenieros diseñan, generan prototipos y despliegan sistemas para aplicaciones embebidas, de mediciones y automati­zación", al utilizar el software de desarrollo gráfico de sistemas NI LabVIEW, en conjunto con la plataforma de hardware modular de

InTech México Automatización l AñO 11 - Núm. 02

alto desempeño NI RIO, personal de mantenimiento crea sistemas de monitoreo de condición de maquinaria de manera rápida y efi­ciente para reducir sus costos.

E! hardware y software de esta marca proveen una plataforma de monitoreo portátil, embebido y de pruebas con arquitecturas abier­tas para una amplia variedad de entradas de sensores y algoritmos de análisis compatibles con hardware existente y sistemas de con­trol. Un ejemplo de este tipo de integraciones es el sistema CR-VI­BRO, desarrollado por Global Energy Services. o

'Carlos Pazos es Ingeniero en Mecatrónica graduado del Tecnológi­

co de Monterrey Campus Ciudad de México. Inició su carrera profesio­

nal en National Instruments en el equipo de Ingeniería de Aplicaciones,

trabajando principalmente en aplicaciones relacionadas con control de

movimiento e inspección por visión artificial. Actualmente se encuentra

incorporado al equipo de Marketing Técnico como especialista en sistemas

embebidos de monitoreo y control.

Máquina Flexográfica Rotativa

www.intechmexico.com.mx InTech 29

I

Por Alberto Negrete y Carlos Charray, de Global Energy Services

al Para resolver las necesidades industriales

Monitorizado en continuo de vibraciones La vigilancia y análisis de las

vibraciones que las máqui­nas rotatorias producen, per­

mite aumentar la disponibilidad de las líneas de producción, redu­cir los costos de mantenimiento y el stock de almacén, además de mejorar la seguridad, higiene y ca­lidad final del producto.

Para que el mantenimien­to predictivo sea eficiente debe cumplir los siguientes requisitos:

• La medición de vibracio­nes debe ser precisa y fiable .

• Las condiciones de medida deben ser repetibles. Lo deseable es medir de manera permanen­te en condiciones normales de funcionamiento.

• El sistema debe ser capaz de establecer límites de aviso y fallo y actuar en consecuencia.

• Realizar un análisis en deta­lle tanto de las tendencias como de los espectros de vibración.

La implementación de estos sistemas

impacta directamente en el incremento de

ganancias, ya que las máquinas se vuelven

más productivas, al tiempo que se

aumenta la calidad de los productos y la confianza de los

consumidores.

CR-VIBRO Esta solución se basa en uno o más dispositivos NI Com­pactRIO ubicados en diferen­tes puntos de la planta que podrán monitorear las vibra­ciones comparándolas con los límites de alarma y fallo es­tablecidos para cada punto y que funcionan de forma inde­pendiente o en combinación con el software para PC desa­rrollado para dicho fin .

Asimismo, cuenta con di­ferentes configuraciones que permiten disponer de hasta 16 canales de vibración (por ca­da equipo CompactRIO) utili­zando hasta 4 tarjetas NI-9233. El sistema dispone de salidas analógicas configurables pro­porcionales al valor RMS de vi­bración, salidas digitales o de relés para la activación de alar­mas y entradas analógicas pa­ra medición de velocidad. Estas opciones permiten al CR-VI­BRO comunicarse con dispo­sitivos externos (tipo PLC) y ejecutar acciones de comando sobre las distintas máquinas.

Una vez configurado con los parámetros deseados, el CR-VIBRO será capaz de fun­cionar independientemente, al almacenar de forma interna históricos de las señales adqui­ridas para su posterior análisis en una PC. Esta información puede ser prácticamente ilimi­tada, ya que existe la posibili­dad de agregar una memoria USB para tal fun ción. Además, en caso de fallo en la alimen-

30 InTech www.intechmexico.com.mx

NATlONAlINSlRUMENlS

Diagrama CR-VIBRO

En el caso del mantenimiento correctivo, los costos aumentanen gran medida debido a que implican reparaciones complicadas

o remplazos totales, mientras que al aplicar uno preventivo se incrementan por concepto de refacciones.

tación del CompactRIO, al vol­ver ésta, el sistema continuará midiendo en las mismas con­diciones en que lo hacía antes del corte de alimentación.

Software CR-VIBRO El software CR-VIBRO permite gestionar hasta 16 sistemas Com­pactRIO distribuidos por plan­ta. La utilización de "variables compartidas" que ofrece Lab­VIEW hace posible intercambiar información entre aplicaciones desarrolladas en diferentes plata­formas: PC, Tiempo Real y FPGA,

lo que redunda en altas prestacio­nes del sistema.

El uso de dichas variables ha facilitado el desarrollo, y gracias al gestor de proyectos LabVIEW, éste es más claro y estructurado al poder ver rápidamente el có­digo creado para cada uno de los componentes del CR-VIBRO, lo que hace más fácil la compren­sión del conjunto. Para esta solu­ción, cuyo ámbito de utilización es el sector industrial, se ha de­sarrollado un software de fácil manejo que permite a cualquier operador, aún sin conocimien-

Año 11 - Núm. 02 I lnTech México Automatización

La vigilancia de las vibraciones permite:

• AUlllen tar la disponib il idad de las líneas

de p roducción. • Reducir los costos de manteni m iento

y el stock de almacén.

• Me jorar la seguridad e h igiene. • Me jo rar la ca lidad fi nal de l prod ucto.

tos previos en el campo de las vibraciones, configurar y operar el sistema. Con este software, el usuario será ca­paz de configurar parámetros generales y avanzados de adquisición de vibraciones.

Conclusión Global Energy Services (GES) desarrolló un sistema que se adapta a las necesidades industriales de monitorización de vibraciones en maquinaria rotativa. El CompactRIO, de National Instruments, garantiza un sistema fiable y robusto que puede funcionar de manera totalmente in­dependiente para adquirir y evaluar en tiempo real la vibración de las diferentes máquinas. La utilización de LabVIEW ha permitido integrar en un mismo proyecto todo el software desarrollado, independientemente de la plataforma de destino (Windows, Real Time o FPGA). o

NATIONAL INSTRUMENTS

Pantalla de configuración cRIO

El CompactRIO garantiza un sistema fiable y robusto que puede funcionar de manera independiente

para adquirir y evaluar en tiempo real la vibración de las diferentes máquinas.

~ Artículo ~ Por José Luis Salinas

al Clases, divisiones, zonas y grupos

Conceptos básicos para la clasificación de áreas con peligro de explosión

Más del 90 por ciento de las aplicaciones en procesos industriales son consideradas como áreas con peligro de explosión, En este sentido, debido a que las alternativas de buses de campo, incluida la

comunicación inalámbrica, se implementan en plantas de proceso, el conocimiento de la clasificación de

áreas es básico para la correcta ejecución de estas soluciones, por lo que el presente artículo aborda

este tema; incluye la parte de métodos de protección para tener el panorama más amplio del alcance y

requerimientos básicos en este tipo de herramientas,

32

En la mayoría de los procesos industriales (químicos, petroquímicos, petróleo y gas) se almacenan, generan y/o transportan sustan­cias peligrosas que al mezclarse con el aire,

en concentraciones adecuadas, generan una atmósfe­ra con peligro de explosión. Con la presencia de una fuente de energía (térmica o eléctrica) es que se pro­ducen las igniciones.

La presencia de este tipo de atmósferas es lo que se considera como "áreas peligrosas" o "con peligro de explosión", y es así, que al estar en las plantas de proceso se hace necesario tomar medidas para impedir que surjan igniciones.

El primer paso para minimizar los riesgos de operar plantas con peligro de explosión es delimitar o recono­cer el área por sus condiciones de operación, y así deter-

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minar el peligro o riesgo. De aquí surge el concepto de "Clasificar el Área", el cual proporciona las característi­cas de exposición y las condiciones de inseguridad por el uso o manejo de algún tipo de combustible.

Defininiendo las áreas

Para que ocurra una ignición deben estar presentes:

• Combustible

• Oxígeno • Fuente de energía

Las tres condiciones arriba indicadas son conoci­das como "Triángulo de Explosión", y tomando en cuenta esto, es que se clasifica el área, que por defi­nición se entiende como: una localización peligrosa es una que contiene (o probablemente puede con­tener) una concentración inflamable de gas, vapor o cualquier otro combustible donde una fuente de energía eléctrica o térmica lo suficientemente eleva­da puede causar una "ignición".

La clasificación de un área está definida por el tipo de material, el riesgo y los límites.

y por definición:

Una planta se clasifica de acuerdo con: • La naturaleza de la atmósfera explosiva

• Clasificación de gas • Temperatura de ignición

• Probabilidad de que exista la atmósfera explosiva • Clasificación de área

Año 11 - Núm. 02 IlnTech México Automatización

COMBUSTIBLE GAS, VAPOR O POLVO

TRIÁNGULO DE LA EXPLOSiÓN

Como es de suponer, los instrumentos de campo que van a ser usados en áreas con peligro de explosión de­ben contar con la aprobación debida, por lo que estos equipos a su vez se clasifican de acuerdo con:

La máxima energía que pueden producir Grupo de aparato

• Su máxima temperatura superficial Clasificación de temperatura

Con la base de clasificar un área y su consecuente peli­gro, se desarrollan equipos (instrumentación de cam­po) que cumplan con ciertos requisitos para que no provoquen ignición, aún en la presencia de la mez­cla explosiva, tomando como base los tres siguientes principios de protección:

• Contención Segregación Prevención

Estos tres principios son la base de los métodos de protección usados en aplicaciones de áreas con pe­ligro de explosión, podemos encontrar los métodos más comúnmente usados en la industria y son:

Contención Segregación Prevención

A prueba de explosión Purga/presurización Seguridad intrínseca

Una vez definidos los aspectos de mayor relevancia es necesario puntualizar en dos temas principales;

InTech México Automatización l AñO 11 - Núm. 02

cómo se clasifica un área y los principios básicos de los métodos de protección:

Áreas clasificadas:

Las cuales se definen por:

La naturaleza del peligro La forma del combustible

División Clase

El gas representativo Grupo • La temperatura superficial Clase de temperatura

La forma de cómo se puede presentar el combusti­ble está dividido en:

Clase 1 En forma de Gases o Vapores • Clase II En forma de Polvos Combustibles

Clase III Fibras y volátiles

(NEC 500-5) (NEC 500-6) (NEC 500-7)

La naturaleza del peligro está dividía en dos divisiones, las cuales son:

" - Mezcla explosiva probable en operación normal

División 1 - Mezcla explosiva probable en reparación, manto o fugas

- Mezcla existente probable como consecuencia de averías del equipo y hace que el equipo se convierta en fuente de ignición

&;;::;:¡:;;:,r.,¡:;¡:r.n

- Mezcla explosiva existente confinada en contenedores

División 2 - Las concentraciones se previenen mediante ventilación mecánica positiva

- Área adyacente a División 1

El grupo define el tipo de combustible, por lo que tenemos como combustibles representativos

Grupo A - Acetileno

Grupo B - Hidrógeno

Grupo e - Etileno

Grupo O - Propano

Grupo E - Polvo metálico

Grupo F - Polvo de Carbón

Grupo G - Harina, Grano, Almidón

Sin Grupo para Fibras/ Voláti les

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NEC 500-3 (a)

NEC 500-3 (a)

NEC 500-3 (a)

NEC 500-3 (a)

NEC 500-3 (b)

NEC 500-3 (b)

NEC 500-3 (b)

NEC 500-3 (b)

InTech 33

I

34 InTech

y la clase de temperatura está definida por:

Ti- 450°C 842°F

T2 - 300°C 572°F

T2A - 280°C 536°F

T2B - 260°C 500°F

T2C - 230°C 446°F

T2D - 215°C 419°F

T3 - 200°C 392°F

T3A - 180°C 356°F

T3B - 165°C 329°F

T3C - 160°C 320°F

T4- 135°C 275°F

T5 - 100°C 212°F

T6 - 85°C 185°F

Una vez definidas las condiciones que se presentan en un área clasificada lo que sigue es determinar la clasi­ficación de área, por lo que se puede encontrar las si­guientes relaciones directas para clasificar un área:

Clase 1, cuyos Grupos representativos son: A, B, C y D. Esto como definición para gases o vapores.

• Clase II cuyos Grupos representativos son: E, F Y G. Definido para polvos .

Clase III, en este caso la clase no cuenta con grupos.

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Una clasificación de área que se puede encontrar en casi cualquier aplicación en la industria es:

• Clase 1, División 1, Grupos C y D.

Por definición y límites, después de División 1, se clasificaría el área como:

• Clase 1, División 2, Grupos C y D.

Lo anterior tomando como base lo indicado en la NFPA 70 (ó NEC). De la misma manera se encuen­tran estas definiciones en la NOM-001-SEDE 2005.

Sin embargo, existen otras dos formas de clasifi­car un área con peligro de explosión y están definidas por la NEC, en el artículo 505, y por la lEC 60079. La primera hace una relación entre Clases y Zonas, para cubrir el requerimiento de la lEC; en este caso la clasi­ficación por divisiones se ve sustituida por el concepto de "Zonas", la cual por definición tiene 3 niveles, esto es, Zona O, Zona 1 y Zona 2, cuyas definiciones son:

Clase 1, Zona 0- [NEC 505.5(B)(1)] Mezcla explosiva existe continuamente o permanente. Mezcla explosiva existe por largos periodos de tiempo.

Clase 1, Zona 1 - [NEC 505.5(B)(2)] Mezcla explosiva probablemente presente en ope­ración nonnal.

• Mezcla explosiva comúnmente presente durante reparación, mantenimiento o fugas. Averías del equipo y área que es adyacente a Zona O.

Clase 1, Zona 2 - [NEC 505.5(B)(3)] Mezcla explosiva improbablemente presente en operación normal.

• Mezcla explosiva existente por periodos de tiem­po cortos, las concentraciones se previenen mediante ventilación mecánica y área que es ad­yacente a Zona 1.

Los grupos pertenecientes a esta clasificación de área están definidos como sigue:

Grupo 1 - Metano (solo minas) Grupo I1C - Acetileno + Hidrógeno Grupo I1B - Etileno Grupo I1A - Propano

NEC 505.6* NEC 505.6(A)(1)

NEC 505.6(A)(2)

NEC 505.6(A)(3)

Dado que existen diferentes métodos para clasificar un área y con el propósito de armonizar las calcificacio­nes con los métodos de protección, es que se realizan comparaciones con la finalidad de llegar a una armoni­zación en la implementación de los métodos de protec­ción, por lo que llegamos a las siguientes comparaciones:

Año 11 - Núm. 02 IlnTech México Automatización

Comparación entre naturaleza del peligro:

Método Zonas Zona O

Zona 1

Zona 2

Método Divtslones

División 1

División 2

La tabla arriba aplica sólo si los métodos de protección empleados son acep­tados por la clasificación de área, en caso contrario no aplica la comparación y armonización del método de calcificación/protección.

Para el caso de los gases representativos, la siguiente comparación aplica:

HA

IIB

HC

Método Divisiones (Grupo)

Grupo D

Grupo C

Grupos A y B

Cabe mencionar que básicamente existen dos bases de requerimiento y orga­nización que norman la solicitud de clasificar un área, estas son OSHA, en EUA, y ATEX, para la comunidad europea; en el caso de México existe el requerimien­to por la STPS y para ello se utilizan las normas NOM y NMX.

Por sí solo, el requerimiento de clasificar un área no cumple con el objetivo de proteger una instalación, para lo cual cualquier equipo que va a ser instala­do en una zona clasificada debe contar con un certificado que garantice que fue diseñado, fabricado y probado de acuerdo con los requerimientos de los están­dares, para lo cual existen entidades con reconocimiento internacional que pro­porcionan este tipo de acreditaciones, entre las cuales se encuentran:

UL, FMy CSA. • En América En Europa TÜV, PTB y KEMA, por mencionar algunos.

Con lo anterior completamos los requerimientos para proteger áreas con pe­ligro de explosión, los cuales se resumen de la siguiente manera:

Área Clasificada:

Método de protección usado:

Certificación

Clasificación de Área:

Área Clasificada:

Método de protección usado:

Certificación:

NOt.ma,tiVldad PQr DMsiones Clase 1, División 1, Grupos A al D

A prueba de Explosión

UL Normatividad por Zonas

Zona O, Grupo IIC, T6

Seguridad Intrínseca EEx "ia"

ATEX/ KEMA

36 InTech www.intechmexico.com.mx

Se indican los certificados y las entidades que los emiten ya que los estándares, dependiendo de la re­gión aplicada, tienen diferentes requerimientos de prueba y/o verificación. Por mencionar algunos, es­tá el caso de los sistemas de presurización para Divi­sión 1, el requerimiento es de intercambiar 4 veces el volumen de aire y para Zona 1, el requerimiento es intercambiar el volumen de aire 5 veces, así como el volumen de aire desplazado.

Como conclusión, en aplicaciones de control de procesos es indispensable la interpretación de la cla­sificación de área, para que posterior a esto se puedan seleccionar los instrumentos de campo adecuados para la solución y tener en cuenta los certificados de cada uno de los componentes de la solución para su verificación. Tomar en consideración qué estándar se está utilizando para la clasificación de área para sa­ber la procedencia del certificado y así evaluar la so­lución completa.

Considerando que para buses de campo como Foundation Fieldbus y Profibus PA existen dos alter­nativas de solución, éstas pueden ser Seguridad in­trínseca o A prueba de explosión; el primer método está basado en el principio de limitación de energía y el segundo es del tipo de protección mecánico. La verificación tiene diferentes requerimientos: para el caso de un bus de campo no sólo incluye el méto­do de protección sino también la implementación del mismo bus.

Para el caso de comunicación Wireless también se debe observar el método de protección para su cum­plimiento, la instalación es la parte fundamental de la aplicación por lo que adicional al cumplimiento de los enlaces de comunicación se debe cumplir con el método de protección.

Para concluir el presente artículo, se recuerda que en la próxima edición de nuestro Máximo Evento que es la ISA ExpoControl 2012 se tendrá el primer foro del comité de Buses de Campo y Comunicación Wireless, siendo el tema a exponer y debatir la Co­municación Wireless, donde se expondrán las carac­terísticas principales de las dos soluciones disponibles en el mercado, siendo estas Wireless HART y Wireless ISAlOO.lla, adicional a las generalidades de comuni­cación Wireless para el control y/o monitoreo de pro­cesos industriales, esperamos verlos en este evento. O

* José Luis Salinas

Director Comité de Buses de Campo y

Comunicación Wireless

044 55 5401 2061

ISA Sección México

jose.salinas@mx.festo.com

Año 11 - Núm . o2 11nTeCh México Automatización

I;\MéxiCO ., ~ Sección Central Setting the Standard/or Automation'"

CAPACIT ACiÓN ISAMéxico2012

CURSOS MENSUALES 2012 INSTRUCTORES

Instrumentación Analítica Ing. Uriel Villavicencio Torres

Seguridad en Redes Industriales

Áreas Clasificadas y Métodos de Protección Ing. José Luis Salinas

Herramientas Técnicas Útiles Ing. Alberto Rosas Casas

en la Administración del Mantenimiento M. En C. Gustavo Monroy Sánchez

Instrumentación Básica de Procesos Industriales M. En C. / CCST Armando Morales Sánchez

Administración de Proyectos Ing. Jorge Rosas Vázquez de Instrumentación y Control de Procesos

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Examen de Certificación de Técnico en Sistemas de Control Nivel I (CCST) Proctor de ISA USA

Control de Calderas Ing. Vicente Villalpando Camacho

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Curso Expo Control Socio ISA: $4,700.00 + IVA NO Socio ISA: $9,000.00 + IVA

Curso de Certificación Propedéutico $8,960.00 + IVA Examen de Certificación $5,000.00 + IVA

Curso Taller Workshop Socio ISA: $5,600.00 + IVA NO Socio ISA: $11,600.00 + IVA

Nota: *Nos reservamos el derecho de cancelación. ··Sujeto a cambios sin previo aviso.

FECHA PROGRAMADA

04,05 Y 06 de Julio del 2012

12, 13 Y 14 de Septiembre del 2012

26,27 Y 28 de Septiembre del 2012

10, 11 Y 12 de Octubre del 2012

24,25 Y 26 de Octubre del 2012

07,08 y 09 de Noviembre del 2012

27,28,29 Y 30 de Agosto del 2012

31 de Agosto del 2012

29,30y31 de Agosto del 2012

29, 30 Y 31 de Agosto del 2012

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www.isomex.org e-moil: enrique.perez@isamex.org

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.~ ,

34A EDICION

EXPOCONTROL REINVENTANDO LA AUTOMATIZACiÓN

rocinadores oficia les:

dress+Hauser m Peop!eforProcessAutomalion

, I

l Seguridad a Por Ing. Eduardo Mota Sánchez*

11 Para comprender y aplicar valores de desempeño ...... . ...... ..... .. ... ....... ......... ..... ... ..... ........ .. .......... ....................... ......... ... ..... .... ... ...... ... .. ..... ..

En el ámbito de la seguridad funcional estamos obligados a enfrentarnos

a diversos retos; entre ellos, entender el ciclo de vida de un SIS (Sistema Instrumentado de Seguridad) y comprender la gama de conceptos y abreviaturas que la seguridad funcional maneja, El presente artículo intenta aclarar algunas de

las principales concepciones y acrónimos que se extienden por este campo,

40 InTech www.intechmexico.com.mx Año 11 - Núm. 02 IlnTech México Automatización

... ' ... .. ... .. ... ......... ..................... .................................. .. .............. .

Normas basadas en desempeño El estándar IEC61511 es una norma basada en el desempe­ño. Desgraciadamente está lejos de ser una receta de cocina con los ingredientes secretos y las cantidades exactas para alcanzar la seguridad en planta. Es prácticamente imposible hacer una norma prescriptiva para la amplia gama de pro­cesos de la industria, ninguna instalación es igual a otra y nunca una plataforma de extracción de crudo es exactamen­te la misma, y si éste fuera el caso, cabe la posibilidad de que el entorno en donde estas plantas se encuentran sea tan di­ferente que llegue a manejar riesgos totalmente distintos, y por ende a tratar la seguridad de manera desigual.

Derivado de lo anterior, en la norma IEC615 11 se solicita en primer lugar hacer un análisis de procesos e identificar los peligros, posteriormente se requiere evaluar los riesgos, identificar o implementar las capas de protección y deter­minar si es necesaria la implementación de un SIS para al­canzar el riesgo tolerable.

Si como resultado de las etapas anteriores se determi­na implementar un SIS, será necesario determinar el SIL (Nivel de Integridad de Seguridad) de cada PIS (Función Instrumentada de Seguridad). Así, se puede decir que una PIS es como un lazo de control, pero está enfocado a pre­venir un riesgo específico. La FIS estará formada por un sensor, un controlador y un elemento final, siendo la PIS la única a la cual se le asigna o asocia con un SIL.

Disponibilidad, PFD Y RRF Hablar de SIL es hacer referencia a una medida de desem­peño enfocada a la seguridad; es decir, la manera en la que una PIS se va a compor.tar cuando a ésta se le solicite actuar (modo bajo demanda). ¿Funcionará la PIS? ¿No funcionará?, desde el punto de vista de la seguridad, el lazo de seguridad tiene sólo dos opciones: funciona o no, por ende, su desem­peño puede ser analizado desde estos dos puntos de vista. Apoyémonos en la tabla 1 para realizar este análisis:

Tabla 1:

Requisitos

de desempeño

para los niveles de

integridad de seguridad

Modo Demanda

SIL

4

3

2

1

O

Probabilidad de Falla en demanda

(PFD)

~ .00001 a < .0001

~ .0001 a < .001

~ .001 a < .01

~.Ola < .l

InTech México Automatización l AñO 11 - Núm, 02

Ahora, si se elije el caso deseado para una PIS, ésta fun­ciona adecuadamente cuando le es requerido, la medida en la que la PIS es exitosa o efectiva se encuentra en la co­lumna denominada Disponibilidad de Seguridad. Así, por ejemplo, si se requiere implementar una PIS SIL 1, signi­ficará que todos los elementos que integran la PIS (sensor, controlador, elemento final) deberán ejecutar exitosamente su función en conjunto el 90% de las veces como mínimo. Por otro lado, si el requerimiento es un SIL 3 para la PIS, sig­nificará que su diseño garantiza como mínimo una efectivi­dad del 99.9% y como máximo del 99.99%.

Para la mayoría de las personas es fácil entender es­te valor de desempeño; sin embargo, este término causa mucha confusión y por ende no es el usado por el están­dar. Esto se debe a que el significado de "disponibilidad" existe para casi cualquier objeto; una computadora, una planta, incluso para un sistema de control se puede tener disponibilidad, y ésta nada tiene que ver con un SIL o el término Disponibilidad de Seguridad.

La normatividad IEC61511 maneja el término PFD (Probabilidad de Falla bajo Demanda), que no es otra co­sa que el desempeño de la FIS analizado desde el punto de vista de que la PIS falle o no actúe cuando se le de­mande. De esta forma se tiene que para una PIS SIL 2 el rango de probabilidad de que falle o de que no sea efecti­va será del 0.01 al 0.00l.

Finalmente, el término RRF (Factor de Reducción de Riesgo) es la medida de reducción de riesgo asociada al des­empeño de la FIS. Dado un determinado desempeño de la PIS existirá una medida en la que el riesgo será reducido. El RRF es el inverso de la PFD, por lo que para una PIS SIL 2 se tendrá un RRF de 100 como mínimo, o puede interpre­tarse que el riesgo será reducido 100 veces o en dos órdenes de magnitud. Debido a que el riesgo está dado en términos de frecuencia y consecuencia, la reducción de riesgo asociada a cierto SIL se obtiene minimizando la frecuencia del evento,

Factor de Reducción Disponibilidad

de Riesgo (l/PFD) de Seguridad

(100-(PFDx100))

> 10,000 a ~ 100,000 > 99.99 a ~ 99.999 .

> 1,000 a ~ 10,000 > 99.9 a ~ 99.99

> 100 a ~ 1,000 > 99 a ~ 99.9

> 10 a ~ 100 > 90a~99

Control (N/A)

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I ~ ¡ I

i

l Seguridad i

42

si por ejemplo, se tiene un riesgo igual a $1

millón de pérdidas/año y si éste no es un riesgo acep­table para la empresa, es posible implementar una FIS SIL 1 con un RRF de 10 como mínimo que afecte directamente la ocurrencia del evento para de esta manera obtener un riesgo igual a $1 millón de pérdidas/lO años, probable­mente este sea ya un valor de riesgo aceptable.

Esta reducción de riesgo no significa que nuestra planta estará segura por los próximos 10 años, libre de un accidente que pudiera causar $1 millón de pérdidas; de hecho, el accidente pudiera ocurrir en el primer día de operaciones de la planta. ¿Cuál es entonces el benefi­cio que se obtiene? Aunque éste no resulta del todo claro, aquí se están manejando únicamente probabilidades y de­finitivamente, el segundo caso tiene una menor probabi­lidad de ocurrencia, y por lo tanto la planta tiene menor riesgo o es más segura.

Confiabilidad, MTBF, MTIF Y MTIR Muchas veces se preguntan, ¿en realidad es necesario tener un SIS completamente independiente del Siste­ma Básico de Control de Proceso (BPCS)? En el estándar internacional IEC61511 no se encuentra algún reque­rimiento tajante en este sentido; sin embargo, en di­ferentes puntos se hace mención que la separación de sistemas es altamente recomendable. Uno de los argu­mentos más fuertes para recomendar esta separación es el que un BPCS y un SIS trabajan y fallan de una manera diferente. El Sistema de Control trabaja de forma conti­nua, mientras que un SIS puede operar continuamente y más comúnmente bajo demanda.

Por otro lado, un sistema de control falla de una sola manera, causando interrupciones en el proceso y en oca­siones pudiendo causar condiciones peligrosas o una de­manda para un SIS; en tanto que el Sistema de Seguridad tiene dos formas de falla: segura y peligrosa, siendo en­tonces importante la manera en la que un SIS falla. De he­cho el valor relacionado con el desempeño de la FIS es su Probabilidad de Falla bajo Demanda. Las fallas son trata-

InTech www.intechmexico.com.mx

das por una rama de la ingeniería llamada Confiabilidad. Así, la tasa de fallas (A) se define como la cantidad de

fallas por unidad de tiempo. En el ámbito de la confiabi­lidad, las unidades comunes para A son fallas /millones de horas; sin embargo, la mayoría prefiere el recíproco de la tasa de fallas, tiempo medio entre fallas (MTBF) que uti­liza unidades en años.

Aquí surgen diversos términos de confiabilidad, co­mo el MTTF (tiempo medio para fallar), utilizado pa­ra elementos que se reemplazan, no que se reparan; por ejemplo un foco tendrá MTTF, mientras que un Automó­vil MTBE Algunos podrán argumentar que el MTBF pude ser una combinación de MTTF más un MTTR (tiempo me­dio para reparación), es válido este punto de vista y se cae en cuenta que el MTBF y el MTTF serán valores muy simi­lares ya que éstos son manejados comúnmente en años mientras que el MTTR se considera en horas, ya que este tiempo, como su nombre lo indica, es el necesario para realizar la reparación del elemento.

Fallas seguras y fallas peligrosas Dentro de los modos de Falla para un sistema de Seguri­dad se encuentran las Seguras y las Peligrosas.

Suponiendo una válvula de corte, ésta tiene el objeti­vo de interrumpir el flujo de gas hacia determinada área de proceso. La posición normal de esta válvula es abierta; sin embargo, por diferentes factores, tales como la hume­dad o la temperatura, a la cual la válvula se encuentra, se tendrán fallas aleatorias, así que de repente, la válvula fa­llará en algún momento y se cerrará, impidiendo que el gas llegue al área de proceso. Éste es el típico ejemplo de una falla segura, no hay implicaciones de seguridad, sólo de producción, tiempo y dinero que se pierde al no poder mantener el proceso en operación.

Ahora, al imaginar esta misma válvula, pero en este ca­so, se ha quedado pegada por estar la mayor parte del tiem­po en la posición de abierta, aquí hay una implicación de seguridad muy importante; primero, el usuario no sabe que la válvula se ha pegado, y segundo, es probable que no se dé cuenta de esta situación sino hasta que requiera cerrarla por una cuestión de seguridad, la falla peligrosa es el equi­valente a quedarse sin frenos en un automóvil.

De esta forma se puede tener un \pUdOS y un ADangerus' fallas seguras y fallas peligrosas respectivamente. Las fallas seguras y peligrosas tienen una clasificación adicional; detectadas y no detectadas. Existirá la posibilidad de encontrar fallas en los sistemas a través de diagnósticos y pruebas, las cuales advertirán ante cualquier anomalía o impedimento del sistema para ejecutar la función de seguridad, ayudando a tomar acciones y reparar un elemento antes de que exista una demanda, garantizando de esta forma que, cuando la demanda exista el sistema ejecutará la función. Por ende, los diagnósticos y las pruebas pueden elevar el nivel de desempeño de la FIS. A continuación contaremos con:

Año 11 - Núm, 02 I lnTech México Automatización

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ASO ' Asu ' Aoo y Aou Fallas (seguras detectadas y seguras no detectadas) y Fallas (peligrosas detectadas y peligrosas no detectadas).Cuando se observa la fórmula simplificada para el cálculo de PFD para una arquitectura sencilla (1001) es visible que éstas contemplan únicamente las fallas peligrosas no detectadas Aou' la magnitud de este tipo de fallas se ve afectada directamente por la cantidad de Diagnósticos con que se cuenten y adicionalmente la fórmula para el calculo también contempla el Intervalo de Pruebas (IT) que realicemos a la PIS.

Es aquí cuando las pruebas toman gran importancia, ya que si por ejemplo por razones operacionales del proce­so sólo se tendrá la posibilidad de probar la función cada 4 años, este factor impactará en la PFD y obligará al diseña­dor a utilizar equipos de mucha mayor calidad con mejores valores de tasas de falla y/o implementar redundancia pa­ra mejorar estos valores, incrementando los costes del SISo

En tanto para una FIS que maneja un intervalo de pruebas de un año, o seis meses, con equipos convencio­nales, se podrán alcanzar valores de PFD requeridos. Un punto importante es no olvidar que cuando se diseña el sistema se debe tomar en cuenta un valor de intervalo de pruebas real, y una vez asignado para realizar los cálculos y el diseño de la FIS, este intervalo se debe respetar a lo largo de la vida útil del SIS; si un sistema no se prueba en el intervalo especificado para tal fin, se estará cayendo en una violación de seguridad y no se cumplirá con los va­lores de PFD requeridos.

InTech México Automatización l AñO 11 - Núm. 02

Por otro lado, al preguntar ¿para qué se utilizan las fallas seguras si ya se ha calculado el SIL? La ~ nos ayuda con el cálculo de disparos en Falso MITFsPUriOUS' valor que también es fundamental en el diseño de un SIS, ya que mientras el valor de PFD habla del desempeño de la PIS en cuanto a Seguridad, un MTIF Spudous hablará de los disparos en falso o interrupciones en el proceso que se tendrán debido a una falla aleatoria en la PIS. Las interrupciones al proceso son importantes debido a cuestiones económicas, pero también lo son desde el punto de vista de la seguridad, una buena cantidad de accidentes han ocurrido en el arranque, tras un paro de planta no deseado.

PFD Y MTIFsPu<iOUS ambos valores deben ser claramen­te especificados para que durante el diseño de la PIS se to­men las consideraciones necesarias. Para la definición del SIL el valor comúnmente utilizado es PFD, mientras que para los disparos en falso se utiliza MTIFsPU,iOUS. La arqui­tectura y el nivel de redundancia para cada FIS depende de estos dos valores, lo que significa que se podrá encon­trar una PIS redundante SIL 1, la cual requiere de redun­dancia no por el requerimiento de Seguridad, sino por el requerimiento de disparos en Falso. O se podrán diseñar arquitecturas triplicadas para cumplir con valores altos de seguridad como SIL 3 Y valores bajos de disparos en falso.

Hay que recordar que lo más importante es la Seguridad, pero inmediatamente se tiene la producción como segunda prioridad. Actualmente se requieren procesos seguros pero que cumplan con el requerimiento de bajos disparos en Falso, con la finalidad de cumplir con los objetivos de producción. o

• Sobre el autor: Ing. Eduardo Mota Sánchez CFSp, S84 SFS Consultor Técnico para Seguridad de Procesos Rockwell Automation Director del Comité de Seguridad ISA Sección Central México

. ................... .. .......... .. .. ..... .. .... ..... ... .. .

www.intechmexico.com.mx InTech 43

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www.intechmexico.com.mx InTech 45

Por Sebastián Huerta

al Dentro de las instalaciones de Canacintra

Continúa ISA Sección Central México sus cursos de capacitación

"Instrumentación Básica de Procesos

Industriales" fue el seminario que contó con mayor

participación.

En "Análisis, Diseño y Ejecución de Sistemas Instrumentados de Seguridad", los ingenieros reforzaron conceptos generales sobre la

instalación, validación, y mantenimiento de un SIS.

Ingenieros participantes de "Análisis, Diseño y Ejecución de Sistemas Instrumentados de Seguridad".

I ngenieros de diversas partes del país siguen preparándose con cursos de actualización y adiestramiento; en esta ocasión, del 28 al 30 de marzo se llevó a cabo el seminario "Análisis, Diseño y Ejecución de Sistemas Ins­trumentados de Seguridad" (SIS), mismo en el que los participantes cono­

cieron conceptos generales sobre riesgo, evaluación, instalación, validación, y mantenimiento de un SISo Otros temas tratados por el Comité de Seguridad de ISA fueron el diseño, ingeniería, y operación del sistema.

Instrumentación

Por otro lado, la capacitación impartida por el M. en C. Armando Morales, "Instru­mentación Básica de Procesos Industriales", se efectuó del 11 al 13 de abril, por medio del cual los ingenieros asistentes tuvieron la oportunidad de conocer las variables más importantes, las principales características y aplicaciones de la instrumentación.

Asimismo, se trataron diferentes aspectos en relación con el tema central, como exactitud y precisión, errores de medición, calibración, y hojas de es-

46 InTech www.intechmexico.com.mx

pecificación de instrumentos. Cabe mencionar que este curso es la base del propedéutico para la certificación CCST nivel 1.

Válvulas

Finalmente, "Dimensionamiento, Selección y Espe­cificación de Válvulas de Control", fue el curso que el M. en I. Gerardo Villegas Pacheco dirigió. En éste se abarcaron las particularidades de los mencionados dispositivos como su clasificación, cálculo de control método ISA para líquidos, gas y vapor, así como la predicción de ruido aerodinámico. o

El método de control ISA fue uno de los temas que se comentaron en el curso

de Válvulas de Control.

Año 11 - Núm o2 11nTeCh México Automatización

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