a.- fundamentación teórica. sistemas
TRANSCRIPT
A.- Fundamentación teórica.
Sistemas:
Es una serie de componentes que actúan en conjunto para cumplir un
determinado objetivo. Un sistema no está limitado a objetos físicos. Éste concepto de
sistema puede aplicarse a fenómenos dinámicos abstractos, en conclusión,el término
sistema hay que interpretarlo como referido a sistemas físicos, biológicos,
económicos y otros. (Ingeniería de Control Moderna, por: K. Ogata, pag 3)
Sistemas de Control:
Un Sistema de Control, es la interconexión de componentes que satisfacen una
función de salida deseada, a través del comportamiento de la función de entrada.
(Ingenieria de Control Moderna, por: K. Ogata, pag 3)
Los Sistemas de Control se encuentran en gran cantidad en todos los sectores
de la industria, tales como, Control de calidad de los productos manufacturados,
Lineas de ensamble Automático, Control de Máquinas y Herramientas, Tecnología
Espacial y Sistemas de Armas, Control de Computadoras, Sistemas de transporte y
otros.
Los Sistemas de Control ejercen poderosa influencia sobre cada faceta de la
vida moderna. En el sentido más amplio, un sistema de control es cualquier
interconexión de componentes que satisfacen una función deseada.
La parte de un sistema que va a ser controlada se denomina planta o proceso.
Esta parte es afectada por las señales aplicadas, llamadas entradas, y produce señales
de interés particular, llamadas salidas. (Manual de la Empresa Resilin)
Tipos de Sistemas de Control:
Sistemas de Control de Lazo Abierto:
Es una señal de entrada que se aplica al controlador, cuya salida actúa como
señal actuante, ésta señal controla el proceso de tal forma que la variable controlada,
se desempeña de acuerdo con estándares preestablecidos .
En los casos simples, el controlador puede ser un amplificador, unión
mecánica, filtro u otro elemento de control. En los casos más complejos el
controlador puede ser una computadora tal como un microprocesador. Dado a la
simplicidad y economía de los sistemas de control en lazo abierto, se les encuentra
en muchas aplicaciones no críticas.
En los sistemas de control de lazo abierto, la salida ni se mide ni sé
retroalimenta para compararla con la entrada, por lo tanto, para cada entrada de
referencia corresponde a una condición de operación fija. En presencia de
perturbaciones, un sistema de control de lazo abierto solo se puede utilizar si la
relación entre la entrada y la salida es conocida, por lo tanto estos sistemas no son
sistemas de control retroalimentado.(Ingeniería de Control Moderno por: K. Ogata,
pag 5)
Sistemas de Control de Lazo Cerrado:
Este sistema es conocido también como sistema de control retroalimentado,
donde el control retroalimentado es una operación que en presencia de
perturbaciones, tiende a reducir la diferencia entre la salida de un sistema y alguna
entrada de referencia, realizando sobre la base de ésta diferencia. Los sistemas de
control de referencia no están limitados al campo de la ingeniería, también se les
puede encontrar en áreas diferentes a ella.
Lo que hace falta para que un sistema de control de lazo abierto sea más
exacto y más adaptable, es una conexión o una retroalimentación desde la salida hacia
la entrada del sistema. Para obtener un sistema de control más exacto, la señal
controlada debe ser realimentada y comparada con la entrada de referencia y él debe
enviar una señal de actuante proporcional a la diferencia de la entrada y la salida a
través del sistema para corregir el error. Un sistema con una o más trayectorias de
realimentación como el que se acaba de describir se denomina sistema de lazo
cerrado.(Ingeniería de Control Moderno por: K. Ogata,pag: 4)
Ventajas de los Sistemas de control de Lazo Cerrado:
Una de las ventajas de los sistemas de control de lazos cerrados es que el uso
de retroalimentación hace que la respuesta del sistema sea relativamente insensible a
perturbaciones externas y a variaciones internas de parámetros del sistema. De éste
modo, es posible utilizar componentes relativamente imprecisos y económicos, y
lograr la exactitud de control requerida en determinada planta, cosa que seria
imposible en un sistema de control de lazo abierto.
En los sistemas de lazo cerrado, la estabilidad es un problema importante, por
su tendencia a sobrecorregir errores que pueden producir oscilaciones de amplitud
constante o variable. Los sistemas de control de lazo cerrado generalmente tienen un
mayor costo y potencia.(Ingeniería de Control Moderno,por: K. Ogata, pag: 4)
Ventajas de los Sistemas de Control de Lazo Abierto:
Desde el punto de vista de la estabilidad, en el sistema de control de lazo
abierto es más fácil de lograr, ya que en él, la estabilidad no constituye un problema
importante. Para los sistemas cuya estabilidad es conocida previamente y en los que
no hay perturbaciones, es preferible y recomendable utilizar éstos sistemas.
Para reducir la potencia requerida por un sistema, cuando sea posible, es
conveniente utilizar un sistema de control de lazo abierto. Por lo general, resulta
menos costoso una combinación adecuada de controles de lazo cerrado y abierto,
lográndose un comportamiento general satisfactorio.(Ingeniería de Control Moderno,
por: K. Ogata, pag: 4)
Clasificación de los Sistemas de Control:
Sistemas de Control Lineales:
En un sistema de control lineal se aplica el principio de superposición. El principio de
superposición establece que la respuesta producida por la aplicación simultánea de
dos funciones excitadoras distintas, es la suma de dos respuestas a diversas entradas,
se puede calcular tratando una entrada a la vez, y añadiendo o sumando los
resultados. Éste es el principio que permite elaborar soluciones complicadas de las
ecuaciones diferenciales lineales partiendo de soluciones simples, lo que implica que
el sistema de superposición es válido.(Ingeniería de Control Moderno por: K. Ogata)
Tipos de Sistemas de Controles Lineales:
Sistemas Lineales Invariantes en el Tiempo y Sistemas Lineales Variables en
el Tiempo:
Los sistemas dinámicos que son lineales y están construidos por componentes
concentrados lineales e Invariantes en el tiempo, pueden describirse por ecuaciones
diferenciales lineales. Estos sistemas reciben el nombre de Sistemas Lineales
Invariantes en el Tiempo.
Los sistemas representados por ecuaciones diferenciales cuyos coeficientes
son funciones del tiempo, reciben el nombre de Sistemas Lineales Variables en el
Tiempo.(Ingeniería de Control Moderno por: K. Ogata)
Sistemas de Controles no Lineales:
Un sistema es no lineal si no se le aplica el principio de superposición. Así,
para un sistema no lineal, no se puede calcular la respuesta a dos entradas,
determinando una a la vez y sumando los resultados.
Un estudio cuidadoso de los sistemas físicos indican, que aún los
denominados sistemas lineales, son realmente lineales solamente en rango de
operación restringido.
En general, los procedimientos para hallar soluciones a problemas de sistemas
no lineales, son extremos complicados. Debido a ésta dificultad matemática inherente
a los sistemas no lineales, a menudo se encuentra necesario introducir sistemas
lineales equivalentes, para reemplazar los no lineales. Estos sistemas lineales
equivalentes, son válidos solamente en un rango restringido de operación. Una vez
conseguida la aproximación de un sistema no lineal por medio de un modelo
matemático lineal, se pueden aplicar herramientas lineales para su análisis y
diseño.(Ingeniería de Control Moderno, por K. Ogata)
Linealización de Sistemas no Lineales:
En Ingeniería de Control, la operación normal del sistema puede darse
alrededor de un punto de equilibrio, se puede considerar a las señales como pequeñas
señales alrededor del equilibrio, sin embargo, sí el sistema. Funciona en las
proximidades de un punto de equilibrio, y si las señales incluidas son pequeñas, es
posible aproximar los sistemas no lineales, considerando dentro de un rango de
operaciones no limitado.(Ingeniería de Control Moderno por: K. Ogata)
SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO (DCS)
Concepto: Es un sistema constituido por una serie de elementos
fundamentales en su operación, como lo son el Hardware y el Software acompañado
por un conjunto de microprocesadores, que permiten la recepción de un conjunto de
señales de los equipos que llevan a cabo un proceso productivo determinado. Estos
microprocesadores se distribuyen de forma estratégica y están conectados entre si a
través de un canal de transferencia de datos en tiempo real.
El sistema de control distribuido está conformado por:
• Controladores: Son dispositivos que están integrados a los diferentes
procesos de la planta, de donde salen y llegan las ordenes de control del
proceso correspondiente. Este se encarga de ejecutar la acción de control
dirigido por: los comandos u ordenes emitidos en la sala de control. Cada
sistema de la planta o proceso esta conectado a un controlador en particular.
• Red de Comunicación Distribuida: Es el medio por donde viajan los datos y
donde se conectan los controladores y otros dispositivos del sistema
distribuido. El DCS presenta doble línea de comunicación de datos (sistema
redundante), debido a que si una falla se tiene respaldo de otra que puede
perfectamente realizar el trabajo.
• Consola: Es el componente del DCS que esta integrado por el monitor,
teclado e impresora desde donde se realiza las actividades de configuración,
monitoreo y modificación de los procesos de la planta. Además existen
consolas dedicadas a mantener archivos históricos donde se guardan los
datos de la variables resultantes de los procesos a lo largo del tiempo.
En el proceso de control de la calidad del producto se evalúa continuamente a
través del laboratorio de control de calidad, el cual garantiza que determinado
producto cumpla con los altos niveles de calidad y exigencia del mercado.
Debido a la importancia de la información suministrada del proceso
productivo a través del DCS para realizar las actividades de administración,
planificación y control de rendimiento operativo de la planta, se lleva a cabo un
diseño lógico del flujo de información de la planta que permite aumentar el
desempeño del proceso productivo. (Manual de la Empresa Resilin)
Arquitectura del Sistema
Descripción general del MOD 300
El sistema MOD 300 es una plataforma de automatización expandible y
actualizable. Esta consiste en uno o más subsistemas que pueden ser distribuidos de
ambas formas, funcionalmente y geográficamente. Elementos comunes de
“Hardware”, “Software” y comunicación hacen del MOD 300 la escogencia correcta
para la automatización de unidades de proceso pequeños o una facilidad para
industrias completas.
La llave de la flexibilidad y la potencia del MOD 300 reside en la arquitectura
del sistema. La arquitectura define como diferentes equipos y elementos del software
son combinados para proveer los diferentes distintivos del sistema. Los métodos
usados para conectar esos elementos determinan que tan bien un sistema será capaz
de adaptarse a los cambios de una tecnología. Dada la proporción a la cual la
tecnología de la computación esta cambiando, esto se convierte en algo crítico en lo
relacionado al costo de ciclo de vida asociado con la compra, instalación y
mantenimiento del sistema de automatización.(Manual de la Empresa Resilin)
1.1.- Estructura del “Software”
Cada nodo del MOD 300 tiene una estructura idéntica de “Software”. En el
centro de la estructura esta la base de datos local. Alrededor de la base de datos está
una base de datos administradora residente (Database Manager-DBMS). El tercer
estrato son los programas de aplicación que ejecutan el control, despliegues o
funciones relacionadas al sistema.
Dependiendo del tipo de nodo, hay diferentes aplicaciones e información
presente. La estructura del Software no cambia, de tal forma que un módulo de
control tiene exactamente la misma base de datos administradora que una consola.
Como se observa en la siguiente figura.
Figura XX. Estructura Administradora de la Base de Datos
(DBMS)
Un módulo de control puede usar la aplicación de Funciones de Control
Configurable (CCF-Configurable Control Funtions) para configurar funciones de
control tradicionales. En este caso la base de datos local contiene todas las variables
del proceso y las funciones de control que son parte del módulo de control. El
paquete de aplicación CCF aceza diferentes valores deseables (“Setpoint”) y las
mediciones a través de la Base Administradora de Datos.
El proceso que esta siendo controlado en este ejemplo puede incluir un
programa de arranque automático, implementando un lenguaje de Control Taylor
(TCL - Taylor Control Lenguaje). En este caso el programa estaría escrito usando
DBMS
DATA
APLICACIÓN
varios nombres de identificación (Tags) definidos en los puntos de control por el
CCF. La Base Administradora de Datos local acezará la información requerida y
cambia cualquier valor deseado u otro parámetro, como sea requerido por el
programa de arranque en TCL.
Durante el proceso de arranque pueden haber identificadores o elementos de
otros controladores que pueden ser coordinados. Estos identificadores son referidos
en el programa TCL en la misma forma de los identificadores locales. La Base
Administradora de Datos obtiene la información requerida y cambia los parámetros
en cualquier lugar del sistema. En efecto el programa de arranque en TCL hasta
podría ser cargado en otro nodo y haría las mismas funciones sin ninguna
modificación.
Cada DBMS tiene la habilidad de accesar información de cualquier parte del
sistema. Los usuarios y hasta los programas de aplicación no tienen que hacer una
distinción si la información es local o remota.
Servicios del DBMS
Usando los servicios del DBMS provee un método consistente para que todos
los programas de aplicación interactuen con la información. En un sistema de tiempo
real, es critico que la interacción con la base de datos sea tan rápida y eficiente como
sea posible. Por esta razón, diferentes métodos de acceso de información DBMS
están disponibles.
Programas de Control
El MOD 300 integra tres estrategias de control poderosas para proporcionar
flexibilidad en la automatización de una gran variedad de aplicaciones de control de
procesos. Las estrategias de control incluyen, una forma fácil de uso, lenguaje
estructurado de bloques idealmente adecuados para aplicaciones de control continuo,
un lenguaje programable diseñando para control por carga o secuencial, y lógica en
escalera para ejecutar “Interlocking” a una velocidad y otras funciones de lógica de
control.
Para satisfacer un rango de requerimientos, los usuarios del MOD 300 pueden
escoger el lenguaje de control Taylor (TCL). Todas las tres técnicas de control
pueden ser combinadas y ejecutadas en cualquier nodo. A través de la Base
Administradora de Datos, estas herramientas tienen acceso a cualquier parámetro de
información dentro del sistema. Este acceso es logrado por medio de; nombres de
identificación de los lazos de control, y los lazos de elementos y mediciones de
entrada, independientemente de donde estas aplicaciones estén corriendo. La
habilidad, para mezclar y combinar diversas estrategias de control en el mismo
equipo es una facilidad del sistema MOD 300.
Todos los tres lenguajes de control son respaldados como parte del esquema
de los controladores redundantes. Si un controlador falla, todas estas funcionen,
incluyendo CCF, TCL, TLL, son transferidos sin causar ninguna perturbación al
controlador de respaldo sin ninguna interrupción en el proceso. La selección de una
estrategia de control es también del tipo Entrada/Salida (I/O) usada.
Programas de Aplicación
El MOD 300 incluye paquetes de aplicación estándares y habilidad para
integrar aplicación de paquetes hechas. Aplicaciones estándar incluyen servicios de
reportes, registros de información histórica, control estadístico de procesos (SPC),
construcción de despliegues, registros de alarmas y eventos. Una gran variedad de
paquetes de aplicación y paquetes industriales están disponibles incluyendo
programas especiales de otros fabricantes que corren en una variedad de sistemas
operativos estándar.
Programas de Interfaces
El poder del DBMS y del servicio de mensajes Taylor (TMS Taylor Message
Services) permite que el sistema MOD 300 enlace las funciones de las computadoras
de planta y controladores programables, y no justamente efectuar interfases con ellos.
Computadoras de planta pueden requerir información del MOD 300 simplemente
haciendo referencia al mismo nombre de identificación. Debido a la estructura de
relación de la Base de Datos MOD 300, la localidad del “Tag” no es requerido.
El MOD 300 proporciona un desempeño superior para enlazar funciones
administradoras de procesos y producción a través del uso del “Taylor Menssage
Services”. TMS está disponible a través de una gran variedad de plataformas de
información popular. Esto proporciona una consistente combinación de funciones a
través de estas plataformas que simplifica la integración de equipos múltiples de otros
vendedores.(Manual de la Empresa Resilin)
1.2.- Estructura del “Hardware”
El sistema MOD 300 consiste de dos tipos de equipos: el multibus industrial
estándar y el subsistema controlador. Teniendo sólo dos tipos de equipos reduce los
costos de soportes del sistema tales como repuestos y entrenamiento. Los dos tipos de
equipos están diseñado para ejecutar ciertas capacidades dentro del sistema, pero sus
funciones y operaciones particulares son definidas por el software usado.
Subsistema Multibus
El sistema Multibus es también llamado Turbo Nodo y utiliza los estándares
industriales IEEE 769. El archivo de la tarjeta Multibus puede soportar aplicaciones
especificas agregando el tipo de módulos apropiados para un fin determinado.
Un sistema Multibus puede soportar muchas funciones. Dependiendo de los
requerimientos del sistema. Muchas de las funciones pueden ser, un Subsistema
multibus simple, o un subsistema completo. Ya que estos subsistemas pueden ser
dedicados a ejecutar una simple función. Esta flexibilidad permite que el sistema
combine los requerimientos de control presentes y futuros. La capacidad de
multifunción también permite que el tamaño físico del sistema y el precio de todo el
sistema sea reducido.
Flexibilidad de pequeños Sistemas.
Un subsistema multibus simple puede ser una función completa, y un sistema
MOD 300 completamente expandible. Esto proporciona la flexibilidad de arrancar
con un pequeño sistema al nivel de entrada y expandirse a un sistema mucho más
grande. Así como las necesidades cambien y crezcan, el MOD 300 puede ser
expandido para satisfacer estas demandas.
La mayoría de los sistemas pequeños MOD 300 usan el compacto, gabinete
tipo “Tower Style”. Este gabinete puede ser combinado con otros equipos para crear
un sistema “Stand Alone” tal como “Turbo Pack”.
Subsistema Controlado.
El sistema controlador es usado primordialmente para funciones de control.
Estos subsistemas tolerantes a fallas utilizan controladores compartidos altamente
eficientes, completamente redundantes. Lo cual puede proporcionar seguridad de
respaldo para ambos “Hardware” y “Software” a través de un control redundante
configurable de procesadores de control, I/O Bus de comunicación y fuentes de
poder. Sí un controlador fallara en un subsistema con redundancia, todas las
funciones de control serán transferidas sin interrupción a un controlador de respaldo
sin interrumpir el proceso en fracción de milisegundos.
El corazón de un subsistema Controlador es el módulo de control. Tantos
como 12 módulos de control pueden ser manejados por un simple subsistema
Controlador. El módulo de control ejecuta las funciones primarias de adquisición de
información y control incluyendo I/O, control continuo “Interlock”, control
secuencial y comunicaciones. Para aplicaciones que requieran controlador
redundante, dos opciones están disponibles. Una opción permite que un controlador
sea un respaldo para todos los otros controladores del subsistema. Esta relación es
referida como una redundancia 11 a 1. En este caso, un controlador puede respaldar
hasta 11 controladores primarios. La segunda opción permite que cada una de las tres
tarjetas en el subsistema tengan su propio controlador de respaldo. Este proporciona
una redundancia 3 a 1.
Funcionalidad del Sistema
La funcionalidad de un subsistema es dependiente de ambos “Software y
Hardware”. La mayoría de los sistema consisten de subsistemas Multibus y
Controladores. La mezcla de subsistemas dependería de los requerimientos de la
aplicación. Ver Tabla 1.
FUNCION SUBSISTEMA MULTIBUS
CONTROLADOR SERIE 6000
CONTROLADOR SC
I7O de alta densidad X I/O directos X X I/O remotos (TRIOS) X X Funciones de control Configurables (CCF)
X X X
Lenguaje de Control Taylor (TCL) X X X Lógica en escalera Taylor (TLL) X X Servicio de reportes X Histórico y control estadístico (SPC) X Consola X Procesamiento de información y Configuración del sistema
X
Interfaz MOD 300 X Interfaz con controlador programable X X Interfaz con Micro Plus 1180 X Interfaz con computadora IBM X Interfaz Ethernet (DEC VAX, HP, MODCOM)
X
Tabla 1. Funcionalidad del sistema por subsistema
En la figura 1 se muestra un sistema multibus configurado para ejecutar
funciones de consola y registros de alarmas y eventos. La funcionalidad del sistema
está determinada por la configuración de ambos “Software y Hardware”. La
estructura del “Software” del nodo, muestra la base de datos local rodeada por el
DBMS para proveer acceso global de la información para las aplicaciones del nodo y
de todo el sistema. El software de servicio de despliegue corriendo en la porción de
aplicación de esa estructura proporciona a cada CRT, acceso a cualquier información
de cualquier nodo en el sistema, simplemente con referirse al nombre de
identificación o al atributo, con la localidad de la información transparente al usuario.
Si es requerido, la porción del sistema que pueda ser vista de una consola puede ser
restringida a una porción parcial de la planta o proceso configurando los ambientes
que puedan ser vistos. El registro de alarmas y eventos puede recibir alarma y
mensajes de eventos de aplicaciones de todo los nodos en el sistema y entonces llevar
a ellos a una impresora y al servicio de despliegues.
Cada subsistema Multibus incluye un gabinete simple que contiene todos los
módulos funcionales del nodo. Estos módulos incluyen un módulo procesador, el
cual contiene la información, el software de aplicación y DBMS, y otros módulos
usados para soportar las aplicaciones. Un módulo de control de vídeo es requerido
por cada CRT en la consola. El modulo serial de I/O soporta 8 puertos de
comunicación y es usado en el ejemplo anterior como interfaz para los teclados de las
consolas, y las impresoras para el registro de alarmas y mensajes de eventos.
Similarmente, otros módulos deberían ser agregados para otras funciones, tales como
módulos Ethernet para soportar una aplicación de interfaz Ethernet.
Fig. 1 Ejemplo de un subsistema multibus
Controlador SC
El MOD-300 tiene la habilidad para mezclar y aparear diversas estrategias de
control en el mismo equipo. Para satisfacer un amplio rango de requerimientos de
I/O, todos los tres programas de aplicaciones, TCL, CCF, y TLL pueden ser
combinados y ejecutados simultáneamente en cualquier nodo o módulo de control
como es mostrado en el subsistema Controlador Figura 2.
Una porción de la base de datos, programas de aplicación y DBMS existen en
cada módulo de control en el subsistema controlador. Entonces un subsistema un
subsistema Controlador simple puede tener hasta 12 diferentes Bases de Datos y
diferentes juegos de programas de aplicación. A través del Administrador de la Base
Datos, estos programas de aplicación tienen acceso a cualquier parámetro de
información. Este acceso es logrado a través del nombre de identificación y el
atributo, independientemente de donde esas aplicaciones estén corriendo.
Figura 2. Ejemplo de un Subsistema Controlador
Teniendo una estructura de software separada en cada módulo controlador, es
posible una redundancia Configurable (11 a 1; 3 a 1). Todos los tres lenguajes de
control, son respaldos como parte del esquema de redundancia de controladores. Si
un controlador falla, incluyendo CCF, TCL y TLL, la base de datos del modulo, es
transferida sin interrupción al controlador redundante con ninguna interrupción del
proceso.
CONTROLADORES SC Y CONTROLADORES SERIE 6000
Redundancia
La seguridad del proceso y confiabilidad del sistema son alcanzados en el
subsistema Controlador por equipos y Software redundante. Un ejemplo de
redundancia entre los controladores serie 6000 y subsistemas controladores SC
incluyen el Bus redundante de controladores de respaldo, fuentes de poder redundante
DC con fuentes de poder de respaldo.
El proceso que es controlado determina los requerimientos de redundancia.
Para procesos no críticos, el controlador serie 6000 o el subsistema controlador SC
pueden ser no redundantes. Para procesos críticos la redundancia es usada.
Hay dos niveles de redundancia disponibles redundancia 11-1 y redundancia
3-1. Ambos niveles de redundancia están basados en un subsistema completo y
anaqueles completos. Un subsistema no necesita estar completo. (Cuando los
anaqueles no están completos otros radios de redundancia son posibles). Un
subsistema completo incluye tres (3) controladores o anaqueles controladores SC,
cada uno contiene cuatro (4) controladores, para un total de doce (12) controladores.
Redundancia 11-1
Con redundancia 11-1, el controlador serie 6000 o subsistema controlador SC
es configurado con once (11) controladores y un (1) controlador de respaldo como se
muestra en la figura 3.
Figura 3. Configuración para Redundancia 11-1
Redundancia 3-1
Con la redundancia 3-1, con cada anaquel en el controlador serie 6000 o el
subsistema controlador SC es configurado con tres (3) controladores y un (1)
controlador de respaldo, como se muestra en la Figura 4.
Figura 4. Configuración para Redundancia 3-1
PROCESO DE PRODUCCION
A continuación se describen cada una de las áreas del proceso. A través de la
especificación de los insumos que intervienen, los resultados obtenidos y los
indicadores de calidad.
Proceso Reacción (Area 100).
El proceso de síntesis del polietileno lineal, se desarrolla en el área de reacción
(área 100). Para ello se utiliza como materia prima principal el Etileno (monómero),
que es suministrado por Pequiven desde la planta de Olefinas y como materia prima
secundaria Buteno 1 y Octeno 1 (comonómeros), suministrado por el área de
destilación (área 200). Estos comonómeros se utilizan para el control de la densidad
del polietileno producido.
El proceso de polimerización utilizado en planta es de solución, que utiliza
como solvente al ciclohexano puro que es enviado por el área de destilación (área
200).
La función del solvente es la de atrapar, a través de un proceso de absorción el
Etileno. Esta mezcla es calentada y posteriormente combinada con catalizadores y
co-catalizadores, para producir el polietileno con una distribución de peso molecular
definida.
Los modos de reacción aplicados son: reactor #1, reactor #3 > #1 o reactor #3
+ #1.
En el proceso se requiere de catalizadores en cantidades controladas y
relativamente pequeñas para la conversión de Etileno y Comonómero en polietileno.
El sistema de catalítico a utilizar es el Ziegler Natta del tipo complejo
coordinativo. Finalmente, se utiliza un desactivador diferente que permite neutralizar
al catalizador que va a formar parte del polímero producido y después que estos sean
desactivados, son removidos aplicando un proceso de adsorción.
Una vez que el catalizador ha sido filtrado y/o absorbido, se procede a separar,
en el separador de presión intermedia (IPS), el polímero producido del solvente, de la
materia prima que no reaccionó y de los subproductos de la reacción. Hecho esto, se
protege al Polietilino producido contra la degradación térmica, inyectándole dos o
más aditivos líquidos (dependiendo de la calidad) antes de enviarlos a la extrusora
(área 300) a través del separador de presión baja (LPS).
Proceso de Destilación (Area 200).
El proceso de destilación tiene como proveedor principal el área de Servicios
(área 400/500) que le provee de ciclohexano, Buteno 1 y Etileno. Estos insumos le
proporcionan condiciones de estabilidad al tren de destilación.
El objetivo fundamental de este proceso es el de purificar al ciclohexano y
Buteno 1, separar los polímeros bajos (grasas) y de que el Etileno, que no reaccionó,
retornarlo hacia Olefinas (Pequiven) como Etileno reciclo.
Está formado por dos (2) tambores, decantador (FF-202) y tambor de
retención de la primera etapa (FA-201), que se encargan de recuperar los vapores de
baja presión provenientes de todas las áreas; cinco (5) columnas que purifican al
ciclohexano y Buteno 1 y reciclan el Etileno eliminando los polímeros bajos (grasas)
y proveen al área de reacción (área 100) de ciclohexano y Buteno 1 purificados a
través de un sistema de bombeo.
Proceso Intermedio de Acabado (Area 300).
Este proceso se inicia con la separación de la resina y el ciclohexano, por
medio de una separación súbita la cual ocurre en el separador de baja presión (LPS).
Su proveedor principal es el área de reacción (área 100), que le provee como
materia prima polietileno lineal en una solución de ciclohexano, para luego extruirlo
y peletizarlo, dando como resultado gránulos (pellets).
Una vez producido los gránulos (pellets), son seleccionados a través de un
sistema de agua y transportados hacia el separador de agua/pellets. Una vez realizada
esta operación, los gránulos (pellets) son transportados en mezcla de agua/pellets con
una relación de 1:3 pellets de agua y bombeados hacia el despojador, para eliminar
los volátiles de resina.
Al eliminar estos volátiles, los gránulos (pellets) pasan a través del secador
centrífugo, el cual separa el agua del pellets y luego son enviados por un sistema de
transporte neumático hacia los mezcladores; posteriormente, son homogeneizados y
enviados hacia los silos de almacenamiento para clasificarlos y enviarlos al tren de
ensacado de productos terminados.
Proceso Intermedio de Servicios (Area 400/500).
El sistema de servicios (área 400/500) tiene como objetivo el de proveer a
todas las áreas del proceso, los insumos provenientes de empresas nacionales
(Pequiven) y empresas internacionales. Estos insumos son:
• Ciclohexano.
• Xileno.
• Buteno 1.
• Etileno.
• Hidrógeno.
• Gas Combustible.
• Nitrógeno.
• Agua de Proceso.
• Agua contra Incendios.
• Agua de Enfriamiento.
• Vapor de Agua de baja,media y alta presión.
• Energía de Aceite VP-1 en forma de vapor de media y alta presión.
Aire de instrumento al Sistema de control de todas las áreas.
Esta área está conformada por una (1) caldera, dos (2) vaporizadores de VP-1,
una (1) torre de enfriamiento, tanques para almacenar materia prima, productos
químicos, un (1) incinerador para quemar los subproductos líquidos o sólidos, cuatro
compresores de aire y un mechurrio que se encarga de quemar los subproductos
gaseosos de la planta.(Manual de la Empresa Resilin)
C.-Sistemas de Variables.
Sistema de Control Distribuido (DCS):
Es un sistema que permite controlar el proceso productivo de la empresa. Esto
se realiza a través de un Software y Hardware y con el uso de un conjunto de
microprocesadores que permiten la recepción de una serie de señales de los equipos
que llevan a cabo el proceso productivo. El DCS se encuentra ubicado en la Sala de
Control desde donde se tiene acceso de modo automático o manual a todas las
variables del proceso de la planta. El DCS se caracteriza por ser un Sistema de gran
seguridad y economía en su funcionamiento. (Manual de la empresa Resilin)
Es un sistema de regulación automático en el que la salida es una variable
como temperatura, presión, flujo, nivel del liquido o pH, se le denomina Sistema de
Control de Proceso o Distribuido. El control de Procesos una amplia aplicación en la
industria. En estos sistemas con frecuencia se usan controles programados, como el
de la temperatura de un motor, en que la temperatura del mismo se controla según un
programa preestablecido. (Ingeniería de Control Moderno, por K. Ogata, pag 4)
Proceso de Producción:
El Proceso de Producción consta de 4 áreas fundamentales: La primera, es el
Area de Proceso de Reacción ( Area 100 ) , Proceso de Destilación ( Area 200 ) ,
Proceso Acabado ( Area 300 ) y Proceso de Servicios ( Area 400/500 ) . En la
siguiente tabla se describe el Proceso de Producción de la empresa.
El Proceso de Calidad del Producto es evaluada continuamente a través del
laboratorio de Control de Calidad, el cual garantiza que este producto cumpla con los
altos niveles de Calidad y Exigencia del mercado.
Debido a la importancia de la información suministrada del Proceso
Productivo a través del DCS para realizar las actividades de administración,
planificación y control del Rendimiento Operativo de la Planta, es llevado a cabo un
diseño lógico del Flujo de Información de la Planta que permite aumentar el
desempeño del Proceso Productivo. (Manual de la Empresa Resilin)
El Diccionario Merriam – Wesbster define Proceso como una operación o
desarrollo natural, caracterizado por una serie de cambios graduales, progresivamente
continuos, que se suceden uno a otro de un modo relativamente fijo, y que tienden a
un determinado resultado o final; o a una operación voluntaria o artificial
progresivamente continua que consiste en una serie de acciones controladas o
movimientos dirigidos sistemáticamente hacia un determinado resultado. También se
conoce por Proceso a cualquier operación que deba controlarse.Ejemplo de estos son
los procesos químicos. (Ingeniería de Control Moderno, por: K. Ogata, pag 3)
D.- Definición de Términos Básicos.
Buteno: Es un Hidrocarburo etilénico de formula C4H8, que derivan de los
butanos, con dos atomos de hidrofenos menos. Este hidrocarburo fue descubierto por
Faraday.
Etileno: Primer termino en una serie de hidrocarburos no Saturados.
Quimicamente es un cuerpo gaseoso de formula CH2 = CH2, en el que dos atomos de
carbono forman una doble ligadura entre si.
Hardware (parte dura): Se refiere a las partes eléctricas y mecánicas que
conforman el computador, es decir, lo palpable lo que se puede tocar por ejemplo:
Teclado, Monitor, CPU, Periférico.
Interconexión: Unión establecida entre diferentes redes de distribución de
electricidad para facilitar los intercambios de energía, remediar la falla eventual de
una central, etc.
Monomeros: Moléculas que constituyen las mitades en un proceso de
polimerización o de una condensación por el cual dan moléculas de masa mayor.
Octeno: Nombre genérico de los hidrocarburos etilenicos de 8 carbonos
(C8H16).
Polímeros: Verticilio constituido por varias partes. Quimicamente es un
compuesto de igual formula minimo que otro llamado monomero, pero cuyo peso
molecular es un multiplo del de este numero.
Software (Parte blandas): Es el conjunto de instrucciones que gobierna al
computador que por ejemplo: Programa ejecutables. El Software permite que el
Hardware y el propio Software trabajen en conjunto.