INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO
“Diseño del sistema mecánico y de control para un elevador de personal de 6 niveles en una plataforma petrolífera”
Tesis
Que para obtener el título de
Ingeniero en Robótica Industrial
Presenta
Hugo Luis Serrano Molina
Directores de tesis
M. en C. Ramón Valdes Martínez
Ing. Carlos Alberto Mendoza Agüero
México D.F. Abril 2013
A mis padres y hermanas
Por todo su apoyo incondicional durante este proceso
A la familia Serrano
Por enseñarme su determinación
A la familia Molina
Por enseñarme la humildad
A Rocío Gutiérrez Manríquez
Por su cariño, su apoyo y por darme muchos motivos para continuar
I
INDICE
JUSTIFICACIÓN XIII
OBJETIVO GENERAL XIII
OBJETIVOS PARTICULARES XIII
INTRODUCCIÓN XIV
CAPITULO 1
1. PLATAFORMAS MARINAS PARA LA EXPLORACIÓN Y EXPLOTACIÓN
DEL PETRÓLEO EN CAMPOS MEXICANOS 1
1.1 Definición de plataforma marina petrolífera 1
1.2 Tipos de Plataformas Petroleras 2
1.3 Clasificación según su sistema de soporte 2
1.3.1 Estructura móvil 3
1.3.1.1 Plataformas de perforación Jack-up o Autoelevables 3
1.3.1.2 Plataformas Sumergibles (Submergible Rigs) 5
1.3.1.3 Plataformas Semisumergibles y Buques de Perforación
(Drillships) de Posicionamiento Dinámico 6
1.3.1.4 Plataformas Flotantes 8
1.3.1.5 FPSO (Floating production storage & offloading system) 8
1.3.1.6 Plataforma de Pierna Tensionada (TLP - Tension leg
platform) 8
1.3.1.7 Plataformas asistidas por Tenders 9
1.3.2 Estructura Fija 10
1.3.2.1 Plataformas fijas 10
II
1.3.2.2 Distintos tipos de clasificación de las Plataformas fijas 10
1.4 Equipos y materiales instalados en las plataformas 17
1.5 Equipos de protección individual obligatoria 21
1.6 Situación actual en la sonda de Campeche 22
CAPITULO 2
2. CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES 26
2.1 Introducción al control de procesos 26
2.2 Historia de la automatización 26
2.3 Objetivos de la automatización 27
2.4 Aplicación de sistemas de control de procesos 28
2.5 Sistemas de control automatizado 28
2.6 PLC 30
2.6.1 Desarrollo de los PLC 32
2.6.2 PLC en comparación con otros sistemas de control 33
2.6.3 Señales Analógicas y digitales 35
2.6.4 Capacidades E/S en los PLC modulares 37
2.6.5 Programación 38
2.6.6 Comunicaciones 40
2.7 Equipamiento y Tecnología de Perforación en Plataformas petroleras 41
2.7.1 Perforación Direccional – Uso de RSS (Rotary Steerable System o
Sistema Rotatorio Dirigido) 41
2.7.2 Capacidades de los sistemas RSS 42
2.7.3. Tecnologías LWD (Logging While Drilling) y MWD (Measuring while
Drilling) para la adquisición de registros durante la perforación 44
2.7.3.1 Measurement While Drilling (MWD) 44
2.7.3.2. Logging While Drilling (LWD) 44
2.7.4 Uso de LWD y MWD 45
2.7.4.1 Direccionamiento de la broca de Perforación 45
III
2.7.4.2 Información en Tiempo Real 46
2.7.5 Aplicaciones de Tecnologías LWD y MWD 46
2.7.6 Beneficios del uso de Tecnologías LWD y MWD 46
CAPITULO 3
3. CONCEPTO DE DISEÑO 49
3.1 Condiciones de diseño 49
3.2 Concepto de diseño 58
3.3 Condiciones Ambientales 58
3.3.1 Temperatura 59
3.3.2 Humedad 59
3.3.3 Corrosión 59
3.3.4 Normas Aplicables 61
3.4 Análisis Eléctrico 64
3.4.1 Armónicos 64
3.4.3 Ruido Eléctrico 65
3.5 Equipo a Instalar 67
3.5.1 Gabinetes 67
3.5.2 PLC 68
3.5.3 Drive 68
3.5.4 Cables 69
3.5.5 Sistema de Paro por Emergencia 70
3.5.6 Calidad de la Energía 70
CAPITULO 4
4. DISEÑO MECÁNICO DEL ELEVADOR POR ELEMENTO FINITO 72
4.1 Análisis por elementos finitos 72
IV
4.1.1 Discretización 73
4.1.2 Aspectos Generales del Método de Elementos Finitos 73
4.1.3 Aplicaciones del Método de Elementos Finitos 75
4.1.4 Introducción a la Notación Matricial 76
4.1.5 El papel de la Computadora en la solución de Matrices 76
4.2 Descripción del modelo para análisis 77
4.2.1 Consideraciones para el diseño 78
4.2.2 Planos de Referencia 79
4.3 Materiales del modelo 79
4.3.1 Materiales y secciones 80
4.4 Modelo geométrico 84
4.5 Asignación de cargas 88
4.6 Desplazamiento de miembros principales 96
CAPITULO 5
5. DISEÑO DE CONTROL DEL ELEVADOR POR MEDIO DE UN PLC 103
5.1 Introducción 103
5.1.1 Interfaces de operación 103
5.1.2 Documentos de referencia 104
5.2 Panel de Inspección 104
5.2.1 Botón de paro de Emergencia 105
5.2.2 Selector de Inspección 105
5.2.3 Botón de Habilitación 105
5.2.4 Botón “SUBIR” 106
5.2.5 Botón “BAJAR” 106
5.3 Botoneras de Llamada 106
5.3.1 Botoneras de los niveles 1 y 6 106
5.3.2 Botoneras de los niveles 2 al 5 107
5.4 Botonera de Cabina 107
V
5.4.1 Botones de Despacho 107
5.4.2 Botón “Abrir puerta” 108
5.4.3 Botón “Cerrar Puerta” 108
5.4.4 Selector de Paro en Cabina 109
5.4.5 Botón de alarma 109
5.4.6 Selector de alumbrado 110
5.4.7 Selector del Ventilador 110
5.4.8 Selector Elevadorista 111
5.5 Operador de puertas 111
5.5.1 Elementos 111
5.5.2 Operación 112
5.5.3 Seguridad del pasajero 113
5.5.4 Velocidad de operación 113
5.5.5 Puertas de Nivel 113
5.6 Seguridad 114
5.6.1 Elementos del Sistema de Control 114
5.6.1.1 Relevador de Control Maestro 114
5.6.2 Interlocks 115
5.6.2.1 Permisivos de Operación 115
5.6.2.2 Permisivos de Temperatura 116
5.6.2.3 Permisivos en Niveles 116
5.6.2.4 Permisivos en Cabina 117
5.7 Operación 117
5.7.1 Elementos del Sistema 117
5.7.2 Operación del Sistema 119
CAPITULO 6
6. ANALISIS DE MODO Y EFECTO DE FALLA 121
6.1 Introducción 121
VI
6.1.1 Documentos de referencia 121
6.2 Alcance 122
6.2.1 Subsistemas del Elevador 122
6.3 Análisis de subsistemas del Elevador 122
6.3.1 Dispositivos de seguridad 122
6.3.1.1 Requerimientos según norma 123
6.3.1.2 Cumplimiento 123
6.3.1.2.1 Interruptores de Límite 123
6.3.1.2.2 Amortiguadores 125
6.3.1.2.3 Interlock de Puertas 127
6.3.1.2.4 Alarma Sonora 128
6.3.1.2.5 Interruptor Principal 129
6.3.1.2.6 Control Manual Auxiliar 130
6.3.1.2.7 Control de sobre velocidad 131
6.3.1.2.8 Sistema de alumbrado 132
6.3.2 Operador de Puertas 133
6.3.2.1 Requerimientos según norma 134
6.3.2.2 Cumplimiento 134
6.3.2.2.1 Sensores para abrir puertas 134
6.3.2.2.2 Dispositivo Protección de Apertura de Puertas 135
6.3.2.2.3 Interruptores de Enlace 136
6.3.2.2.4 Apertura Manual en caso de Emergencia 137
6.3.3 Sistema de Control 138
6.3.3.1 Requerimientos según norma 139
6.3.3.2 Cumplimiento 139
6.3.3.2.1 Automatización del Sistema 139
6.3.3.2.2 Conductores Eléctricos 141
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DEL PROYECTO 143
VII
Introducción 143
Costo del elevador para pasajeros de seis niveles en una plataforma
petrolera 143
Costos del PLC y accesorios 144
CONCLUSIONES 146
GLOSARIO 147
BIBLIOGRAFÍA 151
ANEXOS 153
- Metodología QFD
- Planos del diseño mecánico y eléctrico
- Diagrama de escalera PLC
VIII
Índice de Figuras
Fig. 1.1 Plataforma tipo Jack-Up “Ensco 102” 5
Fig. 1.2 Pantalla del sistema de posicionamiento dinámico del
buque “Sato Galicia” 7
Fig. 1.3 Plataforma tipo TLP “SeaStar TLP” 9
Fig. 1.4 Plataforma de perforación PP-Maloob-C en traslado hacia el golfo
de México 12
Fig. 1.5 Plataforma Habitacional HA-Zaap-C 13
Fig. 1.6 Plataforma recuperadora de Pozos Akal-To 15
Fig. 1.7 Plataformas y estructuras petroleras según su tipo 17
Fig. 4.1 Diseño del marco de poleas y máquina tractora 79
Fig. 4.2 Ubicación de vigas tipo “T” en estructura 81
Fig. 4.3 Ubicación de vigas tipo “I” en soporte de poleas 81
Fig. 4.4 Ubicación de vigas tipo “I” para base de máquina tractora 82
Fig. 4.5 Ubicación de vigas tipo “T” para cinturón refuerzo de cubo 82
Fig. 4.6 Ubicación de vigas tipo “T” como soporte de placa de piso Nivel 7 83
IX
Fig. 4.7 Ubicación de vigas tipo “T” como columnas del marco estructural 83
Fig. 4.8 Ubicación de viga tipo “I” como unión de vigas para poleas 84
Fig. 4.9 Topología del marco estructural en sala de máquinas 85
Fig. 4.10 Isométrico del marco estructural en sala de máquinas 86
Fig. 4.11 Nodos y soportes de la estructura 87
Fig. 4.12 Grupos de miembros y nodos de la estructura 87
Fig. 4.13 Cargas por peso propio de cada de miembro de la estructura 88
Fig. 4.14 Cargas puntuales de elementos externos a la estructura 89
Fig. 4.15 Momentos generados por cargas puntuales 90
Fig. 4.16 Cargas por peso propio en base de máquina tractora 91
Fig. 4.17 Cargas por peso de piso en la zona de la base de
máquina tractora 91
Fig. 4.18 Momentos generados por esfuerzo de máquina tractora en
funcionamiento 92
Fig. 4.19 Cortantes generados por esfuerzo de máquina tractora en
funcionamiento 92
Fig. 4.20 Momentos generados por peso de carga muerta de
placas de unión 93
X
Fig. 4.21 Cortantes generados por peso de carga muerta de
placas de unión 93
Fig. 4.22 Momentos generados por todos los esfuerzos combinados 94
Fig. 4.23 Cortantes generados por todos los esfuerzos combinados 94
Fig. 4.24 Momentos generados por sobrecarga de los esfuerzos
combinados 95
Fig. 4.25 Cortantes generados por sobrecarga de los esfuerzos
combinados 95
Fig. 4.26 Desplazamiento viga 1 96
Fig. 4.27 Desplazamiento viga 2 97
Fig. 4.28 Desplazamiento viga 3 97
Fig. 4.29 Desplazamiento viga 4 98
Fig. 4.30 Desplazamiento viga 5 98
Fig. 4.31 Desplazamiento columna 1 99
Fig. 4.32 Desplazamiento soporte piso 1 99
Fig. 4.33 Desplazamiento soporte piso 2 100
Fig. 4.34 Desplazamiento soporte piso 3 100
XI
Fig. 4.35 Desplazamiento soporte piso 4 101
Fig. 4.36 Desplazamiento soporte máquina 1 101
Fig. 4.37 Desplazamiento soporte máquina 2 102
XII
Índice de Tablas
Tabla 1. Grado mínimo de protección 63
Tabla 2. Variaciones de voltaje y frecuencia 66
Tabla 3. Grado de Protección IP 67
Tabla 4. Calibre de cable según su función 69
XIII
JUSTIFICACIÓN
Las plataformas que sirven para albergar al personal que labora en los campos
petroleros costa fuera, requieren de elevadores para carga y personal, el cual
debe satisfacer la demanda de uso, ya que un módulo habitacional puede albergar
a un promedio de 180 personas, las cuales laboran en 3 diferentes turnos, por lo
que un elevador de personal se mantiene en operación prácticamente las 24 horas
del día. Las condiciones climatológicas y de trabajo en las plataformas demanda la
utilización de materiales adecuados a la corrosión, salinidad, y en algunos casos
materiales retardantes al fuego y a prueba de explosión.
El control del elevador debe ser sencillo, confiable y seguro. Para ello utilizaremos
un PLC que programaremos para las secuencias de paradas y seguridad.
OBJETIVO GENERAL
Realizar el diseño mecánico y de control de un elevador de seis niveles para
personal de una plataforma marina, mediante elemento finito y PLC.
OBJETIVOS PARTICULARES
1. Evitar incidentes y aumentar la seguridad del personal a la hora de viajar en
el elevador, aplicando un sistema de control sencillo y seguro.
2. Tomar en cuenta las fallas más comunes en los elevadores en nuestro
diseño mecánico y de control, para reducirlas o mantenerlas controladas
3. Reducir los costos de mantenimiento, realizado un diseño mecánico eficaz
4. Optimizar la vida útil de los materiales del sistema, realizando una selección
de materiales adecuada para el ambiente donde va a operar el elevador
XIV
INTRODUCCIÓN
Acerca del petróleo es imprescindible saber: cuánto queda en el subsuelo tras
la extracción, dónde y a qué profundidad se localiza, cómo es afectada la
costeabilidad de su extracción por las variaciones de precio en el mercado
exterior, cuáles son sus niveles reales y potenciales de disponibilidad futura, o
cuán importante es el conocimiento de su monto antes de instrumentar toda
política de explotación. Y puesto que la demanda interna de este energético,
así como los montos destinados a la exportación representan flujos constantes,
la exploración oportuna y el descubrimiento de nuevos depósitos de reservas
cobran mayor importancia en las decisiones de la política petrolera y en la
preservación de la industria.
Los programas de trabajo sobre explotación de hidrocarburos no pueden
ponerse en marcha sin antes tener en cuenta las estimaciones sobre los tipos
de reservas disponibles (probadas, probables y potenciales). La elaboración de
estos pronósticos sobre disponibilidad de hidrocarburos involucra una base de
información sumamente confiable, resultante de distintas fases de la exploración:
reconocimiento geológico, interpretación de la información recabada,
prospección geofísica (magnetometría, gravimetría y sismología) y prueba de
análisis a través de la perforación.
La actividad exploratoria realizada por Pemex ha atravesado por distintos
momentos de intensidad, determinados éstos por la evolución de la producción.
Hasta 1970, en tanto el petróleo fue destinado primordialmente a satisfacer el
mercado interno y comenzaron a agotarse los principales yacimientos de la
época de las compañías extranjeras, la exploración no jugó un papel activo en
la política petrolera de Pemex, pues el cociente de la relación
reservas/producción, aunque declinante, había dado un margen de relativa
estabilidad a la explotación. Una vez que hizo crisis el abastecimiento interno
de petrolíferos y que se desató la demanda de éstos a raíz del conflicto árabe-
XV
israelí, el proceso de exploración en México inició una etapa expansiva acorde
con las estrategias de producción adoptadas en respuesta al auge petrolero: a
los importantes descubrimientos de reservas iniciados en 1972-1974 en Chiapas
y Tabasco, siguieron otros tantos en esta región, así como en Chicontepec
(1978), en el mar de Campeche (1979) y recientemente en el norte del país y en
el litoral pacífico.
Este proceso expansivo seguido por la exploración de 1970 a 1985, destacando
las estrategias, acciones e instrumentos puestos en marcha por la
administración de Pemex, así como las fases que involucran a esta actividad y
los campos y regiones donde ésta tiene lugar.
1
CAPITULO 1
1. PLATAFORMAS MARINAS PARA LA EXPLORACIÓN Y EXPLOTACIÓN DEL
PETRÓLEO EN CAMPOS MEXICANOS
1.1 Definición de plataforma marina petrolífera
Se denomina plataforma petrolífera al conjunto de las instalaciones ubicadas en
los mares u océanos para extraer petróleo o gas natural del subsuelo marino.
Entre las tareas que se desarrollan en estas plataformas destacan las operaciones
de taladrar el subsuelo hasta alcanzar la zona donde se encuentra el petróleo o
gas que pueden ser cientos de metros debajo del foso marino.
Estas instalaciones son sumamente complejas y robustas para poder soportar los
enormes embates que reciben del oleaje marino y soportar la maquinaria tan
potente que albergan para poder extraer el petróleo o gas natural del subsuelo
marino.
En toda plataforma petrolífera se combinan gases, líquidos y vapores inflamables,
por lo que es necesario proteger a los trabajadores que hay en las plataformas del
riesgo de explosiones que existen. Tanto en la extracción de gas como de
petróleo, sale mezclada con grandes cantidades de sulfuro de hidrógeno (H2S),
que es el gas más comúnmente encontrado en el sistema de drenaje. A altas
concentraciones de H2S, puede causar daño a los ojos, al sistema nervioso y al
sistema respiratorio. A una concentración de 500 - 1000 ppm, el sistema
respiratorio se paraliza y puede ocurrir la muerte. Este gas es conocido también
con el nombre de ácido sulfhídrico, por lo cual es obligatorio que las plataformas
se construyan previniendo estos riegos y se suministre el equipo necesario para
hacer frente a una emergencia
En los depósitos que hay en las plataformas para almacenar el petróleo y el gas
recogido tienen sus espacios vacíos llenos de gases inertes como nitrógeno, y
gases explosivos como (H2S) y benceno que los convierte en tremendamente
2
peligrosos. Las zonas donde están estos depósitos y otros similares se clasifican
según la peligrosidad del proceso que se realice ahí, y pueden ser áreas
generales o no peligrosas, como los dormitorios, áreas de esparcimiento etc., en
los módulos habitacionales, hasta las áreas clasificadas como peligrosas y/o
explosivas, como por ejemplo la zona de perforación de pozos.
1.2 Tipos de Plataformas Petroleras
La metodología para perforación en plataformas offshore necesita de torres de
perforación flotantes o que puedan ser soportadas por debajo. Estas torres tienen
equipamiento de perforación para llevar adelante todas las funciones similares a
las torres de perforación existentes en tierra, y se distinguen de estas debido a las
operaciones adicionales que se necesitan llevar a cabo por ser offshore.
Debido a su ubicación remota, las plataformas offshore tienen equipamiento
abordo un número de sistemas como el cementero, registros geofísicos, etc. En
resumen, existe una infinidad de servicios específicos abordo como buzos,
mediciones meteorológicas, helipuerto, etc. También se requiere de catering y
alojamiento para los ocupantes de la plataforma, ya que se trabaja durante las 24
horas. Todos estos factores hacen que las plataformas submarinas sean
complejas y sofisticadas, sin embargo los costos de perforar offshore son más
altos que perforar en tierra.
1.3 Clasificación según su sistema de soporte
Estructura móvil
- Plataformas Autoelevables (Jack-ups)
- Plataformas Sumergibles (Sumergible rigs)
- Plataformas Semisumergibles y Buques de perforación (drillships) de
posicionamiento dinámico
3
- Plataformas flotantes
- Plataforma de Pierna Tensionada
Estructura fijas
1.3.1 Estructura móvil
Se emplea de base o soporte para la instalación y operación de un equipo de
perforación o mantenimiento de pozos.
1.3.1.1 Plataformas de perforación Jack-up o Autoelevables
Las plataformas Jack-up son generalmente usadas en profundidades que van
desde los 15 hasta los 100 metros, con un máximo de profundidad de 150 metros.
Estos tipos de plataformas se construyen típicamente en una estructura triangular
de tres patas, y en algunos casos en forma rectangular o distinta forma. Estos
tipos de plataformas son transportadas por un buque carguero pesado de una
ubicación de perforación a la otra, y luego son instaladas en la zona designada
para perforar. Al mover este tipo de plataformas, es necesario asegurarse de las
condiciones climáticas (estado del mar y sus vientos) para que estos no excedan
los parámetros permitidos para poder operarlas.
Existen dos tipos de configuraciones básicas:
1) Tipo de pata independiente: Cada pierna se maneja independiente de la otra.
La pierna penetra la tierra del fondo del mar, y su penetración depende de la
composición de la tierra que va a soportar la plataforma.
4
2) Tipo de pata no independiente: Las piernas de la plataforma asientan su pontón
en el lecho marino. Es el tipo usado para tipos de pisos llanos de hasta 50 metros.
En ambos casos levantan la plataforma dejando un colchón de aire entre el casco
y el nivel de agua
Cada pierna típicamente consiste de tres a seis miembros denominados “chords”.
Estos miembros verticales se adjuntan por sus miembros opuestos, y forman
miembros interconectados entre sí. Las piernas se elevan o se bajan con motores
eléctricos montados sobre el deck principal. Una vez que la plataforma llega al
lugar de perforación, las piernas se bajan al suelo submarino y el casco se eleva
fuera del agua.
Antes de levantar el casco del agua para asegurar las condiciones de trabajo en
escenarios de alto oleaje, se requiere que las piernas penetren los sedimentos
oceánicos.
Si estos sedimentos no están lo suficientemente densos para soportar el gran
peso, es muy probable que una de las piernas empuje para abajo los sedimentos y
hunda la plataforma, causando daños al casco y atentando contra la seguridad del
personal que trabaja en la misma.
Una vez instalada la plataforma, el casco se puede elevar a la altura deseada para
evitar los oleajes del mar. El espacio entre la superficie del mar y el casco se
denomina en inglés “air gap”. Este espacio se calcula, dependiendo del peso
esperado de las olas y el peso de la plataforma.
Clasificación de Jack Up según su capacidad
Livianas: Utilizadas para soportar cargas vivas de hasta unas 1000
toneladas. Generalmente son utilizables en profundidades de hasta unos 20
metros.
5
Semipesados: Utilizadas para soportar cargas vivas de hasta unas 5000
toneladas. Generalmente son utilizables en profundidades de hasta unos 40
metros.
Pesadas: Utilizadas para soportar cargas vivas mayores a 5000 toneladas.
Generalmente son utilizables en profundidades mayores a 40 metros.
Fig. 1.1 Plataforma tipo Jack-Up “Ensco 102”
1.3.1.2 Plataformas Sumergibles (Submergible Rigs)
Estos tipos de plataformas consisten de cascos altos y bajos, conectados por una
red de postes. El equipamiento de perforación se instala en el deck superior,
mientras que el inferior tiene la capacidad de flotar y soportar al deck superior y su
equipamiento. Cuando el agua se bombea en el casco inferior, la plataforma se
sumerge y descansa en la superficie del mar para proveer un lugar de trabajo para
perforar.
6
1.3.1.3 Plataformas Semisumergibles y Buques de Perforación
(Drillships) de Posicionamiento Dinámico
En profundidades mayores a 100 metros comúnmente se utilizan flotadores.
Dentro de esta clasificación podemos incluir a los Buques de perforación
(drillships) y las Plataformas Semisumergibles.
La principal desventaja de las plataformas Semisumergibles es que la capacidad
de almacenar materiales de perforación depende enteramente de la estructura del
semisumergible.
Las plataformas Semisumergibles están compuestas de una estructura con una o
varias cubiertas, apoyada en flotadores sumergidos. Una unidad flotante sufre
movimientos debido a la acción de las olas, corrientes y vientos, lo que puede
damnificar los equipos que van a bajarse por el pozo. Por ello, es imprescindible
que la plataforma permanezca en posición sobre la superficie del mar, que se
encuentran debajo de la superficie. Esta operación es realizada en una lámina de
agua. Los tipos de sistema responsables de la posición de la unidad flotante son
dos: el sistema de anclaje y el sistema de posicionamiento dinámico.
El sistema de anclaje se compone de 8 a 12 anclas y cables y/o cadenas, que
actúan como resortes y producen esfuerzos capaces de restaurar la posición de la
plataforma flotante cuando ésta es modificada por la acción de las olas, vientos y
corrientes marinas.
En el sistema de posicionamiento dinámico o DPS (dynamic positioning system)
no existe una conexión física de la plataforma con el lecho del mar, excepto la de
los equipos de perforación. Los sensores acústicos ubicados en el fondo del mar
envían señales al casco quien recibe señales satelitales para determinar la deriva.
Propulsores en el casco accionados por computadora restauran la posición de la
plataforma automáticamente.
7
Las plataformas Semisumergibles pueden tener o no propulsión propia. De
cualquier forma, presentan una gran movilidad y son las preferidas para la
perforación de pozos exploratorios.
Los buques de perforación o plataforma son buques proyectados para perforar
pozos submarinos. Su torre de perforación está ubicada en el centro del buque,
donde una abertura en el casco permite el paso de la columna de perforación. El
sistema de posición del buque plataforma, compuesto por sensores acústicos,
propulsores y computadoras, anula los efectos del viento, oleaje y corrientes
marinas que tienden a cambiar la posición del buque.
Fig. 1.2 Pantalla del sistema de posicionamiento dinámico del buque “Sato Galicia”
8
1.3.1.4 Plataformas Flotantes
El uso de estas plataformas flotantes trae como ventaja la facilidad de reubicación
y la capacidad de reutilización una vez terminado el trabajo en una zona específica
de explotación. Estos tipos de plataformas deben ser anclados al fondo del mar
(usualmente se usan de 8 a 12 anclas para mantener a la plataforma estable).
1.3.1.5 FPSO (Floating production storage and offloading system)
Son plataformas basadas en buques con o sin capacidad de propulsión. Estas
unidades tienen una alta capacidad de almacenamiento convirtiéndolos en los más
apropiados para su aplicación en ubicaciones aisladas.
1.3.1.6 Plataforma de Pierna Tensionada (TLP - Tension leg
platform)
Esta especialmente construida para su aplicación en aguas profundas, las cuales
pueden extraer crudo desde los 500 metros hasta los 1200 metros de profundidad.
Estas plataformas se construyen a partir de una estructura sumergida con nivel de
explotación constante, esta estructura se mantiene unida al lecho marino por
miembros verticales denominados “tensores”, construidos en tubos de acero y
tensionados por exceso de flotabilidad del casco de la plataforma.
Este tipo de estructura requiere que la instalación de pozos de perforación
(cabezal del pozo) y equipos se tenga que hacer forzosamente en el fondo marino,
implicando mayores riesgo. La operación total de los pozos se realiza a control
remoto desde la superpie por medio de sistemas hidráulicos
9
Fig. 1.3 Plataforma tipo TLP “SeaStar TLP”
1.3.1.7 Plataformas asistidas por Tenders
En regiones donde las condiciones climáticas no son tan severas, es posible usar
plataformas de bajo costo que son diseñadas para soportar solamente la torre de
perforación. El tender contiene equipamiento de perforación como bombas y
comodidades para el personal
Si las condiciones climáticas (vientos, oleajes, etc) fuesen muy duras, se debe
parar la producción debido al excesivo movimiento del tender. Estos tipos de
plataforma son de uso común en el Golfo de Guinea y el Golfo Pérsico donde las
condiciones climáticas son óptimas, y el tiempo de apagado de estas plataformas
ronda el 2% del tiempo total de operación
10
1.3.2 Estructura Fija
1.3.2.1 Plataformas fijas
Pueden ser convencionales o modulares. Son empleadas para profundizar,
reparar o terminar pozos sobre estructuras fijas. Las convencionales operan en
pozos más profundos, y están dotadas de un mástil. Las modulares operan en
pozos poco profundos y consisten en módulos armados con su propia grúa.
Son construidas sobre piernas de acero (Jacket) ancladas al lecho marino, sobre
las que se colocan otros tipos de estructuras como camisas de acero -secciones
verticales de acero tubular- o cajones de hormigón -que permiten el
almacenamiento de combustible bajo la superficie y cuando están vacíos confieren
flotabilidad, motivo por el cual son utilizados para construir estas plataformas cerca
de la costa y hacerlas flotar hasta la posición en que finalmente la plataforma será
anclada-. Tienen una cubierta con espacio para las plataformas de perforación, las
instalaciones de producción y los alojamientos de la tripulación. Este diseño
permite su utilización a muy largo plazo. Las plataformas fijas son
económicamente viables para su instalación en profundidades de hasta unos
1.700 pies (520 m).
1.3.2.2 Distintos tipos de clasificación de las Plataformas fijas
Las plataformas fijas se pueden clasificar
Estructuralmente (Número de piernas estructurales)
Trípodes (Seapony) (3 piernas)
Tetrápodos (Seahorse) (4 piernas)
Octápodos (8 piernas)
Dodecápodos (12 piernas)
11
Tipo de servicio
Perforación
Inyección
Producción
Enlace
Habitacionales
Compresión de Gas
Rebombeo
Telecomunicaciones
Recuperadoras
Quemadoras
De apoyo
Estabilizadoras
Almacenamiento
Es importante conocer a detalle el tipo de servicio que prestará la plataforma en
estudio, ya que este tipo de información marcará lineamientos para su diseño. A
continuación de describe brevemente los servicios que presta una plataforma
marina:
Plataforma de perforación
Este tipo de plataformas debe de contar con los elementos necesarios para poder
realizar la labor de perforación de pozos para la explotación del crudo. Deberá de
contener en su superestructura la dimensiones necesarias y el especio de
maniobra requerida para alojar a la paquetería y torre de perforación, así como las
zonas para el almacenaje de insumos en cantidad suficiente para mantener por
varios días las operaciones de perforación.
12
Fig. 1.4 Plataforma de perforación PP-Maloob-C en traslado hacia el golfo de México
Plataforma de inyección
Este tipo de plataforma tiene la labor de inyección de agua presurizada a las
cavidades donde se encuentra alojado el crudo a manera de mantener o en caso
necesario incrementar la presión interna de los pozos.
Plataforma de producción
Este tipo de sistema tiene como objetivo el manejo, tratamiento y almacenamiento
temporal del producto (crudo, gas, agua y sedimentos) recién extraído para
facilitar su transportación.
Plataforma de enlace
Su función es servir de enlace entre las plataformas perforadoras y productoras
13
recibiendo y reenviando el crudo mediante ductos hacia las plantas de producción
para su separación y trasporte subsiguiente a terminales en mar o tierra.
Plataformas habitacionales
Las plataformas habitacionales soportan módulos de vivienda únicamente, su
función es dar alojo a la mano de otra que se encuentra laborando en ese
complejo. Este tipo de plataformas deben de contar con todos los servicios
básicos necesario para la buena estancia del trabajador contando además con
áreas recreativas.
Fig. 1.5 Plataforma Habitacional HA-Zaap-C
Plataformas de compresión de gas
Su función estructural será la de alojar el equipo necesario para la presurización
del gas proveniente de plantas productoras y reenviarlo a terminales de
almacenamiento del producto.
14
Plataformas de rebombeo
Esta estructura soporta turbo bombas que sirven para reimpulsar el crudo a través
de los largos ductos submarinos.
Plataforma de telecomunicaciones
Su función es soportar la torre y módulo de telecomunicaciones, módulo de
radares, pudiendo desarrollar alguna otra función que no peligre con la tarea de
comunicación.
Plataformas recuperadoras
Esta estructura también son llamadas protectoras de pozos, tienen la función de
proteger a un pozo que se ha perforado con fines exploratorios, también da
protección a la tubería ascendente y a la línea submarina para el envió de los
hidrocarburos.
15
Fig 1.6 Plataforma recuperadora de Pozos Akal-To
Plataformas para quemador
Estas plataformas solo soportan un puente de comunicación que lleva una línea
hacia el quemador, una torre para el quemador y el quemador de gas excedente
que no puede ser aprovechado, producto de la separación de este con el crudo.
Plataformas de apoyo
Cuando los claros a librar entre plataformas con puentes son muy grandes, resulta
necesario contar con un apoyo intermedio en dicho claro. Esta el la única función
de estas plataformas y solo cuentan con una cubierta a una elevación que
depende de la que tengan los puntos a unir.
16
Plataforma estabilizadora de crudo
Esta plataforma tenía como función principal quitar los últimos residuos de gas con
que llega el crudo al cargadero de buque tanques, así como también quitar
algunas impurezas que desprende el aceite crudo al ser sometidos a un proceso
de enfriamiento para ser conducidos por las tuberías submarinas; una vez
procesado el aceite crudo se rebombea a los módulos de medición para su envío
a los barcos ya sea para almacenamiento o envío al exterior.
Plataforma de almacenamiento de diesel
Esta plataforma se encuentra ubicada anexa a la plataforma de rebombeo y es la
encargada de suministrar el combustible diesel para el consumo de los motores de
combustión interna de las turbo bombas
A continuación se presenta una guía para seleccionar la plataforma adecuada,
según la profundidad, condiciones del agua y vientos, así como la representación
gráfica
Metros Tipo de Plataforma
˃ 25 Plataformas sumergibles
˃ 50 y mares calmos Plataformas Autoelevables o Jack-Ups
˃ 15 y ˂ 150 Plataformas Autoelevables o Jack-Ups
˂ 400 Plataformas Fijas
˃ 20 y ˂ 2000 Plataformas semisumergibles / Plataformas de
Pierna Tensionada /Plataformas flotantes
˃ 500 y ˂ 3000 Buques de posicionamiento dinámico / Plataformas
semisumergibles con sistema de posicionamiento
dinámico
17
Áreas con icerbergs Buques de posicionamiento dinámico
Mares con condiciones severas Plataformas semisumergibles
Fig. 1.7 Plataformas y estructuras petroleras según su tipo
1.4 Equipos y materiales instalados en las plataformas
Según sea el tipo de plataforma, su estructura puede variar desde una torre de
perforación y depósitos de crudo hasta estructuras de varios pisos interconectados
por tuberías. Debido a que la extracción del petróleo se realiza en conjunto con la
del gas natural, las plataformas tienen estructuras que permiten separar ambos
fluidos in situ. Las plataformas fijas se autoabastecen de agua potable mediante
desalinización del agua de mar, utilizando el gas natural para generar energía
eléctrica y tratando el agua salada del mar, mientras que los alimentos
perecederos son provistos regularmente por barcos.
Las plataformas auxiliares son utilizadas para el alojamiento, el trabajo
administrativo y algunas labores técnicas menores. Estos módulos pueden contar
con radares y radios para el control del tráfico marítimo.
18
Como medida de seguridad las plataformas que lo requieran cuentan torres
quemadores de gases explosivos que no se pueden aprovechar. El personal de la
plataforma también incluye buzos que se encargan de realizar las reparaciones
submarinas que sean necesarias, a la vez que las tuberías son limpiadas
internamente en forma regular pasando a presión elementos sólidos
1.4.1 Tubería conduit de aluminio libre de cobre y accesorios
Los tubos utilizados en las plataformas marinas son de una aleación de aluminio
libre de cobre que asegura una resistencia adecuada la oxidación tan agresiva que
se presenta en esos ambientes, el uso de estos elementos es para la canalización
de cables de las instalaciones eléctricas de toda la plataforma.
Los tubos desnudos se utilizan por lo general en interiores de la plataforma, y para
las canalizaciones que están en los exteriores, se usa el mismo tipo de tubería a la
cual se le agrega un recubrimiento de PVC.
Al igual que la tubería, los accesorios de conexión están fabricados de la misma
aleación de aluminio, y llevan su propio recubrimiento de PVC en el caso de que
sean para instalaciones en exteriores.
1.4.2 Sellos de protección de líneas de tubería conduit para áreas
clasificadas
En algunas áreas es importante proteger las instalaciones eléctricas contra una
posible propagación de incendios, por lo que los accesorios de instalación
eléctrica tiene la característica de ser a prueba de fuego, es decir, si dentro de
alguna caja de conexiones o tubería se produce una chispa, está o los posibles
gases flamables no entran ni salen de dichos elementos, el diseño robusto de
19
estos accesorios es importante en estos posibles escenarios; en particular, en lo
que se refiere a tuberías, la forma de evitar una propagación de fuego por todo el
circuito es colocando sellos con de fibra y cementos especiales.
1.4.3 Sistema ininterrumpido de energía
Las plataformas siempre tienen su propio sistema de generación de energía, que
puede ser a base de gas natural, sistemas de paneles solares etc., sin embargo es
posible que algún momento suceda un corte de energía, ya sea por mantenimiento
o por desperfectos, por lo cual se debe tener una fuente confiable de energía que
permita hacer frente a estas eventualidades, y esto se asegura instalando un
cuarto de baterías recargables de níquel-cadmio conectado a un sistema
interrumpido de energía que distribuirá la energía generada por las baterías en los
equipos y sistemas de la plataforma que se consideren sean críticos.
1.4.4 Cables
Los cables utilizados en plataformas marinas y barcos son fabricados
específicamente para estas áreas, encontramos toda una gama de aplicaciones,
desde media y baja tensión, hasta alta tensión, control y telecomunicaciones, en
general es necesario que se puedan instalar en conduit, ductos o charolas.
1.4.5 Instrumentación
En general se considera como “Instrumentación” a todo el conjunto de válvulas,
tunería de acero flexible tipo tubing y accesorios de conexión, que nos permiten
monitorear una cantidad considerable de parámetros de los propios procesos de
cada plataforma.
20
1.4.6 Equipos de izaje
El trabajo dentro de las plataformas demanda equipos de izaje tales como:
malacates, polipastos y grúas, que pueden ser mecánicas o eléctricas, los cuales
sirven para levantar y manipular cargas de embarcaciones o para el propio trabajo
dentro de la instalación marina.
1.4.7 Sistema rectificador de energía
Es importante contar con un equipo que nos proporcione una energía eléctrica sin
picos, de la cual se alimentan todos los sistemas de una plataforma, y así
aseguramos su correcto funcionamiento.
Estos sistemas rectificadores deben estar diseñados para operar en ambientes
altamente salimos y corrosivos, también las tarjetas electrónicas deben estar
protegidas para iguales condiciones.
1.4.8 Muro contra incendio
Los muros contra incendio aíslan zonas especificas de las plataformas donde
existe un riesgo potencial de incendio o explosión, esto con el objetivo de evitar
que se propague el incendio a zonas vecinas y al mismo tiempo se protejen zonas
vulnerables.
El muro se fabrica en módulos que se una entre si, y el propio diseño de los
módulos no permite el paso de tuberías o que sean barrenadas, asegurando sellar
el área de trabajo.
21
Estos elementos tienen la capacidad de resistir temperaturas cercanas a 1150ºc,
generadas por fuegos de hidrocarburos durante un periodo mínimo de dos horas
sin presentar cambios en su estabilidad e integridad.
1.4.9 Detectores, estaciones y alarmas
El objetivo principal de estos detectores y alarmas es proteger a las instalaciones y
sobre todo al personal que labora en la plataforma, mediante la interconexión y
monitoreo del equipo de seguridad colocado en todas las áreas de trabajo, como
son detectores, alarmas preventivas, alarmas auditivas; para que el personal tome
las acciones correspondientes.
1.5 Equipos de protección individual obligatoria
Con el objeto de garantizar su seguridad y el cumplimiento de la legalidad en
relación con la salud laboral los trabajadores que operan en las plataformas
petrolíferas deben estar equipados con equipos de protección individual
adecuados y homologados dada la alta peligrosidad que hay en ese entorno de
trabajo por el peligro potencial de incendio y explosión que existe y la
contaminación con sustancias químicas peligrosas.
El equipo de trabajo habitual consiste en usar los siguientes elementos
protectores:
Ropa de protección antisalpicaduras, para proteger la piel del contacto con
sustancias nocivas.
Cascos en la cabeza para protegerles de objetos que se puedan caer,
además necesitan una protección contra líquidos en su cabeza.
22
Equipos portátiles y estacionarios para la detección de gases en el
ambiente que pudiesen ocasionar alguna lesión respiratoria o explosión.
Equipos respiratorios autónomos para protegerse de contaminaciones de
atmósferas no respirables y de equipos autónomos de evacuación.
Gafas adecuadas de protección ocular.
Calzado de seguridad adecuado, que consiste en una bota cerrada con la
punta metálica.
1.6 Situación actual en la sonda de Campeche
En la Sonda de Campeche, México tiene alrededor de 149 plataformas marítimas
en las que viven permanentemente –rotándose- un promedio de 5 mil personas;
con frecuencia las instalaciones son verdaderos conjuntos modulares de varias
plataformas, una principal y otras satélites, unidas por gigantescas tuberías que a
la vez que sirven de estructuras para los puentes colgantes.
La mayor parte de las plataformas marítimas tienen la función de extraer petróleo
crudo y gas natural, que invariablemente surgen combinados. En algunos pozos
predomina el crudo, pero siempre con algún porcentaje de gas; en otros, la
composición es inversa. Esta característica geológica obliga a separar en las
instalaciones oceánicas ambos tipos de hidrocarburos, para luego bombearlos
hacia tierra firme, pues tienen dos destinos perfectamente diferenciados: el gas se
concentra en la planta de rebombeo de Atasta, Campeche, y el crudo en el puerto
tabasqueño de Dos Bocas, construido ex profeso.
La seguridad es un elemento fundamental en la Sonda de Campeche: hay barcos
bombas que lanzan cortinas de agua para impedir la transmisión del calor de
algunos mecheros hacia las plataformas más cercanas; tales mecheros (que
también tienen los pozos terrestres) a los profanos nos parecen un perenne
desperdicio de combustible que se quema sin ningún provecho, pero lo cierto es
23
que son elementos básicos de seguridad, pues vienen a hacer las veces de los
"pilotos" de cualquier estufa doméstica: en lugar de que se acumulen desechos
gaseosos explosivos, se queman de inmediato gracias a ese mecanismo. Las
tuberías se limpian periódicamente, ¡por dentro!, haciendo pasar elementos
sólidos a presión. Hay un equipo de buzos para reparaciones bajo el mar.
En Ciudad del Carmen opera un moderno helipuerto con capacidad para 40
aparatos de turbina, y más que una instalación de nuestra industria petrolera
parece una gran terminal aérea pública, con alegre bullicio y movimiento
permanente.
Las estructuras petroleras en la Sonda de Campeche son una contundente prueba
del nivel que ha alcanzado la tecnología mexicana en esta materia, la cual incluso
se exporta a otros países.
A pesar de la inevitable declinación de Cantarell, que fuera el mayor yacimiento
marino del mundo y primer productor de crudo en el mar por muchos años, la
sonda de Campeche se mantendrá como un área fundamental de los esfuerzos
exploratorios y de producción de Petróleos Mexicanos (Pemex) durante los
próximos años, informó la paraestatal.
Sólo a Cantarell se destinan este año 27 mil 800 millones de pesos para
incrementar a 48 por ciento “el factor de recuperación del yacimiento”, a la par de
que en la sonda de Campeche se localiza también Ku-Maloob-Zaap, hoy el mayor
yacimiento del país, con una aportación de 31 por ciento de la producción nacional
de crudo.
La historia de la producción de hidrocarburos en la sonda de Campeche, dijo, no
acaba después de 30 años de explotación en los que esta región aportó 72 por
ciento de la producción total de crudo en México y 2.7 por ciento de la producción
mundial. Tres décadas, documentó, en las que se enviaron diariamente al exterior
un millón 479 mil barriles de petróleo crudo, “lo que generó divisas para el país por
más de 430 mil millones de dólares”.
24
Parte de las inversiones que se llevan a cabo en Cantarell se dirigen a elevar el
aprovechamiento de gas, con el objetivo de recuperar 97 por ciento de este
combustible en diciembre de 2009, “para alcanzar el estándar internacional de 98
por ciento durante 2010”.
Por lo que respecta a Ku-Maloob-Zaap, la paraestatal informó que este yacimiento
alcanzó una producción de 809 mil barriles diarios en mayo pasado, con la cual
aporta 31 por ciento de la producción nacional y contribuye a compensar la
inevitable declinación de Cantarell.
Explicó que a partir de 2004 en que la producción de Cantarell se ha reducido de
manera sostenida, la correspondiente a otros campos ha crecido. Sin revelar la
base de comparación, apuntó que entre 2005 y 2006 la producción de Cantarell se
redujo 27 por ciento, en tanto que la de otros campos aumentó 31 por ciento.
Luego, entre 2007 y principios de 2009, Cantarell disminuyó 51 por ciento,
mientras que la producción de otras zonas se incrementó 17 por ciento. Desde
2012, se anticipa una estabilización en la declinación de Cantarell y se prevé una
producción creciente, aunque a ritmos moderados, de otros yacimientos del país.
Como parte de las nuevas estrategias energéticas nacionales, Pemex tiene como
proyecto estratégico, la inversión en aguas profundas, y ya se ha podido identificar
y mapear siete provincias petroleras en aguas profundas del Golfo de México,
denominadas: Cinturón Plegado Perdido, Provincia Salina del Bravo, Cordilleras
Mexicanas, Planicie Abisal, Cinturón Plegado de Catemaco, Provincia Salina del
Istmo y Escarpe de Campeche. De estas, Pemex Exploración y Producción ha
enfocado sus esfuerzos primordialmente en seis provincias de las cuales, en tres
ha logrado probar directamente la presencia de potenciales importantes para la
producción de crudo y gas.
También se ha confirmado el potencial del área denominada Coatzacoalcos
Profundo, donde se localiza Lakach bajo un tirante de agua de 988 metros.
Actualmente, se está en proceso de diseño el programa de explotación del
proyecto.
Uno de los retos más importantes para la Industria Petrolera Mexicana y,
específicamente de Pemex Exploración y Producción, es incrementar el
25
aprovechamiento de gas amargo contribuyendo al mismo tiempo con la
disminución del envío de este hidrocarburo a la atmósfera, por lo que, el Activo de
Producción Cantarell licitará un servicio integral de compresión, el cual es parte de
las estrategias del Plan Rector de Manejo de Gas de la Región Marina Noreste.
El servicio integral de compresión tendrá la capacidad de manejar, para su
inyección al yacimiento, el alto contenido del gas asociado al aceite, contribuyendo
al mantenimiento de presión del yacimiento y maximizando la explotación de
hidrocarburos.
El servicio integral de compresión será único en su tipo, ya que operará con una
capacidad de 200 mmpcd instalado en una plataforma Autoelevable (Jack-up) el
cual se interconectará a instalaciones marinas del Activo de Producción Cantarell,
que se ubica en la Sonda de Campeche, brindando la flexibilidad de reubicarse en
las diferentes instalaciones marinas conforme a las estrategias operativas.
26
CAPITULO 2
2. CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES
2.1 Introducción al control de procesos
Resulta conveniente utilizar la definición, en principio, del término del concepto de
Automatización que realiza la Real Academia de la Lengua Española: Automática
es la disciplina que trata de los métodos y procedimientos cuya finalidad es la
sustitución del operador humano por un operador artificial en la ejecución de una
tarea física o mental previamente programada.
Otra definición dada por el Diccionario de la Lengua Española, en su edición de
1996, dice que la Automática se define como la Ciencia que trata de sustituir en un
proceso el operador humano por dispositivos mecánicos o electrónicos. Ambas
definiciones implican la idea de la automatización de las tareas desarrolladas por
el hombre.
Desde el punto de vista de la metodología, la Automatización ofrece tanto las
técnicas como los procedimientos de análisis y diseño sobre los sistemas
evolutivos con el tiempo. El ámbito de esta disciplina tiene como objetivo predecir
y controlar de la mejor manera los procesos productivos. Estos beneficios se
transforman en una optimización de los procesos, así como en la eliminación de
las tareas repetitivas, peligrosas efectuadas por los humanos.
2.2 Historia de la automatización.
El origen se remonta a los años 1750, cuando surge la revolución industrial.
1745: Máquinas de tejido controladas por tarjetas perforadas.
27
1817-1870: Máquinas especiales para corte de metal.
1863: Primer piano automático, inventado por M. Fourneaux.
1856-1890: Sir Joseph Whitworth enfatiza la necesidad de piezas intercambiables.
1870: Primer torno automático, inventado por Christopher Spencer.
1940: Surgen los controles hidráulicos, neumáticos y electrónicos para máquinas
de corte automáticas.
1945-1948: John Parsons comienza investigación sobre control numérico.
1960-1972: Se desarrollan técnicas de control numérico directo y manufactura
computadorizada
2.3 Objetivos de la automatización
Integrar varios aspectos de las operaciones de manufactura para:
Mejorar la calidad y uniformidad del producto
Minimizar el esfuerzo y los tiempos de producción.
Mejorar la productividad reduciendo los costos de manufactura mediante un
mejor control de la producción.
Mejorar la calidad mediante procesos repetitivos.
Reducir la intervención humana, el aburrimiento y posibilidad de error
humano.
Reducir el daño en las piezas que resultaría del manejo manual.
Aumentar la seguridad para el personal.
Ahorrar área en la planta haciendo más eficiente:
El arreglo de las máquinas
El flujo de material
Para la automatización de procesos, se desarrollaron máquinas operadas con
Controles Programables (PLC), actualmente de gran ampliación en industrias
como la textil y la alimentación.
28
2.4 Aplicación de sistemas de control de procesos
Los sistemas de control tienen como objetivo que las señales de salida sean
capaces de ser gobernadas por las directrices marcadas por las señales de
entrada con independencia de las perturbaciones.
El control automático de la dirección de un coche. La entrada sería el volante del
conductor, la salida la dirección del automóvil y las perturbaciones las
inclemencias del tiempo o las irregularidades del asfalto. El objetivo del sistema de
control será que la dirección del vehículo siga los deseos del conductor.
El control automático sobre la climatización de un hogar. El termostato servirá para
que el usuario ponga la temperatura deseada (entrada), la temperatura de las
habitaciones será las salidas y las perdidas de calor por transmisión o las
aperturas de las ventas las perturbaciones. El objetivo será que las temperaturas
de las habitaciones se mantengan al valor deseado.
En el control automático de unos paneles solares, para la maximización del
rendimiento energético, éstos deberán de seguir la trayectoria del Sol. Por lo tanto,
el sistema de control deberá de tener unos transductores que permitan localizar la
posición del Sol (entrada) y gobernarán el sistema de posicionamiento de los
paneles (salida), independientemente de la velocidad del aire y de otras posibles
perturbaciones.
2.5 Sistemas de control automatizado
Como se acaba de comentar, los sistemas de control automático se caracterizan
por el control de las variables de salida a través de las variables de entrada, con
29
independencia de las perturbaciones que ataquen al sistema. Aunque parezca una
reducción drástica del dominio de trabajo, hay muchas aplicaciones cotidianas que
emplean este conocimiento. Por ejemplo, el acelerador de un automóvil (la señal
de mando) y la velocidad del vehículo o el botón de volumen de un amplificador y
la potencia de la onda sonora.
Los sistemas de control automático se clasifican en aquellos que procesan la
información en serie o en cadena cerrada. Los primeros actúan sobre la planta o el
proceso, sin considerar el valor de la señal de salida, esto es, la salida no se
compara con la entrada. Hay una gran variedad de ejemplos de esta forma de
trabajar. La luz de una escalera de un edificio de departamentos; cuando un
vecino llega a su puerta y presiona el botón de encendido de la luz de escalera,
éstas estarán encendidas durante un tiempo determinado y no considerará que la
persona haya llegado o no a la puerta de su casa.
Los sistemas de control en serie se basan en temporizaciones y en un
conocimiento exacto entre la entrada y la salida, sin ninguna consideración sobre
las posibles perturbaciones internas o externas. El ruido o perturbación sobre
estos equipos de control provocarán que no se realice la tarea deseada.
En los sistemas de control en cadena cerrada, la señal de salida se compara con
la entrada para obtener la señal de error, la cual actúa sobre la planta. Esta
característica hace que este tipo de regulación sea más insensible a las
perturbaciones. Por ejemplo, si en una casa, su sistema de calefacción depende
sólo del encendido o apagado manual, esto es, control en serie, la temperatura de
las habitaciones dependerá del tiempo de conexión de la caldera y de las perdidas
producidas por la transmisión del calor, alcanzado valores quizás no deseados. En
cambio, al emplear un termostato, el sistema de control retroalimentado apagará
automáticamente la calefacción cuando alcance la temperatura deseada y volverá
a conectarla cuando descienda ésta, atendiendo a las posibles perturbaciones
(aperturas de ventanas o puertas, número de personas, perdidas por conducción,
30
etc.). Obsérvese que se ha empleado el término retroalimentado, que se entienden
como sinónimos la retroalimentación con el lazo cerrado o cadena cerrada.
La retroalimentación no sólo está presente en las ramas de la ingeniería sino
también en gran multitud de las aplicaciones de la vida cotidiana. Por ejemplo, se
podría citar, el seguimiento de las trayectorias a partir del sentido de la vista, las
acciones meteorológicas para el control de la temperatura de la Tierra, la
regulación de los precios en el mercado, etc.
Pero no todo son ventajas. Los sistemas retroalimentados tienden a ser
inestables, lo que dificulta su diseño, mientras en serie resulta más fácil de
desarrollar por que la estabilidad no está tan comprometida. El concepto de
inestabilidad o de estabilidad está relacionado con la capacidad de que un sistema
de control sea capaz de seguir la señal de entrada sin perder el control de éste.
Un ejemplo práctico, los sistemas de control de una aeronave deben de garantizar
la estabilidad de ésta ante las órdenes dadas por el piloto y con independencias
de las perturbaciones que sufra el avión. Es fácil de suponer lo que pasaría si el
sistema de control del avión fuese inestable.
La complejidad de los sistemas en cadena cerrada respecto a los de en serie,
implica que su realización física sea más costosa, al aumentar el número de
subsistemas que son necesarios de construir.
En términos generales, los proyectos de control están definidos tanto por etapas
con procesamiento de la señal en serie, como otros en cadena cerrada, trabajando
todos ellos en el cumplimiento de los objetivos de control definidos.
2.6 PLC.
Los PLC (Programmable Logic Controller en sus siglas en inglés) son dispositivos
electrónicos muy usados en Automatización Industrial. PLC = Es un hardware
31
industrial, que se utiliza para la obtención de datos. Una vez obtenidos, los pasa a
través de bus (por ejemplo por ethernet) en un servidor.
Su historia se remonta a finales de la década de 1960 cuando la industria buscó
en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para reemplazar
los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, interruptores y
otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de
lógica combinacional.
Hoy en día, los PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas,
plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones
aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales
como controladores proporcional integral derivativo (PID).
Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras
en redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de
control distribuido.
Existen varios lenguajes de programación, tradicionalmente los más utilizados son
el diagrama de escalera (Lenguaje Ladder), preferido por los electricistas, lista de
instrucciones y programación por estados, aunque se han incorporado lenguajes
más intuitivos que permiten implementar algoritmos complejos mediante simples
diagramas de flujo más fáciles de interpretar y mantener. Un lenguaje más
reciente, preferido por los informáticos y electrónicos, es el FBD (en inglés
Function Block Diagram) que emplea compuertas lógicas y bloques con distintas
funciones conectados entre sí.
En la programación se pueden incluir diferentes tipos de operandos, desde los
más simples como lógica booleana, contadores, temporizadores, contactos,
bobinas y operadores matemáticos, hasta operaciones más complejas como
manejo de tablas (recetas), apuntadores, algoritmos PID y funciones de
32
comunicación multiprotocolos que le permitirían interconectarse con otros
dispositivos.
2.6.1 Desarrollo de los PLC
Los PLC fueron inventados en respuesta a las necesidades de la automatización
de la industria automotriz norteamericana por el ingeniero Estadounidense Dick
Morley. Antes de los PLC, el control, las secuenciación, y la lógica para la
manufactura de automóviles era realizada utilizando relés, contadores, y
controladores dedicados. El proceso para actualizar dichas instalaciones en la
industria año tras año era muy costoso y consumía mucho tiempo, y los sistemas
basados en relés tenían que ser recableados por electricistas especializados. En
1968 GM Hydramatic (la división de transmisiones automáticas de General
Motors) ofertó un concurso para una propuesta del reemplazo electrónico de los
sistemas cableados.
La propuesta ganadora vino de Bedford Associates de Boston, Masachusets. El
primer PLC, fue designado 084, debido a que fue el proyecto ochenta y cuatro de
Bedford Associates. Bedford Associates creo una nueva compañía dedicada al
desarrollo, manufactura, venta y servicio para este nuevo producto: Modicon
(MOdular DIgital CONtroller o Controlador Digital Modular). Una de las personas
que trabajo en ese proyecto fue Dick Morley, el que es considerado como "padre"
del PLC. La marca Modicon fue vendida en 1977 a Gould Electronics, y
posteriormente adquirida por la compañía Alemana AEG y más tarde por
Schneider Electric, el actual dueño.
Uno de los primeros modelos 084 que se construyeron se encuentra mostrado en
la sede de Modicon en el Norte de Andover, Masachusets. Fue regalado a
Modicon por GM, cuando la unidad fue retirada tras casi veinte años de servicio
ininterrumpido.
33
La industria automotriz es todavía una de las más grandes usuarias de PLC, y
Modicon todavía numera algunos de sus modelos de controladores con la
terminación ochenta y cuatro. Los PLC son utilizados en muchas diferentes
industrias y máquinas tales como máquinas de empaquetado y de
semiconductores. Algunas marcas con alto prestigio son ABB Ltd., Koyo,
Honeywell, Siemens, Trend Controls, Schneider Electric, Omron, Rockwell (Allen-
Bradley), General Electric, fraz max, Tesco Controls, Panasonic (Matsushita),
Mitsubishi e Isi Matrix machines. Tambien existe un rango de PLCs fabricados
para aplicaciones en automotores, embarcaciones, ambulancias y sistemas
moviles para el mercado internacional de SCM International,Inc.
2.6.2 PLC en comparación con otros sistemas de control
Los PLC están adaptados para un amplio rango de tareas de automatización.
Estos son típicos en procesos industriales en la manufactura donde el costo de
desarrollo y mantenimiento de un sistema de automatización es relativamente alto
contra el coste de la automatización, y donde van a existir cambios en el sistema
durante toda su vida operacional. Los PLC contienen todo lo necesario para
manejar altas cargas de potencia; se requiere poco diseño eléctrico y el problema
de diseño se centra en expresar las operaciones y secuencias en la lógica de
escalera (o diagramas de funciones). Las aplicaciones de PLC son normalmente
hechos a la medida del sistema, por lo que el costo del PLC es bajo comparado
con el costo de la contratación del diseñador para un diseño específico que solo
se va a usar una sola vez. Por otro lado, en caso de productos de alta producción,
los sistemas de control a medida se amortizan por sí solos rápidamente debido al
ahorro en los componentes, lo que provoca que pueda ser una buena elección en
vez de una solución "genérica".
34
Sin embargo, debe ser notado que algunos PLC ya no tienen un precio alto. Los
PLC actuales tienen todas las capacidades por algunos cientos de dólares.
Diferentes técnicas son utilizadas para un alto volumen o una simple tarea de
automatización, Por ejemplo, una lavadora de uso doméstico puede ser controlada
por un temporizador a levas electromecánico costando algunos cuantos dólares en
cantidades de producción.
Un diseño basado en un microcontrolador puede ser apropiado donde cientos o
miles de unidades deben ser producidas y entonces el coste de desarrollo (diseño
de fuentes de alimentación y equipo de entradas y salidas) puede ser dividido en
muchas ventas, donde el usuario final no tiene necesidad de alterar el control.
Aplicaciones automotrices son un ejemplo, millones de unidades son vendidas
cada año, y pocos usuarios finales alteran la programación de estos controladores.
(Sin embargo, algunos vehículos especiales como son camiones de pasajeros
para tránsito urbano utilizan PLC en vez de controladores de diseño propio, debido
a que los volúmenes son pequeños y el desarrollo no sería económico.)
Algunos procesos de control complejos, como los que son utilizados en la industria
química, pueden requerir algoritmos y características más allá de la capacidad de
PLC de alto nivel. Controladores de alta velocidad también requieren de
soluciones a medida; por ejemplo, controles para aviones.
Los PLC pueden incluir lógica para implementar bucles analógicos, “proporcional,
integral y derivadas” o un controlador PID. Un bucle PID podría ser usado para
controlar la temperatura de procesos de fabricación, por ejemplo. Históricamente,
los PLC’s fueron configurados generalmente con solo unos pocos bucles de
control analógico y en donde los procesos requieren cientos o miles de bucles, un
Sistema de Control Distribuido (DCS) se encarga. Sin embargo, los PLC se han
vuelto más poderosos, y las diferencias entre las aplicaciones entre DCS y PLC
han quedado menos claras.
35
Resumiendo, los campos de aplicación de un PLC o autómata programable en
procesos industriales son: cuando hay un espacio reducido, cuando los procesos
de producción son cambiantes periódicamente, cuando hay procesos
secuenciales, cuando la maquinaria de procesos es variable, cuando las
instalaciones son de procesos complejos y amplios, cuando el chequeo de
programación se centraliza en partes del proceso. Sus aplicaciones generales son
las siguientes: maniobra de máquinas, maniobra de instalaciones y señalización y
control.
2.6.3 Señales Analógicas y digitales
Las señales digitales o discretas como los interruptores, son simplemente una
señal de On/Off (1 ó 0, Verdadero o Falso, respectivamente). Los botones e
interruptores son ejemplos de dispositivos que proporcionan una señal discreta.
Las señales discretas son enviadas usando la tensión o la intensidad, donde un
rango especifico corresponderá al On y otro rango al Off. Un PLC puede utilizar
24V de voltaje continuo en la E/S donde valores superiores a 22V representan un
On, y valores inferiores a 2V representan Off. Inicialmente los PLC solo tenían E/S
discretas.
Las señales analógicas son como controles de volúmenes, con un rango de
valores entre 0 y el tope de escala. Esto es normalmente interpretado con valores
enteros por el PLC, con varios rangos de precisión dependiendo del dispositivo o
del número de bits disponibles para almacenar los datos. Presión, temperatura,
flujo, y peso son normalmente representados por señales analógicas. Las señales
analógicas pueden usar tensión o intensidad con una magnitud proporcional al
valor de la señal que procesamos. Por ejemplo, una entrada de 4-20 mA ó 0-10 V
será convertida en enteros comprendidos entre 0-32767.
36
Las entradas de intensidad son menos sensibles al ruido eléctrico (como por
ejemplo el arranque de un motor eléctrico) que las entradas de tensión.
Como ejemplo, las necesidades de una instalación que almacena agua en un
tanque. El agua llega al tanque desde otro sistema, y como necesidad a nuestro
ejemplo, el sistema debe controlar el nivel del agua del tanque.
Usando solo señales digitales, el PLC tiene 2 entradas digitales de dos
interruptores del tanque (tanque lleno o tanque vacío). El PLC usa la salida digital
para abrir o cerrar una válvula que controla el llenado del tanque.
Si los dos interruptores están apagados o solo el de “tanque vacío” esta
encendido, el PLC abrirá la válvula para dejar entrar agua. Si solo el de “tanque
lleno” esta encendido, la válvula se cerrara. Si ambos interruptores están
encendidos sería una señal de que algo va mal con uno de los dos interruptores,
porque el tanque no puede estar lleno y vacío a la vez. El uso de dos interruptores
previene situaciones de pánico donde cualquier uso del agua activa la bomba
durante un pequeño espacio de tiempo causando que el sistema se desgaste más
rápidamente. Así también se evita poner otro PLC para controlar el nivel medio del
agua.
Un sistema analógico podría usar una báscula que pese el tanque, y una válvula
ajustable. El PLC podría usar un PID para controlar la apertura de la válvula. La
báscula está conectada a una entrada analógica y la válvula a una salida
analógica. El sistema llena el tanque rápidamente cuando hay poca agua en el
tanque. Si el nivel del agua baja rápidamente, la válvula se abrirá todo lo que se
pueda, si el caso es que el nivel del agua está cerca del tope máximo, la válvula
estará poco abierta para que entre el agua lentamente y no se pase de este nivel.
Con este diseño del sistema, la válvula puede desgastarse muy rápidamente, por
eso, los técnicos ajustan unos valores que permiten que la válvula solo se abra en
37
unos determinados valores y reduzca su uso.
Un sistema real podría combinar ambos diseños, usando entradas digitales para
controlar el vaciado y llenado total del tanque y el sensor de peso para
optimizarlos.
2.6.4 Capacidades E/S en los PLC modulares
Los PLC modulares tienen un limitado número de conexiones para la entrada y la
salida. Normalmente, hay disponibles ampliaciones si el modelo base no tiene
suficientes puertos E/S.
Los PLC con forma de rack tienen módulos con procesadores y con módulos de
E/S separados y opcionales, que pueden llegar a ocupar varios racks. A menudo
hay miles de entradas y salidas, tanto analógicas como digitales. A veces, se usa
un puerto serie especial de E/S que se usa para que algunos racks puedan estar
colocados a larga distancia del procesador, reduciendo el coste de cables en
grandes empresas. Algunos de los PLC actuales pueden comunicarse mediante
un amplio tipo de comunicaciones incluidas RS-485, coaxial, e incluso Ethernet
para el control de las entradas salidas con redes a velocidades de 100 Mbps.
Los PLC usados en grandes sistemas de E/S tienen comunicaciones P2P entre
los procesadores. Esto permite separar partes de un proceso complejo para tener
controles individuales mientras se permita a los subsistemas comunicarse
mediante links. Estos links son usados a menudo por dispositivos de Interfaz de
usuario (HMI) como keypads o estaciones de trabajo basados en ordenadores
personales.
El número medio de entradas de un PLC es 3 veces el de salidas, tanto en
analógico como en digital. Las entradas “extra” vienen de la necesidad de tener
38
métodos redundantes para controlar apropiadamente los dispositivos, y de
necesitar siempre mas controles de entrada para satisfacer la realimentación de
los dispositivos conectados.
2.6.5 Programación
Los primeros PLC, en la primera mitad de los 80, eran programados usando
sistemas de programación propietarios o terminales de programación
especializados, que a menudo tenían teclas de funciones dedicadas que
representaban los elementos lógicos de los programas de PLC. Los programas
eran guardados en cintas. Más recientemente, los programas PLC son escritos en
aplicaciones especiales en un ordenador, y luego son descargados directamente
mediante un cable o una red al PLC. Los PLC viejos usan una memoria no volátil
(magnetic core memory) pero ahora los programas son guardados en una RAM
con batería propia o en otros sistemas de memoria no volátil como las memoria
flash.
Los primeros PLC fueron diseñados para ser usados por electricistas que podían
aprender a programar los PLC en el trabajo. Estos PLC eran programados con
“lógica de escalera” ("ladder logic"). Los PLC modernos pueden ser programados
de muchas formas, desde la lógica de escalera hasta lenguajes de programación
tradicionales como el BASIC o C. Otro método es usar la Lógica de Estados (State
Logic), un lenguaje de programación de alto nivel diseñado para programas PLC
basándose en los diagramas de transición de estados.
Recientemente, el estándar internacional IEC 61131-3 se está volviendo muy
popular. IEC 61131-3 define cinco lenguajes de programación para los sistemas
de control programables: FBD (Function block diagram), LD (Ladder diagram), ST
(Structured text, similar al Lenguaje de programación Pascal), IL (Instruction list) y
SFC (Sequential function chart).
39
Mientras que los conceptos fundamentales de la programación del PLC son
comunes a todos los fabricantes, las diferencias en el direccionamiento E/S, la
organización de la memoria y el conjunto de instrucciones hace que los programas
de los PLC nunca se puedan usar entre diversos fabricantes. Incluso dentro de la
misma línea de productos de un solo fabricante, diversos modelos pueden no ser
directamente compatibles.
La estructura básica de cualquier autómata programable es:
Fuente de alimentación: convierte la tensión de la red, 110 ó 220V ac a baja
tensión de cc (24V por ejemplo) que es la que se utiliza como tensión de trabajo
en los circuitos electrónicos que forma el autómata.
CPU: la Unidad Central de Procesos es el auténtico cerebro del sistema. Es el
encargado de recibir órdenes del operario a través de la consola de programación
y el módulo de entradas. Después las procesa para enviar respuestas al módulo
de salidas.
Módulo de entradas: aquí se unen eléctricamente los captadores (interruptores,
finales de carrera...). La información que recibe la envía al CPU para ser
procesada según la programación. Hay 2 tipos de captadores conectables al
módulo de entradas: los pasivos y los activos.
Módulo de salida: es el encargado de activar y desactivar los actuadores (bobinas
de contactores, motores pequeños...). La información enviada por las entradas a la
CPU, cuando está procesada se envía al módulo de salidas para que estas sean
activadas (también los actuadores que están conectados a ellas). Hay 3 módulos
de salidas según el proceso a controlar por el autómata: relés, triac y transistores.
40
Terminal de programación: la terminal o consola de programación es el que
permite comunicar al operario con el sistema. Sus funciones son la transferéncia y
modificación de programas, la verificación de la programación y la información del
funcionamiento de los procesos.
Periféricos: ellos no intervienen directamente en el funcionamiento del autómata
pero sí que facilitan la labor del operario.
2.6.6 Comunicaciones
Las formas como los PLC intercambian datos con otros dispositivos son muy
variadas. Típicamente un PLC puede tener integrado puertos de comunicaciones
seriales que pueden cumplir con distintos estándares de acuerdo al fabricante.
Estos puertos pueden ser de los siguientes tipos:
RS-232
RS-485
RS-422
Ethernet
Sobre estos tipos de puertos de hardware las comunicaciones se establecen
utilizando algún tipo de protocolo o lenguaje de comunicaciones. En esencia un
protocolo de comunicaciones define la manera como los datos son empaquetados
para su transmisión y como son codificados. De estos protocolos los más
conocidos son:
Modbus
Bus CAN
Profibus
Devicenet
41
Controlnet
Ethernet I/P
Muchos fabricantes además ofrecen distintas maneras de comunicar sus PLC con
el mundo exterior mediante esquemas de hardware y software protegidos por
patentes y leyes de derecho de autor.
Ejemplos de aplicaciones generales:
Maniobra de máquinas
Maquinaria industrial de plástico
Máquinas transfer
Maquinaria de embalajes
Maniobra de instalaciones:
Instalación de aire acondicionado, calefacción...
Instalaciones de seguridad
Señalización y control:
Chequeo de programas
Señalización del estado de procesos
2.7 Equipamiento y Tecnología de Perforación en Plataformas petroleras
Actualmente ya se aplican sistemas automáticos de control en los procesos de
perforación costa fuera, un par de ejemplos se mencionan a continuación.
2.7.1 Perforación Direccional - Uso de RSS (Rotary Steerable System o
Sistema Rotatorio Dirigido)
El sistema RSS (también conocido como Sistema de Rotación Dirigido) representa
un enfoque completamente nuevo de la perforación de pozos petroleros,
42
proporcionando velocidades de perforación sin precedentes y hasta un 20% de
reducción en tiempos no productivos (NPT o Non-productive times).
El RSS dirige con precisión el pozo al rotar el ángulo de perforación mientras que
la tasa de construcción y dirección de la herramienta puede ser ajustada mientras
se perfora, haciendo que el sistema sea virtualmente invisible a la operación de
perforación.
El servicio del RSS proporciona direccionamiento continuo en la broca y
evaluación de formación en tiempo real para entregarnos un cálculo exacto de la
posición del pozo.
Esta tecnología está completamente integrada con sistemas LWD (Logging while
drilling) de administración de información de equipo para proporcionar un paquete
completo de perforación y evaluación de formación en tiempo real.
El sistema RSS minimiza los comportamientos no constructivos de las brocas que
son ocasionados por brocas de corte lateral de calibre corto. Ayuda a incrementar
la profundidad diaria perforada, elimina el espiralamiento del hoyo y mejora el
control direccional, permitiendo una colocación más precisa del pozo mientras
aumenta la eficiencia y la velocidad debido a la limpieza mejorada del hueco,
corridas de revestimiento más fáciles, menos viajes cortos y reducción del tiempo
requerido para perforar un pozo.
Resumiendo, el servicio RSS es una tecnología de rotación dirigida que logra una
perforación más rápida, sin deslizamiento (sliding), un verdadero control sobre la
marcha, una mayor capacidad direccional y grandes ahorros en tiempo de equipo.
2.7.2 Capacidades de los sistemas RSS:
• Advertencia temprana de la trayectoria y cambios de la formación en tiempo
real.
43
• Sistema que puede perforar verticalmente, horizontalmente y geonavegar.
• Software de “control crucero” tridimensional que permite que la herramienta
RSS mantenga automáticamente la trayectoria deseada del pozo y corregir
cualquier tendencia de giro o cambios abruptos en la formación.
• Excelente control tanto en la dirección como en la tasa de construcción,
para generar curvas constantes y suaves.
• Componentes internos aislados de los fluidos del pozo.
• Ayuda a reducir los viajes de la broca.
• La capacidad inteligente de diagnóstico en el fondo del pozo permite una
autocorrección y proporciona el estado de la herramienta al operador.
Aplicaciones
• Maximización de la producción
• Colocación precisa de los pozos con respecto a los bordes del yacimiento
• Refinación de modelos de yacimiento
Beneficios
• Acceso a reservas previamente consideradas económicamente marginales
• Logro de los objetivos de producción con menos perforación
• Sorteo de riesgos de perforación
• Cálculos de reservas más precisos
Características
• Mediciones direccionales únicas, altamente sensibles a los límites de fluidos
y bordes de capas
• Imágenes de 360° que indican el mejor direccionamiento
• Mediciones de lectura profunda que preveen situaciones de riesgo y
conducen a la toma de decisiones oportunas
44
2.7.3 Tecnologías LWD (Logging While Drilling) y MWD (Measuring while
Drilling) para la adquisición de registros durante la perforación
Las características y diferencias entre estas dos tecnologías se detallan a
continuación:
2.7.3.1 Measurement While Drilling (MWD)
La tecnología MWD incluye la medición y adquisición de datos direccionales (por
ejemplo datos de inclinación del agujero a ser perforado), como también la presión
ejercida sobre el mismo. También incluye dinámicas de medición tales como
información sobre vibraciones y posibles sacudidas, esfuerzo de torsión, el peso
sobre la barrena (WOB, por sus siglas en ingles) y la temperatura, permiten a los
perforadores y a los ingenieros de perforación vigilar rutinariamente (monitorear)
los parámetros de desempeño de la perforación en el fondo del pozo, en tiempo
real, en lugar de inferirlos a partir de las mediciones de superficie.
MWD provee información geométrica sobre la posición del pozo que está siendo
perforado y es de gran ayuda para perforar el pozo de manera segura y eficiente.
2.7.3.2 Logging While Drilling (LWD)
LWD significa registrar las propiedades de una formación e información sobre los
fluidos de la reserva que está siendo explotada mientras se perfora y antes de que
los fluidos provenientes de esta perforación invadan la formación.
El uso más frecuente de estas mediciones incluye resistencia, densidad,
porosidad, tiempo de viaje acústico y presión del pozo de la formación, haciendo
posible la optimización de la perforación en diversos aspectos.
Esta herramienta, relativamente nueva, la cual inicio su comercialización en la
década de los ochenta.
45
2.7.4 Uso de LWD y MWD
Los instrumentos de fondo de pozo y las tecnologías de compresión de datos
permiten la transmisión en tiempo real de imágenes de la pared del pozo y de
datos de correlación asociados con las mismas desde la barrena hasta la
superficie. La perforación de pozos con trayectorias complejas es cada vez más
común. El análisis de datos y la generación de imágenes en tiempo real facilitan el
correcto emplazamiento del pozo, la evaluación de la estabilidad del agujero y el
control continuo de parámetros de perforación críticos. Las mediciones precisas de
alta resolución, mejoradas por la visualización tridimensional 3D en tiempo real,
proveen información útil para tomar decisiones más acertadas y oportunas, lo que
se traduce en avances significativos en términos de manejo de riesgos y
optimización general de la productividad. Las actuales tecnologías permiten que
se evalúe el pozo, se defina una trayectoria exacta y caractericen las formaciones
en tiempo real antes de adoptar costosas decisiones de perforación y producción.
El logro de un costo real de pozo inferior al proyectado suele ser un indicador del
éxito de la perforación. Es preciso responder con rapidez a preguntas tales como:
¿En dónde se encuentra el agujero? ¿Hacia dónde se dirige la barrena? ¿Qué
formación se está perforando? ¿Cuáles son las condiciones de fondo de pozo?
Las mediciones en tiempo real, los sistemas de telemetría, la generación de
imágenes y los programas de computación están ayudando a los perforadores a
responder tales interrogantes.
2.7.4.1 Direccionamiento de la broca de Perforación
Gracias a LWD, es posible optimizar las posiciones de los pozos a perforar, evadir
peligros en las perforaciones y perforar más eficazmente. Los operadores esperan
que la información que se toma en el hoyo de perforación sea actualizada en
tiempo real (real-time) y lo más cercana a la realidad posible.
46
Recientes desarrollos en LWD hicieron posible adquirir imágenes de alta
resolución. Para el geólogo, esta interpretación en tiempo real de las
características sedimentarias del pozo puede ser utilizada para dirigir la broca de
perforación en la dirección de la reserva de crudo. El propósito radica en analizar
rápidamente la superficie de la perforación para determinar rápidamente el camino
que tiene que tomar la broca para evitar fracturas de la broca de perforación, y
evitar o mitigar características adversas que tengan resultado negativo en la
producción.
2.7.4.2 Información en Tiempo Real
La familia de servicios LWD ha desarrollado servicios confiables y que además
agregan valor al mundo de la perforación. Ahora esta información está disponible
en tiempo real y ayuda a posicionar y minimiza los riesgos de la perforación
2.7.5 Aplicaciones de Tecnologías LWD y MWD
Transmisión de múltiples mediciones en tiempo real durante la perforación
Colocación de pozos
Optimización de las operaciones de perforación
Ambientes de perforación rigurosos y complejos, incluyendo pozos de alta
temperatura, alta presión y profundos
2.7.6 Beneficios del uso de Tecnologías LWD y MWD
Las decisiones se basan en información general transmitida en tiempo real.
47
Se dispone de mediciones de múltiples combinaciones de herramientas en
tiempo real.
La disponibilidad de una memoria de datos posibilita el análisis posterior a
la perforación para la planeación de futuros pozos.
Aumenta la eficiencia y la seguridad mediante la integración de todos los
sensores en un solo collarín.
Ahorra tiempo mediante la adquisición de mediciones de calidad con
velocidades de penetración elevadas.
Mitiga los riesgos asociados con las fuentes químicas tradicionales.
Reduce la incertidumbre asociada con la profundidad mediante la utilización
de sensores colocados.
Aumenta la confiabilidad en las interpretaciones mediante la introducción de
nuevas mediciones adquiridas con herramientas LWD e indicadores de
control de calidad.
Características:
Alta velocidad de transmisión de datos efectiva.
Capacidad para transmitir datos desde múltiples herramientas de fondo de
pozo y para suministrarles potencia.
Memoria de registro integrada.
Mediciones de dirección e inclinación estáticas continuas precisas.
Actualizaciones en tiempo real sobre impactos, vibraciones y flujo de fondo
de pozo.
Sensores de perforación y evaluación de formaciones colocados en un solo
collarín.
Mediciones de espectroscopia de captación elemental, sigma, porosidad,
rayos gamma, densidad y resistividad para facilitar la evaluación de
formaciones.
48
Mediciones de presión anular, calibrador e impactos para evaluar el
desempeño de la perforación.
Generación eléctrica de más neutrones con energías superiores a las de las
fuentes químicas tradicionales.
Chips de diagnóstico incorporados para proveer información con fines de
mantenimiento preventivo.
Producto de respuesta para la integración e interpretación de datos.
49
CAPITULO 3
3. CONCEPTO DE DISEÑO
3.1 Condiciones de diseño
El tema que desarrollamos en este trabajo es el diseño de control y mecánico de
un elevador para pasajeros en una plataforma tipo Jack-Up, ya que la tendencia
es que en los próximos años la paraestatal Pemex construya en territorio nacional
plataformas de este tipo; las plataformas fijas propiedad de Pemex existentes en
las mares mexicanos no tienen un elevador para pasajeros, ya que el diseño
general no permite incluirlo, e incluso en las normas de referencia de Pemex no
hay datos o referencias que permitan diseñarlo, sólo hay información para
elevadores de carga; y parte del desarrollo de este trabajo fue investigar que
organismos regulan la construcción de estructuras marinas, las cuales son las
llamadas Sociedades de Clasificación, que son asociaciones no gubernamentales
que se encargan de promover la seguridad de la vida humana, infraestructura y
del entorno marino, mediante el desarrollo e implementación de Reglas de
Clasificación en el diseño de buques y plataformas o cualquier otra construcción
marina, así mismo se realizan inspecciones periódicas cuando las construcciones
marinas están ya en operación y asegurar de esta manera el cumplimiento de las
reglas de clasificación. Para nuestro objetivos de diseño encontramos a la
“American Bureau of Shipping” (en adelante ABS), esta sociedad pertenece a la
“International Association of Classification Societies” (en adelante IACS) que
representa a las diez sociedades de clasificación más importantes del mundo. La
IACS es un órgano consultivo de la Organización Marítima Internacional (OMI),
que depende de la ONU, y permanece como la única organización no
gubernamental con título de observador que tiene autoridad para desarrollar y
aplicar reglas como las descritas anteriormente.
50
ABS ha desarrollado las Rules for Building and Classing for Mobile Offshore
Drilling Units – 2009 (en adelante MODU Rules) que son reglas de construcción y
clasificación para unidades móviles costa fuera de perforación, este ultimo
concepto nos da la referencia para colocar el diseño en una plataforma tipo Jack-
Up. A partir de las MODU Rules tenemos los datos, características y normas que
involucran en nuestro diseño.
Comenzaremos por proponer las características principales del elevador, así como
los accesorios que integran el sistema y la respectiva descripción de éstos según
el diseño propuesto para este trabajo:
El elevador debe tener la cabina, así como el piso, puerta y nivel
deslizables en acero inoxidable operadas con motor, iluminación interior,
lámpara de emergencia y puertas de nivel en cada piso.
La cabina tiene una sola puerta por lo cual las seis paradas son del mismo
lado del cubo.
La alimentación eléctrica para el tablero principal es de 480 Volts, 3 Fases,
60 Hertz.
El manejo del elevador es del tipo colectivo selectivo completo, automático
por medio de botones luminosos (clasificación Nema 4X) de presión
momentánea, tanto en el carro como en los pisos.
El tablero del sistema se instala en un gabinete hermético (clasificación
Nema 4X), con contactores, relevadores y PLC (con certificación
apropiada).
El tipo de tracción de la maquina es con corona y tornillo sin fin colocada
directamente en el cubo del elevador.
El motor tractor es del tipo (VVVF) voltaje variable, frecuencia variable,
será de 16 HP - 4 polos VVVF, arranque = 18,2A; nominal = 46A, por
norma se debe fabricar con resistencia calefactora, a prueba de explosión.
El variador de frecuencia debe estar en cumplimiento de las condiciones de
operación en temperatura, humedad y vibración.
51
La cabina del elevador cuenta con intercomunicador permanente para
emergencias, adecuado para ambiente marino.
La capacidad de carga del elevador es de 1500 Kg. velocidad de 0.60 m/s
Dimensiones de cubo
Lado estribor: 2.11 x 1.714 x 15.4 m.
Seguridad y amortiguadores
La seguridad es de acción retardada y los amortiguadores de aceite colocados
firmemente en un desnivel que funciona como fosa.
Guías de zapatas
Zapatas deslizables, para proporcionar suavidad de viaje.
Operador de puertas
Es un motor eléctrico de alta eficiencia para abrir y cerrar la puerta de la cabina y
la puerta del piso donde se encuentre el elevador.
Plataforma y marco de cabina
La plataforma de la cabina podremos construirla con perfiles de acero
estructural, las dimensiones y espaciamientos de todos los componentes
estructurales, se han diseñado para soportar la carga nominal del elevador.
Para todos los elementos estructurales los hemos propuesto en acero
inoxidable tipo 316.
En la parte superior de la plataforma, se fija un piso de acero inoxidable y
sobre el cual se coloca un tapete antideslizante firmemente unido al piso.
Con este arreglo conseguimos que la parte inferior del piso sea a prueba
de fuego.
El marco de la cabina consiste en elementos estructurales diseñados
firmemente anclados a la plataforma y parte superior de la cabina con el
contraventeo que permita la eliminación de deformaciones en las paredes
52
de la cabina. El marco de la cabina y el de la plataforma están diseñados
en base a la memoria de cálculo adjunta en la sección de anexos.
Cabina
Sea ha diseñado un tipo de cabina moderna y funcional de acuerdo a la
Norma ANSI A17.
Las paredes consisten de lamina de acero inoxidable con espesor mínimo
de 2mm, estará apoyada en un marco rígido de acero estructural, techo de
lamina de acero y canales de acero estructural con bandas anti-
friccionantes.
Las paredes consisten de lamina de acero inoxidable con espesor mínimo
de 2mm, una altura de 1.82m y una lamina superior de acero de 0.61 m de
alto mínimo para una altura total de la cabina de 2.43m,
Los pasamanos, son también en acero inoxidable, y se sitúan alrededor del
interior de la cabina, a una altura de 0.90 m sobre el piso.
La cubierta de la cabina es de lámina de acero inoxidable con un espesor
mínimo de 1.6 mm y esta reforzada para soportar y distribuir el peso de dos
personas, además cuenta con una escotilla para salida de emergencia.
La escotilla de salida de emergencia está provista con interruptores de
enlace para evitar la operación del elevador si no están cerradas.
La cabina cuenta con ventilación mecánica, que consiste de un ventilador
accionado con un motor eléctrico para introducir aire a la cabina a través
de una persiana localizada en el techo de la cabina, el arreglo del
ventilador contempla sellos de goma de hule para evitar transmisión de
vibraciones hacia el techo de la cabina.
El ventilador considerado en diseño es de una capacidad mayor o igual a
14.15 m3/min. (850CFM)
El circuito eléctrico de alumbrado y los controles de la cabina se conectan
al interruptor de luces en el tablero de operación de la cabina y al
alumbrado exterior en el cubo por medio de cable flexible.
Para el alumbrado de la cabina instalaremos una luminaria fluorescente de
53
2x38 Watts (clasificación Nema 4X)
En el marco de la cabina instalaremos un sensor fotoeléctrico, para
interrumpir el cierre de puertas cuando el personal este en tránsito.
Tablero de mando en cabina
En el diseño de este tablero consideramos los siguientes elementos:
Botones de presión momentánea numerados de acuerdo a las paradas
existentes (clasificación Nema 4X).
Interruptor para luz de cabina.
Interruptor operado por llave para el servicio de emergencia
Interruptor operado por llave con dos posiciones con o sin elevadorista.
Las alarmas audibles (bocinas) se instalan en el cuarto de control remoto.
Lo anterior en cumplimento con la sección “17 – Manually Operated
Alarms; 17.1 – General Emergency Alarm Systems
Mientras el elevador permanezca en reposo mantendrá las puertas
cerradas.
En caso de interrupción de la alimentación de energía eléctrica, el elevador
se desplazara al nivel de desembarque más próximo.
Botonera de revisión en el puente de la cabina con interruptor de “paro de
emergencia”
Interruptor de selección.
Botón de seguridad.
Botones de sube y baja.
Puertas de la cabina
Las puertas de la cabina son corredizas de desplazamiento horizontal y
son operadas eléctricamente con motor (apertura tipo telescópica), de
acuerdo a la norma ANSI A 17
El material es acero inoxidable de 0.914m de ancho por 2.13m de altura del
tipo tambor con propiedades acústicas y reforzadas mecánicamente.
Están soportadas por ruedas de hule o plástico con dos puntos de
54
suspensión.
Son guiadas en la base por medio de zapatas deslizantes no metálicas
sobre un acanalado suave en el umbral del marco de entrada.
Puertas de piso o nivel
Son metálicas deslizables de apertura telescópica.
Se abren y cierran automáticamente.
Están terminadas en acero inoxidable de 0.914m de ancho por 2.13m de
altura.
Son de clasificación A-0 contra fuego.
Marcos de las puertas de piso
Son de acero inoxidable rectangulares, fabricados en acero inoxidable tipo
316 calibre 16. El diseño de este elemento incluye accesorios tales como
pisaderas de acceso a cabina en aluminio de 285X90 mm.
Son colocadas en cada piso de servicio.
Rieles de cabina y contrapeso
Para la cabina y el contrapeso los rieles son de acero sección tipo “T”
especialmente fabricados para el uso de ascensores.
En la cabina usaremos el modelo T127 - 89 - 16
En el contrapeso usaremos el modelo T89 - 62 - 16
Los rieles deberemos instalarlos nivelando éstos a plomo respecto al cubo,
con una tolerancia de 3.175 mm y sujetándolos firmemente a la estructura
del cubo por medio de grapas de acero.
Los extremos de los rieles están machambrados y unidos por la parte
inferior con placas de acero.
Los rieles se colocan de manera que no provoquen una distorsión debida a
una carga excéntrica o por aplicación de los paracaídas instalados en la
cabina.
Las uniones se aíslan, para evitar el par galvánico, con Nylamid.
55
En la parte inferior de la fosa instalaremos un soporte para asentamiento
adecuadazo de los rieles.
Señalización
En la cabina se coloca un indicador digital de posición y un cuadro de
botones de llamada e interruptores de operación.
En cada parada de desembarque se colocan botones de llamadas.
En todas las plantas se coloca un indicador de posición.
Regulador de velocidad
Un regulador de velocidad sirve para accionar algún dispositivo de
seguridad contra caídas del elevador y detenerlo en caso de sobre-
velocidad. El regulador de velocidad es un arreglo mecánico de poleas, el
cual viene calibrado de fábrica con la velocidad a la cual debe trabajar el
elevador, en caso de superar el parámetro establecido, se accionaran los
elementos de seguridad.
Contrapeso
El contrapeso es el elemento indispensable de cualquier sistema de
elevadores, el cual permite el ascenso y descenso de la cabina en
consecuencia del movimiento del contrapeso. Consta de un marco
estructural de acero y de pesas de acero estructural para contrabalancear
el peso de la cabina vacía y aproximadamente el 45% de la carga viva.
Canalizaciones eléctricas
Hemos propuesto la instalación del sistema dentro del edificio del módulo
habitacional de la plataforma, por lo que la canalización de la instalación
eléctrica puede realizarse con tubería conduit de aluminio libre de cobre,
con pared gruesa cedula 40 sin costura interior.
Los accesorios de interconexión deberán ser de aluminio rígido libre de
cobre con adecuados para ambiente marino.
56
Cables tractores
Los cables tractores soportan la cabina y el contrapeso y pasan a través de la
máquina tractora
Son de acero, especialmente fabricados para el servicio de ascensores, en
nuestro diseño se ha seleccionado cables de diámetro de ½” (12.7 mm).
El coeficiente de seguridad es de 6:1, el cual asegura un manejo de carga
con el máximo cuidado porque involucran un gran riesgo como ascensores
para pasajeros.
Cables viajeros y alambrado eléctrico
El cable viajero es un arreglo de varios conductores de cobre, los cuales llevan
líneas de alimentación y señalización o datos, desde el tablero de control hasta la
cabina. Este cable se mantiene fijo en la pared del cubo hasta la mitad del
recorrido de la cabina, y a partir de este punto se deja sin sujeción hasta la parte
inferior de la cabina.
Los calibres de cables que hemos seleccionado según el servicio y en referencia
a las Reglas MODU para construcciones costa fuera:
Para los motores se utilizara calibre 10 Awg
Del tablero al motor se utilizara calibre 14 Awg
Para señales digitales se utilizara calibre 14 Awg
Para señales análogas se utilizara calibre 16 Awg
Seguridad de puertas
El arreglo de las puertas proponemos instalar dispositivos electromecánicos de
cierre de puertas conectadas al circuito general del elevador, con el objeto de
impedir que este se mueva si alguna de las puertas de los pisos o la puerta de la
cabina esta abierta.
Equipo de Intercomunicación
En la cabina del elevador se instalará un equipo de intercomunicación adecuado
57
para su funcionamiento en un ambiente marino altamente corrosivo
Cables eléctricos
Los cables que se utilizan en instalaciones costa fuera como las plataformas
marinas o los barcos, son alambres o cables de cobre con un con aislamiento
termoplástico de policloruro de vinilo (PVC). Las características principales de
estos cables se enlistan a continuación:
- Tensión máxima de operación: 600 V.
- Temperaturas máximas de operación en el conductor:
- 60°C En presencia de aceite.
- 75°C En ambiente mojado.
- 90°C En ambiente seco.
- 105°C En emergencia.
- 150°C En corto circuito.
También son resistentes al fuego y además deberá cumplir como al menos con
las normas referentes a instalaciones eléctricas en barcos y/o plataformas
marinas:
IEC Publication 60092-350, 60092-351, 60092-352, 60092-353, 60092-354,
60092-359, 60092-373, 60092-374, 60092-375, 60092-376, IEEE Std.45.
PLC y componentes electrónicos
El PLC propuesto es este trabajo debe contar con sus tarjetas electrónicas
tropicalizadas para resistir el ambiente marino y corrosivo, es decir estar
diseñados para operar sin ningún daño en presencia de humedad relativa
sin condensación del 5% al 95%, así como en rangos de temperatura de 0°
a 60° C.
Se ha propuesto una extensión para el PLC, el cual es un puerto Ethernet
TCP/IP RJ-45, con protocolo de comunicación ModBus Ethernet, con el
objetivo de monitorear el funcionamiento del sistema, o la posición de la
cabina en operación normal o en caso de falla y mantenimiento.
El PLC cuenta con un puerto Rs-485 para la facilitar la conexión de un
58
equipo de cómputo portátil en caso de falla o mantenimiento.
El equipo tiene una inmunidad a radiofrecuencia de 10 Vrms/m a una
frecuencia de 80 Mhz – 1000 Mhz, de acuerde a la Norma IEC 61000-4-2
Se considera un diseño de control redundante como protección a posibles
fallas debido a cortes de energía, mantenimiento, etc.
En caso de falla eléctrica de la red principal de la plataforma, nuestro diseño esta
considerando los accesorios necesarios para una correcta conmutación a una red
de energía de emergencia.
3.2 Concepto de diseño
Las condiciones de espacio que nos ofrece la plataforma son las siguientes.
Un cubo de 2.85 x 2.195 x 15.4 m
3.3 Condiciones Ambientales
Las condiciones ambientales costa fuera son un factor importante para considerar
en el diseño en conjunto de una plataforma o estructura marina, y por tal motivo,
estas condiciones deben ser contempladas para el diseño especifico de equipos.
El diseño del elevador que estamos presentando esta dentro del edificio
habitacional, sin embargo esto no nos asegura que la corrosión no atacará los
elementos metálicos de nuestro diseño. Es importante aclarar que el ventilador
que se tiene diseñado tomará aire directamente del entorno sin ningún tipo de
filtro, por ello la importancia de este apartado. Tomaremos las condiciones
ambientales promedio del golfo de México.
59
3.3.1 Temperatura
La temperatura del ambiente marino es muy variable de acuerdo a la latitud donde
se encuentre.
Las temperaturas en el Golfo de México pueden llegar a más 40 °C en el día y
decaer hasta llegar de los 0 °C por la noche en temporadas invernales.
3.3.2 Humedad
Los altos niveles de humedad son inherentes al ambiente marino. La humedad
relativa (HR) costa afuera en el Golfo de México puede rebasar fácilmente el 90%.,
y con temperaturas bajas, frecuentes en latitudes cercanas al ártico, dichos
valores pueden producir condensación con gran facilidad.
3.3.3 Corrosión
La corrosión atmosférica, que es la causa más frecuente de la destrucción de
metales y aleaciones es posible únicamente cuando la superficie metálica está
humedecida.
Los contaminantes gaseosos y sólidos potencian el efecto corrosivo de los
factores meteorológicos. Así, el proceso de corrosión depende fundamentalmente
de la humedad relativa del aire y de los contaminantes presentes en el mismo.
El cloruro de sodio (NaCl) y el dióxido de azufre (SO2) son los principales
contaminantes corrosivos en la atmósfera. El primero es un contaminante "natural"
y llega a la atmósfera proveniente del mar (atmósfera marina). El SO2 se
encuentra en el aire, y es originado principalmente por la incineración de
60
combustibles fósiles. Los niveles más altos de contaminación sulfurosa se
registran en las áreas industriales (atmósfera industrial) y en las grandes ciudades
(atmósfera urbana). El grado de contaminación salina depende de la distancia al
mar. Más allá de unos pocos cientos de metros del borde del mar, la salinidad y la
velocidad de corrosión suelen decaer sensiblemente.
La humedad relativa es importante en el grado de corrosión atmosférica. El hierro
desnudo no se corroe en zonas urbanas ni industriales con una humedad relativa
(HR) ambiente menor de 70%. La humedad crítica está asociada con la
naturaleza higroscópica del sólido contaminante presente, como la de los
productos de corrosión. Sus valores oscilan entre el 50 y el 70% en el acero,
cobre, níquel y zinc. La HR depende de la temperatura del aire, de modo que
cuanto menor sea ésta tanto menor será la cantidad de agua que el aire puede
contener sin condensarla.
Es evidente que la forma más efectiva de disminuir la corrosión atmosférica sería
a través de la eliminación de las sustancias agresivas y en especial del SO2.
Como esto no puede realizarse en equipos y estructuras situados en zonas
industriales, se requiere, por lo tanto, de técnicas de protección adecuadas. En
interiores, el aire acondicionado mantenido continuamente puede asegurar una
atmósfera filtrada, limpia y seca, con una humedad relativa baja, pero su
interrupción (por ejemplo, durante la noche) puede causar condensación de agua
con el consiguiente inicio de la corrosión.
Pequeñas cantidades de materiales para aleación, como cobre, fósforo, níquel y
cromo, incorporados al acero aumentan considerablemente su resistencia a la
corrosión atmosférica. Algunos aceros de este tipo son los llamados
autopasivables, por formar con el medio, películas protectoras adherentes de
composición compleja. Por lo tanto, no requieren de recubrimientos de pintura, la
principal protección contra la corrosión atmosférica utilizada para el acero.
61
La presencia de contaminantes en el aire (especialmente SO2 y cloruros)
repercuten de manera decisiva tanto en la corrosión cosmética como en la
corrosión perforante. La corrosión es muy sensible a la cantidad de cloruros de las
atmósferas marinas. La presencia de cloruros incrementa los peligros de corrosión
en resquicios y la formación de picaduras, y acelera el deterioro de los
recubrimientos de pintura, así como del metal subyacente.
Al igual que en la corrosión atmosférica de los metales desnudos, el
comportamiento de los recubrimientos de pintura expuestos a la atmósfera
depende del tiempo de humectación de la superficie pintada y de la contaminación
ambiental. No obstante, a diferencia del metal desnudo, la estabilidad de los
sistemas de pintura puede verse afectada en grado importante por otros factores,
como la acción de la luz solar (en particular la radiación ultravioleta), el ozono, la
acción microbiológica, el desgaste por erosión, etc.
3.3.4 Normas Aplicables
Con respecto a las condiciones ambientales, el documento de ABS MODU Rules
Parte 4-3-1/17.1 menciona que:
Para propósitos de dimensionamiento de equipo diferente a máquinas
rotatorias, se debe asumir una temperatura ambiente máxima de 45°C
(113°F) para cuartos de máquinas y calderas, mientras que para otros
lugares debe asumirse una temperatura de 40°C (104°F) [sic].
En el mismo documento en la Parte 4-3-3/3.1.1 (2006), se refiere a la construcción
de gabinetes de la siguiente forma:
62
El equipo eléctrico debe tener un grado de protección contra intrusión de
objetos externos y líquidos, apropiado para el lugar en el que se encuentra
instalado. El grado mínimo de protección debe ser de acuerdo a la Tabla 1.
Con el propósito de definir los niveles de protección en la Tabla 1, aplican
las siguientes convenciones. El grado de protección para un gabinete con
respecto a la intrusión de partículas externas y agua está definido por la
designación IP seguida por 2 dígitos: el primer dígito indica el grado de
protección contra partículas, y el segundo dígito indica el grado de
protección contra agua [sic]. Estas designaciones son idénticas a las
especificadas en IEC Publicación 60529.
En la Parte 4-3-3/3.11.1 (2004) se refiere particularmente a los gabinetes de
distribución:
Los gabinetes deben estar construidos en acero u otro material
incombustible y resistente a la humedad, y reforzados, si es necesario, para
soportar el estrés térmico, electromagnético y mecánico que puede
encontrarse bajo condiciones normales y de falla [sic].
Los gabinetes deben ser de tipo cerrado. El grado de protección debe ser
de acuerdo a la Tabla 1.
Todas las partes internas deben ser accesibles para inspección y rápidamente
reemplazables.
63
ESPACIO DE ALOJAMIENTO SECO IP20 - IP20 IP20 IP20 IP20 IP20
CUARTOS DE CONTROL SECOS IP20 - IP20 IP20 IP20 IP20 IP20
CUARTOS DE CONTROL IP22 - IP22 IP22 IP22 IP22 IP22ESPACIO DE MAQUINAS SOBRE LAS PLACAS DE
PISO IP22 IP22 IP22 IP22 IP22 IP22 IP44
CUARTO DE MAQUINARIA DE DIRECCION IP22 IP22 IP22 IP22 IP22 IP22 IP44
CUARTO DE MAQUINARIA DE REFRIGERACIONIP22
-IP22 IP22 IP22 IP22 IP44
CUARTO DE MAQUINARIA DE EMERGENCIAIP22 IP22 IP22 IP22 IP22 IP22 IP44
CUARTO DE ALMACEN GENERAL IP22 IP22 IP22 IP22 IP22 IP22 IP22
DESPENSA IP22 - IP22 IP22 IP22 IP22 IP44
CUARTO DE PROVISIONES IP22 - IP22 IP22 IP22 IP22 IP22
BAÑOS Y DUCHAS - - - - IP34 IP44 IP55ESPACIO DE MAQUINA POR DEBAJO DE LAS
PLACAS DE PISO - - IP44 - IP34 IP44 IP55COMBUSTIBLE CERRADO O SALAS DE SEPARADOR
DE ACEITE LUBRICANTE IP44 - IP44 - IP34 IP44 IP55
CUARTO DE BOMBA DE LASTRE IP44 - IP44 IP44 IP34 IP44 IP55
CUARTO DE REFRIGERACION - - IP44 - IP34 IP44 IP55
COCINAS Y LAVANDERIAS IP44 - IP44 IP44 IP34 IP44 IP44
CUBIERTAS ABIERTAS EXPOSICION A AGUAS DURAS IP56 - IP56 - IP55 IP56 IP56
POZOS EXPOSICION A INMERSION - - - - IPX8 - IPX8
PELIGRO AL TOCAR PARTES VIVAS
EJEMPLO DE LOCALIZACION CONDICIONES DE LOCALIZACION
CUADROS DE DISTRIBUCIÓN, CUADROS DE DISTRIBUCIÓN,
GENERADORES
MOTORES
TRANSFORMADORES, CONVERTIDORES
ACCESORIOS DE ILUMINACION
APARATOS DE CALEFACCION
ACCESORIOS
PELIGRO DE GOTEO DE LIQUIDOS Y/O
DAÑO MODERADO MECANICO
MAYOR PELIGRO DE LIQUIDOS Y/O
DAÑOS MECANICOS
MAYOR PELIGRO DE LIQUIDOS Y
DAÑOS MECANICOS
Tabla 1. Grado mínimo de protección
De acuerdo a la Parte 4-3-4/13.1.1 (2008):
Los cables eléctricos deben tener conductores, aislamiento y revestimiento
resistente a la humedad de acuerdo a IEC Publicación 60092-350, 60092-
351, 60092-352, 60092-353, 60092-354, 60092-359, 60092-373, 60092-
374, 60092-375, 60092-376 o IEEE Std. 45. Otros estándares marítimos
también serán considerados [sic]. Los cables de red deben cumplir con
estándares industriales reconocidos.
Los conductores deben ser trenzados, de cobre, en todos los tamaños. No
deben tener sección transversal menor a:
64
1 mm2 (1,973.5 circ. mils) para potencia e iluminación.
0.5 mm2 (986.8 circ. mils) para cableado de control.
0.5 mm2 (986.8 circ. mils) para señalización esencial o de emergencia y
cables de comunicación, excepto aquellos incluidos por el fabricante.
0.35 mm2 (690.8 circ. mils) para cables de telefonía, para servicios de
comunicación no esencial, excepto aquellos incluidos por el fabricante.
3.4 Análisis Eléctrico
En lo que respecta a la energía eléctrica de una plataforma marina, ésta se
obtiene mediante generadores o turbinas, y es distribuida para todos los servicios
y equipos de la plataforma. Damos por hecho que la calidad de la energía es
aceptable, y tomando esto como base, en nuestro diseño eléctrico consideramos
solamente los armónicos y el ruido eléctrico.
3.4.1 Armónicos
Un generador eléctrico es diseñado para producir voltaje senoidal en sus
terminales, pero cuando se conducen corrientes no lineales, las corrientes
armónicas interactúan con las impedancias del sistema produciendo caídas de
voltaje en cada frecuencia armónica, causando distorsión de voltaje.
Los variadores de velocidad usan semiconductores de potencia para rectificar el
voltaje y Corriente Alterna de entrada, y por lo tanto generan armónicos. Sin
embargo, pueden ser susceptibles a la ruptura o daño de componentes debido a
los armónicos en la línea de entrada. Tanto los armónicos como el seccionamiento
de línea afectan a los variadores de velocidad. Cuando el drive trabaja a bajas
velocidades y carga alta, los efectos del seccionamiento son más pronunciados.
65
Los drives estándar PWM de 6 pulsos son relativamente robustos y generalmente
pueden soportar disturbios de línea debido a armónicos por debajo de 5% Vthd.
Arriba de 10-15 HP, la mayoría de los drives filtran los armónicos usando
reactores de línea, y en algunos casos, filtros pasivos. Estos drives generalmente
tienen reactores de conmutación o transformadores de aislamiento entre el drive y
la línea para atenuar el seccionamiento de línea del lado de la alimentación, sin
embargo, si los niveles de armónicos y seccionamiento son significativos, puede
producirse disparo de interruptores y fusibles colocados después del drive.
La mayoría del equipo electrónico alimenta sus circuitos por medio de fuentes
conmutadas. La naturaleza del consumo de corriente de estos dispositivos causa
caídas de voltaje en el pico de la onda de voltaje.
Estas caídas de voltaje reducen el voltaje del bus de DC, resultando en un
incremento de corriente e incrementando las pérdidas I2R en el equipo asociado y
cableado, lo que se puede manifestar en la disminución en su vida útil debido a las
altas temperaturas de operación.
3.4.2 Ruido Eléctrico
El ruido eléctrico (EMI) puede inducirse en conductores de control y de señales si
el conductor de potencia no es adecuadamente aislado o si el apantallamiento o
aterrizamiento no es adecuado, resultando en señales inadecuadas. En casos
severos donde no es posible cablear por rutas alternas, la adaptación de filtros
pasabajos al drive puede ser necesaria. Cuando existe ruido eléctrico considerable
en una línea los relevadores pueden operar inadecuadamente y el equipo de
medición puede dañarse.
En lo que corresponde al diseño eléctrico consideramos los apartados de la
MODU Rules, que en su sección 4-3-1/9 (2008) se lee lo siguiente:
66
Los aparatos eléctricos alimentados de una fuente de alimentación principal o de
emergencia, deben ser diseñados y fabricados de tal forma que sean capaces de
operar satisfactoriamente bajo variaciones normales de voltaje y frecuencia. A
menos que se exprese lo contrario en normas nacionales o internacionales, las
variaciones de los valores nominales deben ser tomadas la Tabla 2. Cualquier
sistema especial como circuitos electrónicos que no pueden operar
satisfactoriamente dentro de los límites mencionados en la Tabla 2 no deben ser
alimentados directamente del sistema de alimentación, sino por medio de una
fuente de alimentación estabilizada
Variaciones de Voltaje y Frecuencia
Para Sistemas de Distribución AC
Parámetro Variación Permanente Variación Transitoria
(Tiempo De Establecimiento)
Frecuencia ± 5 % ± 10 % (5 s)
Voltaje + 6 %, -10 % ± 20 % (1.5 s)
Tabla 2. Variaciones de voltaje y frecuencia
Con respecto a los efectos de los armónicos, en la MODU Rules Parte 4-3-2/7.9
menciona que:
La distorsión total armónica (THD) en la forma de onda de voltaje en el
sistema de distribución no debe exceder el 5% y ninguna armónica
individual debe exceder el 3%. Valores más altos pueden ser aceptados
siempre que los equipos de distribución y consumo estén diseñados para
operar a niveles mayores.
67
3.5 Equipo a Instalar
En esta sección de delimitan las condiciones necesarias mínimas para la
instalación de algunas partes del elevador, en caso que el diseño presentado en
este documento pueda ser ejecutado en un futuro; en ese caso se recomienda
hacer los cruces correspondientes con las normas que considere el constructor o
dueño del proyecto, así como considerar la edición de las Reglas MODU, en caso
de que estas reglas sean la referencia de normatividad.
3.5.1 Gabinetes
Los gabinetes de interconexión deben estar fabricados en acero inoxidable calidad
T-304 con dimensiones aproximadas de 1200 x 800 x 300 mm. El grado de
protección mínimo es IP65 (equivalente a NEMA 4X), lo cual se explica
detalladamente en la Tabla 3.
Grado de Protección IP
Primer
dígito
Segundo
dígito
Descripción corta Definición
6 Protección contra
polvo
El ingreso de polvo no está
completamente garantizado, pero no
entrará en cantidad suficiente para
interferir con la adecuada operación
del equipo.
5 Protección contra
chorros de agua
Agua proyectada a chorros no entrará
al gabinete en cantidades importantes.
Tabla 3. Grado de Protección IP
68
3.5.2 PLC
Debido a la cantidad de señales que tiene que manejar el PLC se ha considerado
realizar ampliaciones con módulos de E/S, que estarán destinados para tareas de
comunicación y funciones especiales (por ejemplo: contador de pulsos).
Para el manejo de señales provenientes del sistema, se utilizan módulos de 32
entradas, esperando que con ello se consiga control adecuado, ahorro de espacio,
un manejo de cableado admisible y un spare aceptable (aprox. 10%) para futuras
adecuaciones.
Para enviar las señales de control hacia el sistema se usan 3 módulos de 16
salidas, uno de ellos con terminales libres para posibles ampliaciones. Para las
señales de control hacia el drive se manejan 2 módulos con salidas a relevador.
El módulo contador de pulsos se propone para conocer la posición y la velocidad
del motor principal durante sus trayectorias de ascenso y descenso mediante un
encoder de tipo incremental acoplado al motor.
El módulo de salidas analógicas se agrega al sistema con el objetivo de controlar
el variador de velocidad para que el motor principal suba o baje la cabina en forma
segura.
El PLC se instala en un gabinete de acero como los descritos anteriormente, que
además cuenta con un sistema interno de control de temperatura y humedad, por
medio de una resistencia y un hidrostato, que impide que se genere condensación
sobre las tarjetas electrónicas y demás dispositivos sensibles.
3.5.3 Variador de Velocidad
El lector podrá consultar en la sección de Anexos, los planos de diseño del
elevador, y notará que en el plano “305.05”, en el recuadro de “Vista general” se
han dibujado un juego de tres barras al costado derecho de la puerta de piso,
69
cerca del recorrido de tuberías azules y rojas. Estos juegos de barras sirven de
sensores y ayudan a que el elevador realice las paradas de servicio en aquellos
puntos adecuados en los que el piso de la cabina coincide con el piso del pasillo
del módulo habitacional, sin embargo, se ha propuesto un variador de velocidad
que permitirá que el posicionamiento antes descrito sea preciso, ya que es
importante considerar que el trabajo del elevador en vacío y a su máxima
capacidad, de esta manera el variador de velocidad podría compensar la última
etapa de recorrido antes de que la cabina frene en el piso deseado, así nos
aseguramos de conseguir una operación mucho más suave y conseguimos nivelar
adecuadamente el elevador en cada parada. Al igual que los sistemas electrónicos
diseñados para nuestro elevador, el variador de velocidad seleccionado es
adecuado para uso en ambiente marino dado que se le proporciona un
recubrimiento especial a los circuitos electrónicos.
Su gabinete se diseña considerando una unidad de refrigeración dada la potencia
que por experiencia se conoce que disipa este dispositivo cuando está en plena
operación y por las propias condiciones ambientales. Además de ello se considera
instalar una resistencia calefactora en caso de trabajar en ambientes con bajas
temperaturas.
3.5.4 Cables
De acuerdo a los parámetros de diseño por las reglas MODU, los cables son
adecuados para instalaciones marinas, retardantes al fuego; el calibre está
diseñado respecto a su función y los cuales se detallan como sigue:
Función Calibre Tipo Aislamiento
Cableado interno #14 y #16 AWG Monoconductor XLPO
Cableado de control 0.75 y 1.5 mm2
Multiconductor
(pares trenzados
apantallados)
EPR
70
Cableado de fuerza 6 y 25 mm2 Multiconductor EPR
Tabla 4. Calibre de cable según su función
3.5.5 Sistema de Paro por Emergencia
El Sistema de Paro por Emergencia debe estar presente en prácticamente todos
los equipos que se instalan en plataformas marinas, el elevador que se propone
en este trabajo no es la excepción.
En el sistema de Paro por Emergencia, los botones de emergencia e interruptores
de sobre carrera son tipo Normalmente Cerrado NC con activación sostenida, y
deben estar conectados en serie de tal forma que al ser accionado cualquiera de
ellos, o ante una ruptura en el conductor, el MCR (Relevador de control Maestro)
se desconectará desactivando alimentación al circuito de Salidas e informando al
PLC. Además la señal de cada botón llega a una entrada independiente en el PLC
para identificar de manera precisa el lugar donde se presiono el botón de paro.
El accionamiento principal de Paro por Emergencia está ubicado al frente del
gabinete del variador de velocidad, permitiendo un pronto acceso sin tener que
abrir la puerta del gabinete.
Otros tres accionamientos están ubicados en la “botonera de revisión” en el techo
de la cabina, otro en la botonera de la cabina y finalmente en la fosa del elevador.
3.5.6 Calidad de la Energía
Para mejorar la calidad de la energía con la que se debe alimentar el sistema, se
han considerado diversos dispositivos en el diseño para proteger de distintas
anomalías eléctricas a distintos dispositivos en el sistema de control.
71
Para proteger a los elementos que trabajan con un voltaje de 480 VAC se tiene un
supresor de transitorios de voltaje (TVSS) que impide que lleguen picos de voltaje
a equipos como el drive y el transformador principal.
En el secundario del transformador se ha considerado instalar un filtro contra ruido
e interferencias electromagnéticas, el cual protege de cualquier disturbio y
posibles daños consecuentes a los equipos y cargas monofásicas y bifásicas.
Para evitar la generación de armónicos a la salida del variador de velocidad se
cuenta con un reactor de línea, que tiene la función de evitar daños tanto al motor
como al propio variador de velocidad por sobre corrientes, ruido, entre otros.
72
CAPITULO 4
4. DISEÑO MECÁNICO DEL ELEVADOR POR ELEMENTO FINITO
4.1 Análisis por elementos finitos
El método de elementos finitos, es un método numérico para la solución de
problemas de ingeniería y física, mediante la aproximación de soluciones de
ecuaciones diferenciales parciales, donde dichos problemas que involucran un alto
grado de complejidad, de matemáticas aplicadas así como las fisicomatemáticas,
ya que la gran mayoría de los problemas que se presentan en estas áreas,
comúnmente involucran geometrías complejas, cargas no distribuidas y
determinación de propiedades de materiales, por lo que generalmente no es
posible obtener alguna solución analítica directamente de expresiones
matemáticas.
El MEF se ha creado para ser usado en computadoras, y representa un elemento
importante en el diseño y mejora de productos, así como también de aplicaciones
de ingeniería. El abanico de problemas a los que puede aplicarse este método ha
crecido enormemente, teniendo como requisito básico que las ecuaciones
constitutivas y de evolución temporal del problema a resolver sean conocidas de
antemano.
Se entiende por solución analítica a aquellas expresiones matemáticas que arrojan
valores para alguna determinada incógnita, la cual es válida a lo largo del cuerpo
estudiado y por lo tanto, es válida también en cualquier sección del cuerpo en un
número infinito de locaciones dentro del cuerpo. Estas soluciones analíticas,
generalmente requieren la solución de ecuaciones diferenciales ya sean parciales
u ordinarias, las cuales, debido a que se analizan geometrías complejas, cargas
no distribuidas y determinación de propiedades de materiales, no son posibles de
resolver.
73
Sin embargo la formulación que se propone por medio del uso del método de
elementos finitos, permite que el problema sea planteado como una serie de
ecuaciones algebraicas simultaneas, en lugar de requerir la resolución de
ecuaciones diferenciales complejas, pero, dado que el problema tiene que ser
“discretizado”, esté método numérico, al igual que todos los métodos numéricos,
arrojan valores aproximados de las incógnitas en un numero finito de locaciones
dentro del cuerpo, las cuales dependen directamente, del número de elementos
usados para la discretización de la pieza.
4.1.1 Discretización
Discretización, es el proceso de modelación de un cuerpo que consiste en la
división equivalente del mismo, en un sistema conformado por cuerpos más
pequeños (elementos finitos) interconectados por medio de puntos comunes o
nodos, los cuales forman superficies y se comportan como volúmenes de control
independientes, los que a su vez son afectados por las condiciones de frontera
que afecten al cuerpo estudiado como un todo.
Durante la aplicación del método de elementos finitos, en lugar de intentar resolver
el problema como un todo en una sola operación, se divide el cuerpo del problema
en un número finito de elementos, los cuales a su vez se resuelven
simultáneamente y se obtienen el resultado de un todo conformado por cada
resultado arrojado por los elementos finitos.
4.1.2 Aspectos Generales del Método de Elementos Finitos
A continuación se presenta de manera general, los pasos a seguir que intervienen
durante la formulación y la solución de problemas de ingeniería empleando del
método de elementos finitos. Por razones de simplicidad y a manera de
74
introducción, los pasos a continuación descritos, solo ejemplifican el caso del
análisis estructural, ya que análisis de transferencia de fluidos y de calor no
cumplen con los objetivos principales de este trabajo, y no serán analizados.
Típicamente, para el análisis de un problema estructural de esfuerzos, el ingeniero
analista, busca la determinación de esfuerzos y desplazamientos en la estructura
estudiada, la cual se encuentra en equilibrio ya que es sometida a cargas
determinadas. Para la gran mayoría de los análisis estructurales, es difícil
determinar la distribución de deformaciones usando métodos convencionales por
lo que el método de elementos finitos entra en escena.
Existen dos acercamientos generales asociados al entendimiento y aplicación del
método Fea (Finite Element Method). El primer acercamiento, es llamado el
método de Fuerza o Flexibilidad, el cual se basa en el uso de fuerzas internas
como las incógnitas del problema. Para la obtención de las ecuaciones
gobernantes, tienen que emplearse primero las ecuaciones de equilibrio. Después
es necesario introducir ecuaciones adicionales generadas por las ecuaciones de
compatibilidad. El resultado es el arreglo de ecuaciones algebraicas redundantes
que determinan las fuerzas internas desconocidas. El segundo acercamiento del
método, es el llamado método de Desplazamiento, o método de Rigidez, el cual
asume el desplazamiento de nodos como las incógnitas del problema.
Por requerimiento del método de Rigidez, se necesita que los elementos
estudiados se interconecten por nodos comunes entre sí, a lo largo de un eje
común o una superficie común de tal manera que aun después de que la
deformación se presente, los nodos permanezcan conectados al nodo común. Las
ecuaciones gobernantes son expresadas en términos de desplazamientos nodales
usando las ecuaciones de equilibrio en cada nodo, de tal forma que al se pueda
aplicar la ley de relaciona la fuerza con los desplazamientos.
75
Estos dos acercamientos, resultan en dos diferentes incógnitas (fuerzas y
desplazamientos) en el análisis y el uso de diferentes matrices asociadas a sus
planteamientos (flexibilidad y rigidez). Como ya ha sido mencionado, para
aplicación de modelos computacionales a la solución de problemas, el método por
matrices de rigidez, es mucho más fácil de implementar ya que el planteamiento
del problema es mucho más sencillo. Sin embargo la vasta mayoría de programas
de aplicaron general para la solución de problemas estructurales empleando el
método de elementos finitos, ha incorporado el planteamientos de
desplazamientos para la solución de problemas.
El método de elementos finitos involucra la modelación de una estructura
empleando pequeños elementos interconectados llamados elementos finitos. Una
función de desplazamiento es asociada a cada elemento. Cada elemento
interconectado, está ligado entre sí, directa o indirectamente a través de interfaces
comunes, como lo pueden ser: nodos, superficies comunes, bordes.
Al usar incógnitas de propiedades de materiales en donde se estudie el
esfuerzo/deformación, se puede determinar el comportamiento de un nodo
determinado en términos de las propiedades de cualquier otro elemento en la
estructura.
El arreglo total de ecuaciones, describen el comportamiento de cada nodo en una
serie de ecuaciones algebraicas las cuales se expresan en notación matricial para
su mejor entendimiento y menos complicada solución.
4.1.3 Aplicaciones del Método de Elementos Finitos
Existen diferentes aplicaciones del método de elementos finitos, que van desde la
simulación de flujo de fluidos, el análisis de esfuerzos estructurales, la
transferencia de calor y el análisis multi-fenómeno para la determinación de
secuencias mecánicas. El área de elementos finitos es un campo en continuo
76
desarrollo y día a día diversos investigadores están desarrollando nuevas
aplicaciones, como lo muestra la siguiente ilustración.
4.1.4 Introducción a la Notación Matricial
Los Métodos matriciales, son una herramienta necesaria cuando se habla del
método de elementos finitos, ya que dada la magnitud de ecuaciones que
comúnmente se emplean, es necesaria la simplificación de las ecuaciones de los
elementos de rigidez y una de sus más grandes aplicaciones, es sin duda, la
programación, ya que para propósitos de la misma, los métodos matemáticos de
uso de matrices para la solución de sistemas de ecuaciones dada la simplicidad
de su notación y su fácil implementación en algoritmos.
Una matriz, se define como un arreglo rectangular de cantidades, las cuales se
disponen en columnas y filas, dichos arreglos de cantidades, son común mente
usados para auxiliar en la expresión y solución de sistemas algebraicos de
ecuaciones.
4.1.5 El papel de la Computadora en la solución de Matrices
Los métodos matriciales y su asociación al método de elementos finitos, no estaba
listo para la solución de problemas complicados. A pesar de que el método de
elementos finitos ya había sido empleado para describir estructuras complejas, las
cuales requerían la solución de una gran cantidad de ecuaciones algebraicas
asociadas a la modelación del fenómeno empleando dicha técnica para el análisis
estructural, la obtención de una solución estructural por medio del método de
elementos finitos, se tornaba extremadamente difícil de resolver y por ende, de
aplicar, por lo que pese a que la modelación de estructuras y el entendimiento de
las matemáticas de estructuras estaba bien cimentado en la descripción del
fenómeno físico, el método resultaba impráctico. No fue hasta el advenimiento de
77
la computadora, cuando la solución de miles de ecuaciones en cuestión de
minutos se hizo posible.
El desarrollo de la computadora, impulso el desarrollo de nuevas tecnologías de
software. Un gran número de programas enfocados a la solución de problemas
generales y especiales fueron escritos para la solución de problemas
estructurales. Programas como Staad, son de gran ayuda a resolver problemas
usando el método de elementos finitos.
De manera general, para ocupar una computadora, una vez que el analista ha
definido el modelo de elementos finitos a resolver, alimenta el programa de
computación con la información necesaria para la realización del cálculo.
Esta información puede incluir la posición coordinada de los nodos, la manera en
la que se interconectan los nodos, las condiciones de frontera, las fuerzas
aplicadas, las restricciones y el tipo de análisis a realizar. De esta información, la
computadora genera las ecuaciones necesarias para resolver el sistema y lleva a
cabo el análisis.
4.2 Descripción del modelo para análisis
La parte estructural del elevador que se considera crítica, según el diseño de
elevador convencional para personal, es la estructura metálica o marco compuesta
por perfiles ¨T¨ en el sentido horizontal que soportan directamente las cargas
generadas por la cabina de elevador y contrapeso, apoyados sobre vigas ¨T¨ y
doble canal C¨ en el sentido vertical que soportan la carga vertical, generada por
todos los elementos cuyos nodos están unidos a base de placas.
En el Plano 010 el lector puede ver el diseño del marco para el cuarto de
máquinas, y notará que al pie de la estructura, hay un juego de dos vigas I dobles
y una independiente, que sirve de soporte para la maquina tractora, el plano
mencionado de indica solamente la polea de la máquina. Las poleas que están en
78
la parte superior del marco, sirven para guiar los cables tractores de cabina y
contrapeso.
El criterio de análisis fue bajo carga vertical utilizando un FC= 2.0 por el tipo de
uso industrial a lo cual se consideraron las siguientes cargas:
1. Peso propio de la estructura.
2. Cargas puntuales y uniformemente repartidas.
3. Carga por tracción.
4. Cargas de servicio.
5. Falla vertical.
Estructura revisada en el programa Staad Pro 2006 bajo los parámetros y
constantes de diseño de las normas AISC, NTC, RCDF.
4.2.1 Consideraciones para el diseño
Presentando los siguientes resultados en la corrida donde se dictamina que todos
los elementos mecánicos de la estructura que soportan directamente la cabina y
contrapeso resisten las cargas y las combinaciones a las que está sometida al
considerar 2 empotres y 9 apoyos.
Las normas en las cuales se sustentan las consideraciones del diseño mecánico
son:
“Guide For Certification of Lifting Appliances – Chapter 5, Guide for
Certification of Shipboard Elevators” de ABS
ASME A17.1 “Safety Code for Elevator and Escalators”
Esto de acuerdo al tipo de plataforma en el cual hemos propuesto el elevador, un
módulo tipo Jack-Up; así como a las necesidades de los posibles clientes y/o
usuarios de dicho módulo.
79
4.2.2 Planos de Referencia
Los siguientes son los planos principales para realizar el diseño en el software
Staad.Pro
Plano 010
Plano 010-01
Plano 010-02
4.3 Materiales del modelo
El acero considerado para el diseño y revisión del fue:
A-36.
Fy = 2530 kg/cm2
Fig. 4.1 Diseño del marco de poleas y máquina tractora
80
4.3.1 Materiales y secciones
A continuación indicamos los elementos estructurales que se utilizaron para
representar al marco dibujado en el Plano 010.
Los planos dibujados para este trabajo se realizaron en AutoCAD, y aunque es
posible exportar archivos de AutoCAD hacia Staad.Pro, no se realizó esto, por las
consideraciones que se mencionan a continuación.
En el Plano 010, los soportes de las poleas quedan sobre el hueco del cubo del
elevador y recuperando la vista de planta del Plano 304-01 vemos que tres caras
del cubo están limitadas por refuerzos estructurales tipo L y paredes que recorren
la vertical del cubo, todo esto forma parte de la estructura de la plataforma,
usamos este cinturón para colocar parte de las columnas de nuestro marco, la
cuarta cara del cubo queda libre hacia el piso del cuarto de máquinas, este lado es
el indicado para colocar la base de la máquina tractora. Las columnas que están
sobre el cinturón de refuerzo se deben soldar en la práctica, a las paredes del
cubo y a los soportes tipo L con los que tengan contacto. Esto no se considera en
el diseño con Staad.Pro, ya que incluir esas consideraciones, el resultado obtenido
son varios esfuerzos eliminados y en general el marco se vuelve bastante rígido,
al diseñar la estructura con las cuatro columnas empotradas, vemos que los
resultados son óptimos para el trabajo requerido.
El tema de soldarlas a las paredes e incluso al techo, nos ofrecería mayor
robustez en la práctica solamente, y esto finalmente sería un factor de seguridad
extra que podemos proporcionar a todo el sistema.
81
Fig. 4.2 Ubicación de vigas tipo “T” en estructura
Fig. 4.3 Ubicación de vigas tipo “I” en soporte de poleas
82
Fig. 4.4 Ubicación de vigas tipo “I” para base de máquina tractora
Fig. 4.5 Ubicación de vigas tipo “T” para cinturón refuerzo de cubo
83
Fig. 4.6 Ubicación de vigas tipo “T” como soporte de placa de piso Nivel 7
Fig. 4.7 Ubicación de vigas tipo “T” como columnas del marco estructural
84
Fig. 4.8 Ubicación de viga tipo “I” como unión de vigas para poleas
4.4 Modelo geométrico.
Como resultado de la selección elementos propuesta en la sección anterior,
tenemos el modelo de la fig. 4.9 para el análisis estructural.
Como se puede observar, este modelo es estructuralmente idéntico al realizado en
planos 010, 010-01 y 02
85
Fig. 4.9 Topología del marco estructural en sala de máquinas
En la fig. 4.10 se presenta el isométrico que Staad.Pro nos proporciona de la
estructura que soporta las cargas de la cabina, el contrapeso y las fuerzas de
tracción de la maquinaria.
Nuevamente podemos comprobar que es similar al dibujo del plano 010, ya que la
distribución de elementos está hecha de acuerdo a dicho plano.
86
Fig. 4.10 Isométrico del marco estructural en sala de máquinas
En la fig. 4.11 tenemos los nodos que se forman en la estructura, estos nudos son
los propios de la estructura de soporte, así como los formados con la unión del
piso de la plataforma donde se debe ubicar esta arreglo.
Como se menciona anteriormente, hemos considerado las vigas empotradas
solamente.
87
Fig. 4.11 Nodos y soportes de la estructura
Para facilitar el análisis, realizamos la agrupación los miembros y nodos según su
tipo. En la fig. 4.12 tenemos los grupos formados para el conjunto estructural.
Fig. 4.12 Grupos de miembros y nodos de la estructura
88
4.5 Asignación de cargas
A continuación se colocan las cargas que actúan sobre el marco estructural.
En primer lugar tenemos el peso propio de la estructura que se puede observar en
la fig. 4.13
Loading 1 peso propio
Uni gy -20 kg/m
Fig. 4.13 Cargas por peso propio de cada de miembro de la estructura
Por otro lado tenemos las cargas que debe soportar la estructura, el peso de la
cabina que indicamos a continuación considera que está cargando el peso
máximo
Gy – 4000 kg-m (peso de cabina)
89
Gy – 3000 kg-m (contrapeso)
Gy – 1500 kg-m (poleas y chumacera)
Gy – 1500 kg- m (poleas y chumacera)
En la figura 4.14 se asignan en Staad.Pro
Fig. 4.14 Cargas puntuales de elementos externos a la estructura
Con los datos anteriores podemos empezar el análisis y obtenemos en la fig. 4.15
los momentos por las cargas puntuales, tomando en cuenta el peso propio de
cada elemento
90
Fig. 4.15 Momentos generados por cargas puntuales
Ahora hacemos las mismas consideraciones anteriores, pero para la base de
máquina tractora, y la parte del piso que hemos incluido en el diseño.
El peso propio para la base de la máquina está dado por: Uni gy 100 kg/m.
91
Fig. 4.16 Cargas por peso propio en base de máquina tractora
La consideración para el peso del piso es el siguiente: Uni gy 100 kg/m.
Fig. 4.17 Cargas por peso de piso en la zona de la base de máquina tractora
92
La máquina en operación genera una fuerza por tracción sobre el piso de:
Gy 6000 kg/m. (Repartida en 6 cargas puntuales de 1000 kg.)
Fig. 4.18 Momentos generados por esfuerzo de máquina tractora en funcionamiento
Fig. 4.19 Cortantes generados por esfuerzo de máquina tractora en funcionamiento
93
En las vigas de la estructura, tenemos varias placas de unión que también
consideramos para el análisis. El peso de la carga muerta: 20 kg/ml
Fig. 4.20 Momentos generados por peso de carga muerta de placas de unión
Fig. 4.21 Cortantes generados por peso de carga muerta de placas de unión
94
De acuerdo a las cargas anteriores, realizamos el análisis para los esfuerzos
combinados, esto significaría que el elevador este en servicio.
Fig. 4.22 Momentos generados por todos los esfuerzos combinados
Fig. 4.23 Cortantes generados por todos los esfuerzos combinados
95
Finalmente sobrecargamos la estructura para comprobar el comportamiento de la
estructura de la sala de máquinas
Fig. 4.24 Momentos generados por sobrecarga de los esfuerzos combinados
Fig. 4.25 Cortantes generados por sobrecarga de los esfuerzos combinados
96
El criterio de análisis y revisión de esta estructura fue con tomando en
consideración que la carga es vertical, también se considera que es una estructura
que está construida y dando servicio en condiciones óptimas estando sometida a
los esfuerzos más críticos y permanentes como son: esfuerzos de flexión, torsión,
cortante, falla y servicio con los cuales se determinaron las combinaciones y se
utilizó un FC= 2.0 por el tipo de uso industrial.
Este factor nos permite asegurarnos que la estructura tendría un comportamiento
aceptable en operación, tomando en cuenta las condiciones de operación de las
plataformas marinas.
4.6 Desplazamientos de miembros principales
Como un resultado especifico de nuestro análisis, son los desplazamientos que se
producen en la estructura por el efecto de las cargas y esfuerzos que actúan.
A continuación presentamos los desplazamientos más representativos, indicando
sus respectivos datos de servicio y falla.
Fig. 4.26 Desplazamiento viga 1
97
Fig. 4.27 Desplazamiento viga 2
Fig. 4.28 Desplazamiento viga 3
98
Fig. 4.29 Desplazamiento viga 4
Fig. 4.30 Desplazamiento viga 5
99
Fig. 4.31 Desplazamiento columna 1
Fig. 4.32 Desplazamiento soporte piso 1
100
Fig. 4.33 Desplazamiento soporte piso 2
Fig. 4.34 Desplazamiento soporte piso 3
101
Fig. 4.35 Desplazamiento soporte piso 4
Fig. 4.36 Desplazamiento soporte máquina 1
102
Fig. 4.37 Desplazamiento soporte máquina 2
103
CAPITULO 5
5. DISEÑO DE CONTROL DEL ELEVADOR POR MEDIO DE UN PLC
5.1 Introducción
En el presente capitulo se describen las funciones operativas del sistema para el
control del elevador para pasajeros.
Tales funciones o eventos son los que deben suceder después de oprimir alguno
de los botones, contemplados en el diseño, al interior de la cabina o en alguna de
los pisos donde el elevador debería realizar las paradas, todo esto con referencia
a los diagramas de alambrado.
El lector puede consultar en la sección de Anexos el diagrama tipo escalera del
PLC así como los planos respectivos, desde el diagrama unifilar del sistema,
diagrama de control, distribución de tableros, cédula de cableado y hasta detalles
de instalación.
5.1.1 Interfaces de operación
El elevador posee dos modos de operación: Inspección y Normal.
En el modo de Inspección, el personal autorizado podrá mover el elevador por
medio de un panel de operación (botonera de revisión) ubicado en la parte
superior de la cabina.
En el modo Normal, los usuarios del elevador pueden llamar al elevador por medio
de las botoneras instaladas en cada nivel. El usuario puede saber la ubicación y la
104
dirección del elevador por medio de un indicador luminoso. Una vez que la
llamada es atendida, el usuario puede abordar el elevador y elegir el piso en el
cual desea ascender o descender, por medio de una estación de botones ubicada
dentro de la cabina.
A continuación se describen de forma detallada las interfaces que se mencionaron
anteriormente.
5.1.2 Documentos de referencia
Los siguientes planos se han utilizado como referencia en el diseño del sistema,
para el presente capítulo:
Diagramas de Control
302-01 Diagrama de Control
302-02 Diagrama de Entradas 01
302-03 Diagrama de Entradas 02
302-04 Diagrama de Salidas 01
302-05 Diagrama de Salidas 02
302-06 Diagrama de alarma en Radio Room
Diagramas de Fuerza
303-04 Diagrama de Fuerza 04
5.2 Panel de Inspección
Los dispositivos operativos del panel de Inspección son los siguientes:
105
5.2.1 Botón de paro de Emergencia
Este botón forma parte del circuito de seguridad que controla el relevador de
control maestro.
El contacto N.C. está conectado en serie con el contacto N.C. del selector de paro
ubicado en la botonera de la cabina. (Plano 302-01).
El contacto N.A. o NC se utiliza para mandar una señal al PLC en la entrada digital
I11.6 (Plano 302-03), con el objetivo de indicarle al sistema de control que se ha
accionado el paro de emergencia en el panel de inspección.
5.2.2 Selector “Normal – Inspección”
Cuando este selector se encuentra en la posición “NORMAL”, se utiliza el contacto
N.C. para mandar una señal al PLC en la entrada digital I8.7 (Plano 302-03), para
indicar que el sistema de control está en modo Normal, cuando el selector es
accionado hacia la posición “INSPECCIÓN”, dicho contacto se abre y la señal
desaparece, indicando que el sistema de control está en modo de Inspección.
Si el Elevador se encontrara en movimiento cuando reciba la señal de
“INSPECCIÓN”, se detendrá su movimiento y todas las llamadas serán
canceladas.
La velocidad de movimiento en el Modo de Inspección es de 6 Hz, y es menor a la
velocidad de operación normal.
5.2.3 Botón de Habilitación
Se utiliza el contacto N.A. de este botón para proporcionar el voltaje de
polarización de 24 VDC a los botones de “SUBIR” Y “BAJAR” del panel de
inspección, de forma que solo oprimiendo este botón se podrán producir las
señales de los comandos subir o bajar en el modo de inspección.(Plano 302-03).
106
5.2.4 Botón “SUBIR”
Se utiliza el contacto N.A. de este botón para mandar una señal al PLC en la
entrada digital I9.0 (Plano 302-03), para indicar al sistema de control el comando
de subir la cabina en el modo de inspección.
5.2.5 Botón “BAJAR”
Se utiliza el contacto N.A. de este botón para mandar una señal al PLC en la
entrada digital I9.1 (Plano 302-03), para indicar al sistema de control el comando
de bajar la cabina en el modo de inspección.
El lector puede revisar el Plano 309 en la sección de Anexos, el cual muestra los
detalles de la botonera de revisión descrita en este apartado.
5.3 Botoneras de Llamada en pasillos
5.3.1 Botoneras de los niveles 1 y 6
En los niveles 1 y 6, junto a la puerta de acceso al elevador se cuenta con una
botonera con un botón iluminado que permite al usuario llamar al elevador.
Cuando el botón del nivel 1 es presionado, el contacto N.A. se utiliza para mandar
al PLC una señal en la entrada digital I6.4 (Plano 302-02), a lo cual el PLC
responde energizando la salida digital Q17.2 (Plano 302-04) para iluminar el botón
y así indicarle al usuario que su solicitud está siendo atendida.
107
Cuando el botón del nivel 6 es presionado, el contacto N.A. se utiliza para mandar
al PLC una señal en la entrada digital I7.5 (Plano 302-02), a lo cual el PLC
responde energizando la salida digital Q32.3 (Plano 302-04), para iluminar el
botón y así indicarle al usuario que su solicitud está siendo atendida.
5.3.2 Botoneras de los niveles 2 al 5
En los niveles 2 al 5 junto a la puerta de acceso al elevador se cuenta con una
botonera con dos botones iluminados que permiten al usuario llamar al elevador
para subir y/o para bajar.
Cuando alguno de estos botones es presionado, el contacto N.A. se utiliza para
hacer llegar al PLC las señales de llamada a las entradas digitales I6.5, I6.6, I6.7,
I7.0, I7.1, I7.2, I7.3 e I7.4 (Plano 302-02), a lo cual el PLC responde energizando
las salidas digitales Q17.3, Q17.4, Q17.5, Q17.6, Q17.7, Q32.0, Q32.1 y/o Q32.2
(Plano 302-04) para iluminar el botón correspondiente y así indicarle al usuario
que su solicitud está siendo atendida.
5.4 Botonera de Cabina
5.4.1 Botones de Servicio
La cabina del elevador se cuenta con una estación de botones donde, una vez que
haya abordado, el usuario podrá elegir el nivel al que desee trasladarse.
Cuando alguno de estos botones sea presionado, su contacto N.A. se utiliza para
hacer llegar al PLC las señales de servicio a las entradas digitales I10.0, I10.1,
I10.2, I10.3, I10.4 e I10.5 (Plano 302-03), a lo cual el PLC responde energizando
las salidas digitales Q33.1, Q33.2, Q33.3, Q33.4, Q33.5 y/o Q33.6 (Plano 302-04)
108
para iluminar el botón correspondiente y así indicarle al usuario que su solicitud
está siendo atendida.
Después de que la cabina se desplace para atender alguna llamada en alguno de
los niveles, las puertas se abrirán automáticamente para que los usuarios
desciendan y/o aborden el elevador. En la cabina existen dispositivos que
supervisan que no haya ninguna obstrucción en la trayectoria de cierre de las
puertas, y después de un tiempo de que no se detecta obstrucción, las puertas se
cierran automáticamente.
Debajo de los botones de servicio, se encuentran los botones para abrir y cerrar la
puerta.
5.4.2 Botón “Abrir Puerta”
Cuando el botón “Abrir Puerta” es accionado, su contacto N.A. se utiliza para
hacer llegar al PLC una señal en la entrada digital I10.7 (Plano 302-03), a lo cual
el PLC responde deteniendo el tiempo de espera de cierre, siempre y cuando la
puerta esté completamente abierta. Si el botón “Abrir puerta” es liberado en estas
condiciones, el tiempo para cierre se reinicia y continúa la operación normal.
Este botón solo tendrá efecto mientras el PLC no haya recibido la señal de
confirmación de cierre de la puerta en la entrada digital I8.2 (Plano 302-03).
5.4.3 Botón “Cerrar Puerta”
Cuando el botón “Cerrar Puerta” es oprimido, su contacto N.A. se utiliza para
hacer llegar al PLC una señal en la entrada digital I11.0 (Plano 302-03), a lo cual
el PLC responde deteniendo el tiempo de espera de cierre y energizará la salida
digital Q32.6 (Plano 302-04) para que se realice inmediatamente la operación de
cierre.
109
En el caso en que esté en curso el cierre de la puerta cuando se oprima el botón
“Abrir puerta”, el PLC, desactiva la salida digital Q32.6 y energizará la salida digital
Q32.5 (Plano 302-04) para cancelar la operación de cierre y reiniciar la operación
de apertura.
Este botón solo tendrá efecto solo cuando el PLC haya recibido la señal de
confirmación de apertura de la puerta en la entrada digital I8.1 (Plano 302-03).
5.4.4 Selector de Paro en Cabina
El selector de paro en cabina, solo puede ser accionado por medio de una llave, y
forma parte del circuito de seguridad que controla el relevador de control maestro.
El contacto N.C. de este selector, estará conectado en serie con el contacto N.C.
del botón de paro ubicado en el panel de inspección en la parte superior de la
cabina. (Plano 302-01).
El contacto N.A. se utiliza para mandar una señal al PLC en la Entrada Digital
I11.5 (Plano 302-03), con el objetivo de indicarle al sistema de control que se ha
accionado el paro de emergencia en cabina.
5.4.5 Botón de alarma
El selector de paro o alarma en cabina permite al usuario encender una señal de
alarma luminosa y audible en el “Radio Room” o cuarto de control; en caso de que
ocurra algún problema en el elevador. El contacto N.A. se utiliza para mandar una
señal de aviso (Plano 306-01), con el objetivo de indicarle al sistema de alarma
que se ha accionado el botón de alarma en cabina.
110
Una vez que se reciba esta señal, el Sistema de alarma accionará el contacto C1
CR1 (Plano 306-01), este debe iluminar físicamente el respectivo botón PA_AL1
indicándole al usuario que su solicitud está siendo atendida.
En el “Radio Room” o cuarto de control, con la señal de alarma arriba descrita, se
tiene como resultado el encendido de la señal de alarma luminosa PA_AL2 y la
alarma audible AH_AL02 (Plano 306-01)
5.4.6 Selector de alumbrado
Este selector tiene dos posiciones, se acciona mediante una llave y está
identificada con la palabra “Luz” en la cabina y “Luminarias” en el plano debajo
referenciado.
Cuando el selector se coloca en la posición encendido, el contacto N.A. cierra el
circuito de alimentación que enciende las lámparas fluorescentes que iluminan la
cabina (Plano 303-04).
5.4.7 Selector del Ventilador
El ventilador es importante para proporcionar al pasajero confort mientras
permanece dentro de la cabina, ya que la temperatura dentro del elevador puede
ser alta.
Este selector tiene dos posiciones, se acciona mediante una llave y está
identificado con la palabra “VENTILADOR”.
Cuando el selector se pone en la posición LO, el contacto N.A. cierra el circuito de
alimentación al ventilador de la cabina (Plano 303-04).
111
5.4.8 Selector Elevadorista
Este selector tiene dos posiciones, se acciona mediante una llave y está
identificado con la palabra “ELEVADORISTA”.
Cuando el selector se pone en la posición encendido, el contacto N.A.se utiliza
para mandar una señal al PLC en la entrada digital I9.4 (Plano 302-03), con el
objetivo de indicarle al sistema que se ha solicitado la operación con Elevadorista.
Esta operación deshabilita las llamadas de los pisos y el operador (elevadorista)
toma el mando de la botonera de la cabina y las puertas (botones abrir y cerrar).
5.5 Operador de puertas
La puerta de cada pasillo sirve como una puerta externa que protege de acceso a
la puerta de la cabina, de tal manera que cuando el elevador se encuentre en viaje
o en otro nivel, no se permita la apertura de la puerta externa.
5.5.1 Elementos
El operador de puertas se compone principalmente de un motor de corriente
alterna, de una capacidad de 0.5 HP, un variador de frecuencia y una tarjeta de
control. Otros accesorios necesarios para su operación como switches de levas,
diodos emisores de luz para controlar la velocidad de las puertas, señal de
obstrucción de puertas y señal de monitoreo de falla.
Adicionalmente el operador de puertas soporta entradas de voltaje, provenientes
del PLC y le retroalimentará con salidas, a través de relevadores, para confirmar la
operación solicitada.
112
5.5.2 Operación
Para hacer referencia al operador de puertas usaremos el término “controlador de
puertas”.
Una vez que el elevador se encuentre posicionado en el nivel de descenso
deseado, el controlador de puertas recibirá los siguientes comandos del PLC:
1. Abrir puertas. El PLC envía la señal para activar al controlador la apertura
de puertas a través de la salida Q32.5 (Plano 302-04), el Controlador
responderá activando la salida, el variador de velocidad en el controlador
recibirá el comando adecuado y las puertas se abrirán.
2. Después de un tiempo configurado para permitir la apertura de puertas, se
recibirá la señal de confirmación de puertas abiertas: La entrada I8.1 (Límite
de apertura operador de puertas) del PLC se activa (Plano 302-03)
confirmando la acción del Controlador de puertas.
3. Transcurrido el tiempo para mantener las puertas abiertas, en el que se
permitirá el descenso y ascenso del personal, o al recibir la señal del botón
“Cerrar puerta” I11.0, desde el PLC se envía la señal para activar al
controlador el cierre de puertas (Plano 302-03), a través de la salida Q32.6
(Plano 302-04), el controlador responderá activando el variador de
velocidad y las puertas se cerrarán.
4. En el PLC, se debe configurar en la práctica una alarma si la entrada I8.2,
Límite de cierre operador de puertas (Plano 302-03), no se ha recibido en el
tiempo configurado y como interlock de seguridad en el viaje, el elevador no
avanzara si no tiene esta señal junto con la de la serie de puertas de
pasillo.
113
5.5.3 Seguridad del pasajero
Las protecciones que influyen en la operación del controlador de puertas, se
mencionan a continuación:
1. Fotocelda de obstrucción de cierre de puerta.
Si alguno de los sensores mencionados detecta la presencia de un pasajero o un
obstáculo, enviará una señal hacia el mismo operador de puertas lo que generara
una reapertura de puerta, el variador de velocidad en el controlador recibirá el
comando adecuado y las puertas se abrirán.
Los incisos 2, 3 y 4 de la sección 5.5.2 son válidos.
5.5.4 Velocidad de operación
La puerta más eficiente es la que abre y cierra en un tiempo mínimo y permite
entrar y salir de la cabina a 2 personas simultáneamente, sin embargo en el
diseño del Jack up o de alguna otra plataforma dependemos de las limitaciones de
espacio para el elevador.
El controlador de puertas permite configurar los tiempos de operación de acuerdo
a las necesidades en campo. Esta configuración debería hacerse in-situ si se
decide llevar este trabajo a la práctica.
5.5.5 Puertas de Nivel
Las puertas de nivel proporcionan protección al usuario evitando el acceso al cubo
cuando la cabina no se encuentre en ese nivel.
114
Los permisivos de las puertas de nivel proporcionarán:
Bloqueo físico de la puerta.
Señal eléctrica hacia el Controlador de puertas quien confirma la posición
de las puertas.
Cuando elevador no está en el nivel, el contacto eléctrico señalará al PLC que la
puerta del nivel está cerrada y físicamente bloqueada
Si el elevador está en el nivel, con el movimiento inicial del controlador de puertas,
el permisivo se abrirá, es decir la puerta de nivel físicamente se habrá
desbloqueado, evitando el movimiento del elevador para dejar el nivel.
El dispositivo de liberación, instalado en la puerta de Nivel, es activado por el
mecanismo del controlador de puerta.
5.6 Seguridad
5.6.1 Elementos del Sistema de Control
5.6.1.1 Relevador de Control Maestro
El relevador de control maestro MCR (Plano 302-01) se mantendrá energizado
cuando estén operando correctamente la fuente de alimentación de 24 Vdc, el
breaker de protección no se haya disparado, y cuando los paros de emergencia
del gabinete, de la fosa, de la cabina y de la botonera de revisión sobre la cabina
no estén presionados; de igual manera los sensores de seguridad, interruptor de
límite de carrera superior e interruptor de límite de carrera inferior y Governor no
deben estar accionados.
Si los elementos anteriores no se han accionado, cuando el botón Reset PB1 se
presione, su contacto N.A. cerrará el circuito del MCR. A través del contacto C1
del MCR el circuito se mantendrá energizado cuando el botón de reset se libere.
115
El contacto C4 N.A., del MCR, se utiliza para mandar una señal al PLC en la
entrada digital I4.0 (Plano 302-02), con el objetivo de mandar una señal al sistema
que el MCR se encuentra en condiciones normales de operación.
Atendiendo las condiciones de seguridad eléctrica, si el paro de emergencia o los
sensores de límite de carrera han sido presionados, se interrumpe totalmente la
energía del tablero hacia el motor principal, así como las señales proporcionadas
por el PLC hacia los elementos de campo a través de sus salidas.
5.6.2 Interlocks
5.6.2.1 Permisivos de Operación
Los elementos indispensables para la operación del Elevador son los siguientes:
1. Relevador de Control Maestro, I4.0 (Plano 302-02).
2. Paro de Emergencia Tablero de Control, I4.1 (Plano 302-02).
3. Estado del Guardamotor Principal, I4.4 (Plano 302-02).
4. Variador de velocidad del motor principal, I5.0 (Plano 302-02).
5. Paro de emergencia en fosa, I5.3 (Plano 302-02).
6. Estado de filtro, I5.7 (Plano 302-02).
7. Contacto relevador falla en fase, I6.0 (Plano 302-02).
8. Contactor del freno, I6.1 (Plano 302-02).
9. Sensor Governador.
10. Paro de emergencia cabina presionado, I11.5 (Plano 302-03).
11. Paro de emergencia en tablero sobre cabina presionado, I11.6 (Plano 302-
03).
12. Interruptor escotilla de emergencia, I11.1 (Plano 302-03). Se tomará el
contacto N.C. Esta señal no permitirá el movimiento del elevador si la
escotilla se encuentra abierta.
116
Todos estos elementos reportan su estado hacia el PLC, excepto el Governador,
quien tomará las decisiones para generar los comandos de movimiento del
Elevador. Se utilizará el contacto NA de cada elemento, enviando señal cuando se
encuentran listos para operar, de tal manera que cuando detecte la ausencia de
señal el elevador detendrá su operación independientemente del nivel donde se
encuentre.
Los anteriores dispositivos abren el circuito del MCR, provocando una interrupción
en la alimentación del motor principal.
Adicionalmente se tendrá la señal de la escotilla, esta se considera como un
permisivo de operación aunque no abre el circuito del MCR
5.6.2.2 Permisivos de Temperatura
Para los Switches de alta temperatura del Motor Principal:
1. Termostato del motor principal, I4.2 (Plano 302-02).
2. Termostato resistencias de frenado, I6.3 (Plano 302-02).
Se tomara el contacto NA de los dispositivos, cuando se presente la condición de
alta temperatura, al PLC llegará la señal indicativa; el PLC, para el motor principal
para evitar daños graves al motor.
5.6.2.3 Permisivos en Niveles
El estado del siguiente elemento es indispensable para permitir el movimiento del
elevador.
1. Interruptor de seguridad de puertas Gate Switch, I8.6 (Plano 302-03).
117
Esta señal es el resultado de los elementos en serie de cada Gate Switch en todos
los niveles.
Se usará el contacto NA, cuando el elevador llegue al nivel, mecánicamente se
engancha con el Gate switch, permitiendo la apertura de puertas.
5.6.2.4 Permisivos en Cabina
La cabina cuenta con sensores adicionales para proporcionar y garantizar
seguridad al pasajero:
1. Fotocelda de obstrucción, esta señal se conectará al control del operador
de puertas, se hará uso del contacto NA. Cuando el tiempo de puertas
abiertas se haya concluido, iniciara el proceso de cierre de puertas, si antes
de que se obtenga la señal del sensor de puertas cerradas se interrumpe la
señal de la fotocelda, automáticamente se abrirán las puertas.
Estos sensores son elementos que se cablearán directamente al controlador de
puertas.
5.7 Operación
5.7.1 Elementos del Sistema
El Elevador es un sistema compuesto de varios elementos mecánicos, eléctricos y
electrónicos, operando en coordinación para el trasporte de personal en los
diferentes niveles de una plataforma tipo Jack up
Elementos:
118
Sistema de Control.
Cabina
Motor de Tracción de 12 KW.
Controlador de Apertura y Cierre de Puertas
Botoneras de solicitud de elevador.
Sistema de Intercomunicación.
Sistema de alarma.
Luminarias y ventilador.
Contrapeso
Sistema de amortiguadores.
El elevador cuenta con un sistema de control independiente de cualquier otro
sistema de la plataforma marina.
El control esta basado en un PLC robusto que sea capaz de soportar el ambiente
marino. Integra también, un variador de velocidad, que junto al motor principal,
controla el desplazamiento de la cabina.
Toma como referencia a los interruptores de posición y un encoder para conocer
el piso donde se encuentra la cabina.
Atenderá las solicitudes de servicio de cada piso mediante botoneras en cada piso
y dentro de la cabina.
El variador de velocidad informa el piso en el que se encuentre la cabina a través
de un display indicador de piso.
Contará con interruptores de límite que se accionaran cuando se produzca una
sobre carrera más allá de los pisos1 o 6.
El Sistema de control esta constituido por los siguientes elementos:
Motor Trifásico de 12 KW de capacidad para proporcionar la potencia
motriz.
119
Un variador de velocidad para hacer el control de movimiento de la cabina a
lo largo de su recorrido.
Un freno electromagnético para mantener la posición de la cabina.
Un sistema de absorción de energía a través de resistencias de frenado.
Un PLC con características para operar en ambientes marinos, con
suficientes módulos E/S, de comunicación y otros, de acuerdo a las
necesidades del sistema.
Dos gabinetes de acero inoxidable con protección NEMA 4X, uno de ellos
para el PLC y otro para el variador de velocidad.
Un sistema de control de humedad en el gabinete del PLC
Una unidad de enfriamiento para el gabinete del variador de velocidad
Tres interruptores de proximidad inductivos para conocer la posición de la
cabina.
Para el control de apertura y cierre de puertas de cabina se dispondrá de un
sistema desarrollado por algún fabricante de puertas para elevadores.
Un sistema de alimentación de energía trifásico y monofásico.
Un encoder para saber el posicionamiento actual de la cabina.
5.7.2 Operación del Sistema
En condiciones normales el elevador funcionará en Modo Automático:
La operación del elevador en modo automático se lleva a cabo mediante el
método Colectivo Selectivo como se explica a continuación:
En cada nivel se tendrá una estación con un botón de llamada hacia arriba y un
botón de llamada hacia abajo, excepto en los niveles superior e inferior, donde
solo hay un botón de llamada hacia abajo o solo un botón de llamada hacia arriba,
respectivamente.
En el interior de la cabina se tendrá una estación con un botón de servicio por
cada nivel.
120
Cada vez que se presione algún botón de llamada se registrará una parada por
llamada, la cabina responderá atendiendo todas las llamadas que se hayan
registrado en la dirección en la cual la cabina se está moviendo.
Después de atender todas las llamadas que se registraron en una dirección, la
cabina invertirá la dirección del movimiento y comenzará a atender todas las
llamadas que se hayan registrado en el sentido opuesto.
Cada vez que se presione un botón en la estación de la cabina, se registrarán
paradas por servicio que serán atendidas en el orden en que se hayan registrado
sin importar el número ni la secuencia en que se hayan presionado los botones.
Los pasajeros deberán presionar los botones de llamada en cada nivel y los
botones de servicio en el interior de la cabina para establecer el itinerario del
elevador, todas las demás operaciones son automáticas.
121
CAPITULO 6
6. ANALISIS DE MODO Y EFECTO DE FALLA
6.1 Introducción
El Failure Mode and Effect Analysis, FMEA por sus siglas en Ingles, o AMEF en
español, es una técnica de prevención, utilizada para detectar los posibles modos
de falla en un sistema, con el fin de establecer los controles adecuados que eviten
la ocurrencia de defectos o incidentes.
En lo que respecta al diseño del elevador, consideramos que el trabajo en
plataformas marinas el personal hace rotaciones cada 14 días, por 14 días de
descanso; asimismo es frecuente que cuando el personal regresa al trabajo, no
siempre regresa a la misma plataforma, ni con los mismos compañeros; sobretodo
tratándose de empresas contratistas o aquellas que solo abordan por un trabajo
en particular, esto deriva que los equipos y en general la plataforma no es operada
siempre por el mismo personal, y los trabajadores deben estar siempre atentos
ante una eventual falla, y familiarizarse rápidamente con todos los sistemas y
servicios de las plataformas marinas.
La AMEF ofrece un apoyo valioso para el personal que deba hacer frente a un
mantenimiento o y sobre todo una falla; es este capítulo analizamos los elementos
eléctricos y de control que intervienen en la operación del elevador.
6.1.1 Documentos de referencia
Los siguientes planos se han utilizado como referencia en el diseño del Sistema:
122
302-01 Diagrama de Control
324-00 Lista de elementos
6.2 Alcance
El elevador se analiza considerando los requerimientos de las normas aplicables
para construcciones marinas (nacionales e internacionales), y la forma en que se
han cubierto dichos requerimientos, haciendo referencia a su ubicación en los
planos aplicables, se hará una descripción de su operación y como “adicional” la
manera en que se programaran para minimizar las condiciones de falla.
6.2.1 Subsistemas del Elevador
De acuerdo a la experiencia con cualquier elevador, analizaremos los subsistemas
que frecuentemente presentan fallas, los cuales se enlistan a continuación:
Dispositivos de Seguridad.
Operador de Puertas.
Sistema de control.
6.3 Análisis de subsistemas del Elevador
6.3.1 Dispositivos de seguridad
Los sistemas de seguridad nos permiten conseguir que la integridad física de los
usuarios del sistema y de las instalaciones, de aquí que sea un factor de gran
importancia en los elevadores de pasajeros, en el presente proyecto se puede
utilizar elementos eléctricos y mecánicos para obtener el máximo de seguridad.
123
6.3.1.1 Requerimientos según norma
Si nuestro diseño es adecuado y se decide instalar, es importante que se
considere que se deben proporcionar dispositivos de seguridad, tales como:
a) Interruptores de límite.
b) Amortiguadores.
c) Interlock de puertas.
d) Alarma sonora.
e) Interruptor principal.
f) Control manual auxiliar.
g) Control de sobre velocidad.
h) Sistema de alumbrado.
6.3.1.2 Cumplimiento
El orden en el que se describe el cumplimiento esta de acuerdo a los
requerimientos según norma, mencionados anteriormente.
6.3.1.2.1 Interruptores de Límite
El diseño del proyecto contempla la instalación de interruptores de límite:
Dos en la fosa y dos en la parte superior del Cubo.
Localización de Interruptores
En el Plano 302-01. Diagrama de Control: Coordenada 302-018 se tienen los
Interruptores de sobre límite mencionados a continuación:
124
Sobre Límite de Carrera Superior: HH-ZS.
Sobre Límite de Carrera Inferior: LL-ZS.
Estos interruptores actúan directamente en el Circuito de Paro de Emergencia
MCR.
Se menciona también en el Plano 302-02, en el que se tienen las siguientes
Entradas:
Coordenada 302-051 entrada de sobre límite superior de carrera.
Coordenada 302-052 entrada de sobre límite inferior de carrera.
Seguridad de Interruptores
Ambos interruptores intervienen en el circuito eléctrico que alimenta al Relevador
de Control Maestro MCR, de tal manera que la activación de cualquiera de ellos
interrumpirá el suministro del voltaje trifásico al variador de velocidad y Motor
Principal sin esperar la reacción o comandos del PLC.
Debido a su importancia, estos interruptores se deben alambrar de tal manera que
su operación sea inmediata, garantizando que tan pronto se active el interruptor, la
energía se estaría eliminando del Motor Principal, la falta de energía en el freno
electromagnético provoca el cierre de las balatas deteniendo el movimiento de la
cabina.
Adicional
Como medida de seguridad adicional, se pueden instalar dos interruptores de
limite más: Uno antes del sobre límite superior y uno antes del sobre límite inferior.
Estas entradas servirán para indicar al PLC que no podrá continuar el movimiento
de la cabina.
Programación de Interruptores
En la práctica.el PLC se puede configurar, como parte de los Interlocks del
Sistema, la condición de los interruptores de sobre límite, estos no deberán estar
activados.
125
Interlock 1. El MCR debe estar presente.
Interlock 2. El elevador no puede desplazarse hacia arriba si el interruptor de
sobre límite superior se encuentra activado.
Interlock 3. El elevador no puede desplazarse hacia abajo si el interruptor de sobre
límite inferior se encuentra activado.
Adicional
Como una medida de protección adicional se puede programar lo siguiente:
El interruptor de límite inferior, una vez activado no permitirá que la cabina se siga
moviendo hacia abajo, solo se permitirá el movimiento hacia arriba.
El interruptor de límite superior, una vez activado no permitirá que la cabina se
siga moviendo hacia arriba, solo se permitirá el movimiento hacia abajo.
Estas funciones son de especial interés cuando la cabina se encuentra operando
en modo Inspección y el operador ha alcanzado los límites máximos sin advertirlo.
Configuración de interruptores de límite
Físicamente el interruptor de límite tiene dos tipos de contacto secos:
Un contacto Normalmente Cerrado: Para continuar con la alimentación del Circuito
eléctrico del MCR.
Un contacto Normalmente Abierto: Para usarse como la entrada del PLC y
programar los Interlocks mencionados anteriormente.
Calidad de los interruptores de límite
Para los interruptores de límite deben se aprobados mediante un certificado para
uso en ambiente marino, por ejemplo certificados emitidos por VDE y/o TUV.
6.3.1.2.2 Amortiguadores
Se consideran por diseño dos cilindros con la capacidad de absorber el peso del
elemento a amortiguar.
126
Los amortiguadores tienen una recamara llena de aceite hidráulico para soportar
la caída del peso de la cabina o contrapeso de forma segura.
Ambos, cabina y contrapeso tienen la base diseñada de tal forma que permita un
impacto adecuado con su respectivo amortiguador.
Se tendrá:
Un cilindro para soportar el peso de la Cabina.
Un cilindro para soportar la masa del contrapeso.
Localización de Amortiguadores
Los amortiguadores se ubicaran en la fosa:
Primero al centro de la cabina.
Segundo al centro del contrapeso
Seguridad de los Amortiguadores
Ambos amortiguadores son adecuados para soportar la caída de la cabina o
contrapeso y evitar daños irreversibles en las estructuras. Se seleccionan de
fabricante según el peso de cabina y cantidad de peso que deban levantar.
Programación de Amortiguadores
No aplica, no requiere por tratarse de un elemento mecánico.
Configuración de Amortiguadores
No aplica, no requiere por tratarse de un elemento mecánico.
Calidad de los amortiguadores
Los amortiguadores deben ser fabricados con los requerimientos de la Ansi A17.1
127
6.3.1.2.3 Interlock de Puertas
Por cuestión de seguridad las puertas de la cabina y Nivel no presentan
cerraduras convencionales, en cambio se han considerado elementos para
asegurar el correcto cierre de puertas de cabina y nivel en forma segura, y que
además durante el trayecto de servicio del elevador, las puerta de la cabina y de
los pisos no pueda ser abierta hasta que el elevador haya terminado su recorrido.
Localización de Interlock de Puertas
Las 6 puertas de nivel tienen su propio sistema de seguridad detrás de la misma
puerta, el cual se enlaza con el mecanismo de la puerta de cabina.
Seguridad de los Interlock de Puertas
Como elemento de seguridad para el accionamiento de las puertas de nivel, se ha
instalado una varilla con resorte calibrado para que la puerta permanezca cerrada
cuando la cabina no se encuentre en el nivel.
La puerta de cabina se asegura mediante su propio sensor de puerta cerrada y el
motor de apertura de puertas, comunicados al PLC del sistema.
Configuración de Interlock de Puertas
El resorte de la varilla es tal que no puede abrirse la puerta de nivel si no se ha
liberado el interlock de la puerta de nivel.
Esto se consigue cuando la cabina llega al piso deseado y el mecanismo de la
puerta de cabina se engancha a la puerta de nivel. El desenganche de ambas
puertas se da automáticamente cuando el elevador se mueve a otro piso.
Calidad de las Interlock de Puertas
Los accesorios de los mecanismos de interlock de puertas de cabina y niveles,
son fabricados para elevadores convencionales, en acero forjado, acero
inoxidable, laminas de acero o acero estructural. Se debe considerar el tipo de
protección adecuada para asegurar el correcto funcionamiento en ambiente
128
marino, ya sea por galvanizado por inmersión en caliente, recubrimientos
especiales, etc.
6.3.1.2.4 Alarma Sonora
El diseño del elevador considera un panel de alarma para el elevador en un área
donde pueda ser atendida por el personal.
La alarma tiene un elemento sonoro y otro visual.
Localización
El panel de Alarma se instalara en el Radio Room o Control Room, que suelen ser
las áreas de monitoreo y control de cualquier plataforma, el nombre final puede
variar según sea la plataforma.
Seguridad
Con la finalidad de cumplir con la normatividad, se debe conectar la alarma a un
suministro de 120 VAC desde una fuente no interrumpida (UPS) de la plataforma.
Programación de Alarma
En cumplimiento de lo anterior, la activación de la alarma no dependerá del
suministro de energía del sistema de control ni de los comandos de éste.
Debido a la importancia que representa el tener una condición de alerta dentro de
la cabina, la activación de los dispositivos de alarma se cableara directamente al
Radio Room, o área de control asignada.
Configuración
El botón de alarma que se tiene en la cabina podrá ser accionado por la persona
que lo considere necesario, la alarma visual y auditiva quedan energizadas hasta
que el personal que se encuentre en el Radio Room o cuarto de control presione
el botón de reconocimiento en la botonera del panel de alarma.
129
6.3.1.2.5 Interruptor Principal
El diseño del gabinete considera la instalación de un interruptor principal, con el
objetivo de que se realice rápidamente la desconexión de energía, en caso de
emergencia.
Localización
El gabinete del elevador se considera instalarse en la sala de máquinas, en el 7mo
nivel o techo del módulo habitacional de la plataforma (depende de la arquitectura
final de la plataforma)
Seguridad
Debido a que en el gabinete del variador de velocidad se maneja el voltaje trifásico
de 480 VAC, se ha instalado una manija de tipo rotativo para accionar el
Interruptor principal desde afuera.
En el gabinete de control se instala con el botón de paro de emergencia para
interrumpir la alimentación de energía a todas las salidas del PLC.
Programación
Los interruptores no requieren programación.
Adicional
Como parte del diseño contempla un dispositivo de monitoreo de Falla de Fase,
con este se detecta la ausencia de energía, ya sea por accionamiento del
interruptor principal de energía, por falta de una fase o por voltaje abajo del
programado en el dispositivo.
130
Configuración
Se asegura su correcto funcionamiento mediante los ajustes en los niveles de
voltaje.
Adicional
El dispositivo Relevador de Falla de Fase presenta dos elementos configurables,
uno de ellos es el nivel de voltaje deseado y otro es el tiempo en que espera la
permanencia de ese voltaje programado. Si el voltaje permanece fuera de ese
valor durante el tiempo establecido, se activa la condición de falla de energía.
Calidad
Estos interruptores deben ser aprobados mediante certificado para uso en
ambiento marino.
6.3.1.2.6 Control Manual Auxiliar
El elevador puede operar en forma automática, haciendo paradas en los niveles
solicitados y en modo Manual o Inspección, en el último modo se requiere de un
operador sobre la cabina para activar los controles de movimiento de la cabina.
Esta botonera se conoce como Botonera de Inspección.
Localización
La botonera de inspección se localiza en la parte superior de la cabina y tiene los
siguientes elementos:
Botón de paro de emergencia
Selector Normal – Revisión
Botón Subir
Botón Bajar
Botón Común
Apagador para lámpara
131
Lámpara
Contacto polarizado.
Seguridad
Para asegurar el cumplimiento cumplir con las normas se tiene un botón de
operación común que se debe presionar al mismo tiempo que el botón de Subir o
para botón de Bajar, según sea el caso.
Programación
El selector “Normal - Revisión” proporciona el modo en el que se quiere operar el
Elevador: Modo manual o de inspección o Automático o Modo Normal.
Configuración
Se han alambrado en forma común el botón central para proporcionar energía a
los botones de Subir o Bajar. El botón central aparece como “enable” Plano 302-
03.
6.3.1.2.7 Control de sobre velocidad
El elevador tiene un dispositivo mecánico que esta monitoreando la velocidad con
la que se está desplazando la cabina, en subida o en descenso. Si la cabina
excede el valor de disparo se accionara un interruptor que abrirá el circuito de
alimentación.
Localización
Se ubica en el cuarto de máquinas, sobre la estructura de las poleas de la cabina.
Seguridad
El interruptor del control de sobre velocidad abre el Circuito del MCR,
interrumpiendo el voltaje de alimentación al variador de velocidad.
132
El control de sobre velocidad se calibra de fábrica para operar a 0.6 m/seg y se
dispara cuando la cabina alcance una velocidad de 0.8 m/seg. En el caso de que
se presente esta condición, en la cabina se accionarán un par de cuñas que
actuaran sobre el riel guía de la cabina, garantizando la sujeción de la misma.
Programación
No aplica por tratarse de un elemento mecánico. Para la activación del interruptor
no es necesaria la alimentación eléctrica de los tableros principales, los mostrados
anteriormente son un ejemplo en base a la velocidad de recorrido del elevador del
presente trabajo.
Configuración
Físicamente el interruptor solo posee un juego de contactos Normalmente Cerrado
y debe ser calibrado de fábrica con los parámetros finales.
6.3.1.2.8 Sistema de alumbrado
El elevador tiene dentro de la cabina un conjunto de lámparas para asegurar que
el lugar se encuentre bien iluminado.
Por otro lado se coloca una lámpara en la botonera de revisión, sobre la cabina, la
cual se puede accionar manualmente cuando el operador coloque el Elevador en
modo de inspección.
Localización
Dentro de la Cabina se instalan un juego de lámparas de 2x38 Watts.
Sobre la cabina se instala una lámpara de 60 watts.
Adicional
Se considera la instalación de lámparas en el cuarto de máquinas: Una cercana al
motor principal y una cerca de los gabinetes de PLC y variador de velocidad
133
Seguridad
El interruptor de las lámparas de la cabina tiene solo los estados de
Encendido/apagado y se opera únicamente mediante un selector con llave.
El voltaje de operación es de 120 VAC.
La lámpara sobre la cabina tiene su propio interruptor la botonera de Inspección.
El voltaje de operación es de 120 VAC.
Programación
El control de encendido de las lámparas de la cabina y sobre la cabina no requiere
programación.
Configuración
El control de encendido de las lámparas dentro la cabina tiene solo un selector
normal para su encendido.
El control de encendido de la lámpara sobre la cabina tiene solo un selector
normal para su encendido.
6.3.2 Operador de Puertas
El operador de puertas es un dispositivo fabricado exclusivamente para realizar el
control de puertas de elevadores para pasajeros. En función del tipo de puertas se
hace una selección del Operador deseado.
El controlador se basa en un variador de velocidad y motor de CA acoplados a una
polea para realizar la apertura y cierre de puertas, además de otros accesorios de
instalación que proporcionan la seguridad y control necesarios.
134
6.3.2.1 Requerimientos según norma
1. Con las puertas se deben instalar los elementos necesarios tales como las
zapatas de seguridad retractiles y sensores que permitan abrir las puertas
en el caso en que estos dispositivos sean accionados.
2. Las puertas del pasillo son manuales y abatibles, se instala un dispositivo
de inter-cierre magnético que evite que la puerta pueda ser abierta si la
cabina se encuentra en otro nivel.
3. Las puertas de seguridad deben estar provistas con interruptores de enlace
para evitar la operación del elevador sino están cerradas. EI dispositivo de
enlace debe evitar que la cabina abandone una parada, hasta que las
puertas estén completamente cerradas y excepto cuando se utilicen los
dispositivos de emergencia de llave-cerradura.
4. Se diseña los dispositivos de emergencia de llave cerradura para abrir
manualmente as puertas, en todas las paradas, para casos de emergencia.
6.3.2.2 Cumplimiento
El orden en el que se describe el cumplimiento esta de acuerdo a los
requerimientos según norma, mencionados anteriormente.
6.3.2.2.1 Sensores para abrir puertas
Como medida para asegurar el correcto funcionamiento de cierre y apertura de
puertas, se instala una fotocelda en la puerta de la cabina que emitir una señal de
reapertura a dicha puerta.
135
Localización
La fotocelda se instalara en la estructura de la puerta de la cabina. La fotocelda
está compuesta por un elemento emisor y un receptor, cada uno de estos
elementos se instalara en una de las hojas de la puerta de la cabina.
Seguridad
Esta fotocelda emite un haz de luz para determinar si existe una persona u
obstáculo para permitir reabrir la puerta de la cabina.
Programación
En el sistema de control se programa la señal de la fotocelda, como parte de los
Interlocks para cerrar la puerta de cabina siempre que no se detecte presencia.
Si se detecta presencia el PLC manda una señal de reapertura de la puerta.
Configuración
La fotocelda no requiere configurarse, el fabricante la entrega lista para conectar
los cables de alimentación y de control de la señal hacia la tarjeta electrónica del
operador de puertas. El operador de puertas ya incluye un circuito integrado U5,
para recibir la señal de la fotocelda.
6.3.2.2.2 Dispositivo Protección de Apertura de Puertas
Se contempla la instalación de un dispositivo de tipo mecánico que actúa
directamente sobre la puerta de pasillo, si la cabina se encuentra en otro Nivel,
este mecanismo mantiene la puerta cerrada evitando su apertura e incluso
cualquier intento.
Cuando el Operador de puertas actúa sobre la puerta de Nivel, se aplica el torque
necesario para vencer la oposición mecanismo de seguridad, logrando la apertura
de puertas de Nivel y Cabina.
136
Localización
Se instala en cada puerta de nivel, en la parte interna de la puerta, quedando fuera
del alcance del usuario del elevador.
Seguridad
Este dispositivo contiene un resorte que es necesario ajustar para garantizar que
la puerta de nivel se mantendrá cerrada si la cabina no se encuentra accesible.
Cada puerta de nivel debe tener un dispositivo de seguridad, el cual se debe ser
revisado para asegurar su correcto funcionamiento.
Programación
No aplica debido a que es un dispositivo de seguridad mecánico.
Configuración
El resorte del dispositivo se ajusta para evitar la apertura de la puerta desde el
Pasillo. Este ajuste debe realizarse durante la instalación conociendo el peso de
las puertas.
La puerta de nivel se debe abrir y cerrar a través del operador de puertas
(activación en forma automática) cuando la cabina se encuentre en el nivel
deseado, y a su vez podrá activarse en forma manual desde dentro del cubo
(activación en forma manual).
6.3.2.2.3 Interruptores de Enlace
Se contempla un dispositivo mecánico que actúa cerrando un contacto para
indicar que la puerta de nivel ha cerrado.
Localización
Se instala un interruptor de enlace en cada puerta de nivel.
137
El mecanismo de cierre se localiza en la parte superior derecha de la puerta de
nivel.
Seguridad
Este conjunto de dispositivos actúan para enviar estatus al PLC de su activación o
no.
La forma del pestillo asegura el mantener la puerta cerrada por la manera en que
entra en el apartado de contacto.
Adicional
El operador de puertas reporta al PLC el estado de la puerta de la cabina. Si el
operador de puertas ha sido desenergizado por alguna razón, esta señal no
llegara al PLC por lo que la operación del elevador se detendrá.
Programación
En el programa del PLC se configura la señal resultante de la serie de los
contactos de cada piso.
Esta serie servirá como un interlock para la operación del elevador en modo
automático. La cabina no podrá abandonar el piso si esta señal no reporta que
todas las puertas están cerradas.
Configuración
Cada puerta presentara un interlock con un contacto normalmente abierto. Cuando
la puerta de nivel se cierra, el contacto se también se cierra. Todos los interlocks
de nivel se alambran en serie llegando al PLC solo una señal.
6.3.2.2.4 Apertura Manual en caso de Emergencia
Como parte de los mecanismos de la puerta de nivel, se ha instalado una varilla
para que esta sea manipulada por el operador de puertas Se debe realizar una
138
perforación en la parte superior de la puerta para mover esta varilla desde el
exterior de la puerta de nivel, es decir desde el pasillo.
Localización
En cada puerta se hará la perforación mencionada en la parte superior.
El orificio permite el ingreso de una llave de tipo cilíndrica con dos puntos de libre
movimiento, con los cuales se hace un movimiento de palanca para accionar
manualmente el operador de puerta.
Seguridad
El uso manual se recomienda solo en caso de emergencia, es decir cuando se
tiene la plena seguridad de que el elevador no se encuentra en operación
Programación
La llave que libera la varilla y ésta al pestillo actúan en dos maneras:
1. Liberan al pestillo para permitir el movimiento de la puerta de nivel.
2. Abren el circuito serie del interlock de puerta evitando el movimiento del
elevador.
Configuración
La llave actúa sobre la varilla que mueve al pestillo para liberarlo.
6.3.3 Sistema de Control
El Controlador Lógico Programable es el dispositivo encargado de monitorear
todas las condiciones de entrada y en función de ella establecer los comandos de
salida para ejercer acciones tales como el arranque de motor, apertura de puertas,
etc.
139
6.3.3.1 Requerimientos según norma
De acuerdo a las normas vigentes, una de las funciones principales del sistema de
control del elevador es automatizar su recorrido así como también la apertura y
cierre de las puertas del pasillo de cada nivel, que deberán ser parte del sistema
de control de los elevadores.
Los conductores eléctricos que se utilizan para lo anterior son resistentes al fuego
y con baja emisión de humo.
6.3.3.2 Cumplimiento
El orden en el que se describe el cumplimiento esta de acuerdo a los
requerimientos según norma, mencionados anteriormente.
6.3.3.2.1 Automatización del Sistema
El sistema de control del elevador esta basado en un PLC que cumple con los
estándares descritos en capítulos anteriores, además el PLC que instalemos
deber tener la capacidad de leer señales del encoder y con salidas de tipo discreto
y analógico para el control de un variador de velocidad para proporcionar el
movimiento a la cabina.
Localización
En el cuarto de máquinas se instalan los gabinetes que alojan al PLC y al variador
de velocidad.
Seguridad
Serán alambrados al sistema de control los elementos punto a punto tales como:
Interruptores de límite.
140
Interlock de serie de puertas de pasillo.
Estado de la puerta de cabina.
Estado del variador de velocidad
Condición del MCR.
Estado del selector de modo de operación del elevador
En base a estas señales el sistema de control determina las condiciones para
arrancar o detener el elevador.
En el caso de pérdida o falta de energía, el sistema de control mandara
desenergizar el freno provocando que la cabina se detenga de una manera
segura.
Programación
El programa del PLC se desarrolla basándose en formato de escalera, graphy lista
de instrucciones.
Se tendrán en consideración la presencia del MCR, puertas cerradas, variador de
velocidad y termistor del motor para operar en forma automática el elevador.
En modo manual podrá operarse la cabina cuando el personal presione el botón
de subir o bajar, siempre y cuando las condiciones de variador de velocidad y
motor sean las adecuadas.
Configuración
El PLC será configurado para tomar en cuenta las señales de estado de los
elementos periféricos para operar en modo manual (Inspección) y en modo
automático.
En modo automático dependerá de las solicitudes a nivel hechas desde la cabina
o en cada nivel.
Atenderá las llamadas que se presenten en un sentido de movimiento. Una vez
que se terminen cambiara su dirección e iniciará el servicio de las solicitudes.
141
En modo manual la cabina se moverá en todos los niveles sin tomar en cuenta el
estado de las puertas. Es recomendable que las puertas de nivel y cabina se
cierren antes de empezar a mover la cabina.
Calidad
Los elementos que integran el sistema de control, desde el PLC, variador de
velocidad, cables, etc., deben ser adecuados para operar en temperaturas de
hasta 60 °C, así como aprobados para operar en ambientes marinos y altamente
corrosivos.
6.3.3.2.2 Conductores Eléctricos
Todo el cableado se realiza con conductores que están en cumplimiento al menos,
de las normas IEC, son retardantes al fuego y con baja emisión de humos tóxicos.
Además todo el cableado se ha ruteado con tubería de aluminio cedula 40.
Localización
Los conductores mencionados se deberán instalar desde el alambrado del
gabinete del PLC y variador de velocidad hasta el cableado de lámparas,
botoneras de piso, cabina y cables flexibles entre la cabina y el nivel 3, que el
punto de disparo de este arreglo de cables flexibles.
Seguridad
Todos los conductores considerados en el diseño cumplen al menos, con la
especificación IEC-60092 y las reglas MODU.
Programación
No se requiere programación.
142
Configuración
No se requiere configuración.
143
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DEL PROYECTO
Introducción
De acuerdo a lo que se ha podido investigar para la realización del presente
trabajo, podemos concluir que desde el punto de vista comercial, tenemos un
mercado poco explorado en lo que refiere a proyectos donde se requiera un
elevador con características específicas. Las grandes firmas de elevadores no se
preocupan por atender estos nichos, ya que su principal fortaleza radica en
atender el mercado urbano y residencial.
En lo que respecto a los aspectos técnicos, no podemos perder de vista que la
guía serán siempre las normas de fabricación y construcción, antes que todo
debemos estar consiente que es lo que se pide en normas y cuáles son las
condiciones que tenemos en sitio. Debemos saber, también que muchas normas
son mandatarias y no pueden cometerse omisiones. No debemos perder de vista
que el objetivo de las normas es proteger la integridad del personal humano.
Costo del elevador para pasajeros de seis niveles en una plataforma
petrolera
En referencia al capítulo 3, y en base a los requerimientos que podrían emitir el
IMP, Pemex Exploración y Producción o alguna sociedad clasificadora, a
continuación se muestra una tabla de cotización para el suministro, instalación,
puesta en marcha y entrenamiento del personal para un elevador de pasajeros de
6 niveles.
En el monto propuesto se incluye el diseño mecánico y de control para un
proyecto como este.
A continuación de detalla la oferta:
144
Partida Descripción Cant Precio Usd Precio Total
1
Elevador para personal (lado babor) del módulo habitacional de la plataforma móvil de perforación (Jack Up drilling unit). 1,500 kg de capacidad, 6 niveles. Suministro de materiales, construcción del elevador y pruebas, de acuerdo a la especificación propuesta
1
450,00.00 $450,000.00 2
Caja De Conexiones Nema7-4x, Con Tubería Y Conexiones Conduit De Aluminio.
1
3 Desarrollo De Ingeniería De Detalle, Dossier, Manuales De Operación, Catalogo, Certificados De Garantía Y Calidad.
1
4 Pruebas Fat 1
5 Embalaje Y Flete Al Patio De Obra 1
TOTAL USD $450,000.00
6 Cursos De Capacitación Se Apegara A Lo Indicado En Las Especificaciones.
1 3,800.00 $ 3,800.00
7 Kit De Repuesto Para 2 Años En Operación Del Equipo. 1 4,360.00 $ 4,360.00
8 Asistencia Técnica Para La Instalación Y Pruebas Del Equipo En Patio.
1 3,500.00 $ 3,500.00
Costos del PLC y accesorios
En referencia al capítulo 3, y a las normas consultadas, se requiere un PLC con
los siguientes accesorios y características:
El PLC que suministrará tendrá sus tarjetas electrónicas tropicalizadas.
El PLC contará con un puerto Ethernet TCP/IP RJ-45, con protocolo de
comunicación ModBus Ethernet.
El PLC contará con un puerto Rs-485 para la conexión de un equipo de
cómputo portátil.
Los componentes serán diseñados para operar sin ningún daño en
presencia de humedad relativa sin condensación del 5% al 95%
Los componentes son diseñados para una correcta operación sin daños en
rangos de temperatura de 0° a 60° C.
El choque mecánico en operación soportará una aceleración pico de 30g
durante 11 ms (±1ms) del ancho de pulso, así mismo, el choque mecánico
en almacenamiento soportará una aceleración de pico de 50 g durante 11
145
ms (±1ms) del ancho de pulso.
La descarga electrostática será de 8 kV en el aire y 4 kV al contacto, tal
como se menciona en la Norma IEC 61000-4-2.
El equipo tiene una inmunidad a radiofrecuencia de 10 Vrms/m a una
frecuencia de 80 Mhz – 1000 Mhz, acorde a la Norma IEC 61000-4-2
Se suministrará un sistema de control redundante
En caso de falla eléctrica de la red principal, los elevadores cuentan con
accesorios necesarios para su correcto funcionamiento mediante una planta
de emergencia.
COSTO TOTAL $ 2,500 USD
146
CONCLUSIONES
El diseño de un sistema de control no corresponde con un proceso exacto de
elaboración sino por aproximaciones sucesivas y en diferentes grados de
versiones. Aunque hay muchas técnicas de control, las experiencias de los
ingenieros que participan en ese proyecto van a ser decisivas. Los problemas no
se resuelven sólo con los aspectos metodológicos del diseño, además hay que
añadir la creatividad e ingenio del grupo; porque no estamos ante problemas que
se abordan individualmente sino dentro de un colectivo de personas,
mayoritariamente con enfoque multidisciplinar. Supóngase el control sobre
edificios inteligentes, la automatización, cada vez mayor, de los automóviles o el
robot cirujano procediendo a una extirpación de un tumor.
Lo primero limitar el universo del problema, indicando cuales son los objetivos del
sistema de control. Enseguida se procederá a localizar cuáles son sus entradas,
sus salidas y las posibles perturbaciones que pueda sufrir. Quizá un diagrama de
bloques, buscando los subsistemas que lo constituye, ayude a entender mejor
cómo se comporta.
Una vez modelado habrá de verificar que la respuesta del modelo y del problema
real, ante determinados impulsos de entrada, resultan ser similares. La exigencia
de este test requiere de técnicas de análisis que muestren el comportamiento del
modelo tanto en el dominio temporal como el frecuente. La comparativa entre el
modelo y físico se dará en términos de rapidez de respuesta, errores en el
seguimiento, anchos de banda o en el nivel de estabilidad.
Para acabar con el sistema de control habrá de montarlo físicamente. Esta
operación, cada vez más, está unida a la programación de algoritmos de
computación, acompañadas por una Instrumentación Electrónica para la
adquisición de las señales, y una Electrónica de Potencia capaz de movilizar a las
plantas a controlar.
147
GLOSARIO
Áreas peligrosas se consideran, aquéllas donde el peligro de fuego o explosión
pueda existir, debido a la presencia de gases o vapores inflamables, líquidos
inflamables o fibras o pelusas volátiles inflamables.
Área cerrada (espacio, edificio o cuarto). Espacio tridimensional cerrado en
más de 2/3 partes de la superficie del área del plano proyectado, de tamaño
suficiente para el acceso de personal autorizado.
Aparatos asociados. Son dispositivos en los cuales sus circuitos, no son
necesariamente intrínsecamente seguros, pero afectan la energía en los circuitos
intrínsecamente seguros y de los que se depende para mantener la seguridad
intrínseca. Los dispositivos Asociados pueden ser:
a) Aparatos Eléctricos. Que cuentan con un tipo de protección alterna para uso
apropiado en áreas peligrosas clasificadas.
b) Aparatos Eléctricos sin protección alterna, los cuales no deben usarse en áreas
peligrosas clasificadas.
Los aparatos asociados tienen identificadas conexiones intrínsecamente seguras
para aparatos intrínsecamente seguros y también pueden tener conexiones para
aparatos no intrínsecamente seguros
Una barrera de seguridad intrínseca es un aparato asociado, la cual es una red
diseñada para limitar la energía disponible para circuito protegido en áreas
peligrosas clasificadas, bajo condiciones especificadas de falla.
Barrera de seguridad intrínseca. Es un dispositivo limitador de corriente y
voltaje, sin afectar el flujo normal de las señales eléctricas y por su diseño son
dispositivos pasivos.
Clase. Conjunto de productos con características específicas.
148
Cable de fibra óptica. Es aquel que transmite la luz a través de una fibra óptica.
Los cables de fibra óptica pueden agruparse en tres tipos.
a) Dieléctricos son los cables que no contienen elementos metálicos y ningún otro
material eléctrico conductor.
b) Conductivos son los cables que contienen elementos conductores no
portadores de corriente eléctrica, tales como refuerzos metálicos o barreras
metálicas contra vapores.
c) Compuestos son los cables que contienen fibras ópticas y conductores
eléctricos portadores de corriente, adicionalmente pueden tener elementos
conductores no portadores de corriente eléctrica, tales como refuerzos metálicos o
barreras metálicas contra vapores, los cables ópticos compuestos deben
clasificarse como cables eléctricos de acuerdo con el tipo de conductores
eléctricos que contengan.
Densidad de vapores o gases. Es el peso de un volumen de vapor o gas puro,
comparado con el peso de igual volumen de aire seco, a la misma presión y
temperatura.
Equipo intrínsecamente seguro. Es el que en condiciones normales o anormales
de operación, para las que ha sido aprobado, no libera energía eléctrica o térmica
suficiente para inflamar cualquier mezcla adyacente. (Circuitos de corriente y
voltajes bajos para control e instrumentación).
En el sistema de clasificación por Zonas, la designación para los tipos de
protección de equipos intrínsecamente seguros es la siguiente:
“ia”- Son aparatos y sistemas eléctricos que contienen circuitos de seguridad
intrínseca los cuales son incapaces de causar inflamación, con el apropiado factor
de seguridad, de mantener la protección en caso de una falla o con dos fallas
simultáneas.
Este equipo se permite usar en áreas Clase 1, Zona 0, aprobado y marcado como
adecuado para dicha área.
149
“ib”- Son aparatos y sistemas eléctricos que contienen circuitos de seguridad
intrínseca los cuales son incapaces de causar inflamación, con el apropiado factor
de seguridad, cuando se presentan una falla.
Este equipo se permite usar en áreas Clase 1, Zona 1, aprobado y marcado como
adecuado para dicha área.
Equipo a prueba de explosión. Es el equipo eléctrico capaz de soportar una
explosión en su interior, sin permitir que genere la temperatura suficiente, arco o
chispa que propicie la combustión de la atmósfera inflamable que lo rodee.
En el sistema de clasificación por zonas, la designación para los tipos de
protección de equipos a prueba de explosión es la siguiente:
“d” Este equipo se permite usar en áreas Clase 1, Zona 1 o Zona 2.
Fuente de peligro. Es la parte o partes de un equipo o de sus instalaciones, por
donde escapen substancias explosivas o inflamables al medio ambiente durante
su operación o mantenimiento.
Inflamable. Capaz de encenderse fácilmente, incendiar intensamente o flama que
se propaga rápidamente.
Líquido volátil inflamable. Son los líquidos que tienen un punto de inflamación
inferior a 311 K (37.8 °C), Siempre que tenga una presión de vapor que no
exceda de 275 KPa. 2.81 Kg/cm2 (40lbs/pulg2) a 310 K (37.8 o C).
Mezcla explosiva o inflamable. Es la mezcla de aire y vapores o gases
explosivos, o de aire y polvos combustibles en tales proporciones que, en contacto
con una fuente calorífica, ocasiona una explosión o fuego.
Sistemas intrínsecamente seguros. Es un ensamble de equipos intrínsecamente
seguros interconectados, equipos asociados e interconexiones de cables, en el
cual estas partes del sistema que pueden usarse en áreas peligrosas clasificadas,
150
son circuitos intrínsecamente seguros.
Temperatura de ignición. Es la más baja temperatura que aplicada a una
mezcla explosiva, puede producir el encendido de dicha mezcla, ocasionando una
explosión o fuego continuo.
Temperatura de evaporación. Es la temperatura mínima en la que un líquido
explosivo genera suficiente vapor para formar una mezcla inflamable con el aire
que entra en contacto.
Ventilación adecuada. Ventilación (natural o artificial) que es suficiente para
prevenir la acumulación en cantidades significativas de vapor-aire o mezcla gas-
aire en concentraciones mayores del 25% de su límite (explosivo) inferior de
inflamabilidad.
Ventilación inadecuada. Ventilación que es menor que la adecuada, en espacios
que no tienen una ventilación natural o un sistema mecánico de ventilación, que
provea una ventilación adecuada.
Áreas Clase I. Son áreas en las cuales están o pueden estar presentes en el
aire, gases o vapores inflamables en cantidades suficientes para producir mezclas
explosivas o inflamables.
Áreas Clase II. Son áreas que son peligrosas debido a la presencia de polvos
combustibles.
Áreas Clase III. Son áreas que son peligrosas por la presencia de fibras o
partículas volátiles fácilmente inflamables, pero en las cuales es poco probable que
dichas fibras o partículas estén suspendidas en el aire en cantidades suficientes
para producir mezclas inflamables.
151
BIBLIOGRAFÍA
MODU Rules - Construction and Equipment of Mobile Offshore Drilling Units
– ABS (Código para la construcción y el equipo de las unidades móviles de la
perforación mar adentro Edición 2008)
Guide for Certification of Lifting Appliances – ABS (Guía de certificación para
equipos de izaje Edición 2008)
ASME A17.1 “Safety Code for Elevator and Escalators” Edición 2010.
NRF-003-PEMEX-2007 Pemex – Diseño y evaluación de plataformas marinas fijas
en el Golfo de México.
NRF-037-PEMEX-2007 Pemex – Plataformas marinas para perforación y
mantenimiento de pozos.- Arrendamiento.
NOM-026-STPS-1998. Colores y señales de seguridad e higiene, e identificación
de riesgos por fluidos conducidos en tuberías.
IEC 60654-2:1979 Operating conditions for industrial-process measurement
and control equipment. Part 2: Power-First Edition; Amendment 1: 10/1992.
IEC 61131-1:2003 Programmable controllers- part 1: General information-
Second Edition.
IEC 61131-2:2004 Programmable controllers- part 2: Equipment requirements
and tests. –Second Edition; Corrigendum 1: 03 2004.
IEC 61506:1997 Industrial-process measurement and control – Documentation
of application software. -First Edition.
152
API Publication 1130.- Computational Pipeline Monitoring, 2nd Edition, November
2002.
API-PUB-2218.- Edición Agosto 1999, Prácticas contra incendio en plantas de
procesamiento petroleras y petroquímicas (Fireproofing Practices in Petroleum and
Petrochemical Processing Plants).
Durá, Maximiliano, “Tecnología e Industria Petrolera – Equipos Robóticos”. C&T
Universidad de Palermo, Argentina, 2008.
Campos, D., Soriano, A., Ortega, C. y Juárez, M., “Riesgo y Confiabilidad
Estructural de Plataformas Marinas Fijas en el Golfo de México”, Reporte Técnico
del Proyecto F.27452: Actualización de la NRF-003-PEMEX-2000 Diseño y
Evaluación de Plataformas Fijas en el Golfo de México para PEMEX Exploración y
Producción, IMP, 2006.
Frías Valero, Eduardo, “Método de los Elementos Finitos” Departamento de
Ingeniería Eléctrica UPC; España 2004.
Spartan Offshore Drilling, “Brochure Jack–Up Spartan 151” Spartan Offshore,
Lousina, EEUU, 2010.
Agencia Americana de Embarcaciones, “Reglas para la Construcción y
Categorización de Recipientes de Acero", agosto 15, 2006. American Bureau of
Shipping, “Rules for Buildings and Classing Steel Vessels”, August 15, 2006.
Ley de Adquisiciones, Obras Públicas, Arrendamientos y Servicios del Sector
Público, publicada en el Diario Oficial de la Federación el día 4 de enero del 2000.
153
ANEXOS
- Metodología QFD
- Planos del diseño mecánico y eléctrico
- Diagrama de escalera PLC
Quality Function Deployment (QFD)
1. ¿Para qué sirve? Es una técnica de planeación para lograr la mejora continua propiciando que los clientes se involucren en el proceso de desarrollo del producto o el servicio lo antes posible. De sus principales objetivos destacan:
• Diseñar los procesos internos en respuesta a las necesidades de los clientes. • Traducir lo que el cliente quiere en lo que la organización produce. • Permitir a una organización priorizar las necesidades de los clientes. • Encontrar respuestas innovadoras a esas necesidades. • Mejorar procesos hasta una efectividad máxima. • Establecer una práctica que conduce a la organización a sobrepasar las expectativas
del cliente. Se estructura de la siguiente manera: La estructura del QFD se representa como una casa (ver “Figura 1” del apartado “4.Ejemplo”) donde cada parte corresponde a los siguientes componentes: 1. Input del cliente: En esta etapa se determinan los requerimientos del cliente
relacionados con el producto o servicio, para ello se emplean además de las siete herramientas de calidad, el diagrama de afinidad, y el diagrama de árbol.
2. R e q u e r i m i e n t o s a c t u a l e s d e l fabricante/especificaciones a los
proveedores: para satisfacer los requisitos de los clientes, el productor trabaja a ciertas especificaciones de desempeño y pide a sus proveedores que hagan lo mismo.
3. Matriz de planeación: En ella se traducen los requerimientos del cliente en planes para
satisfacer o sobrepasar esos requerimientos. Incluye marcar los requisitos del cliente en una matriz y los procesos de manufactura en otra, jerarquizando los requisitos del cliente, y
tomando decisiones relacionadas a las mejoras necesarias en los procesos. 4. Relaciones: Aquí se convierten los requisitos del cliente en términos o expresiones
operativas. Si un cliente quiere que la vida operativa (útil) del producto sea doce meses en lugar de seis, ¿qué significa ésto en términos de los materiales empleados?, ¿El diseño?, ¿Los procesos?. Estos tipos de preguntas se contestan en este componente.
5. Lista jerarquizada de los requerimientos críticos de los procesos: Es donde se jerarquizan los
requisitos del proceso que son críticos. Cada requerimiento jerarquizado del proceso recibe una puntuación que representa su nivel de dificultad de logro.
6. Identificar intercambios relacionados a los requerimientos: Es donde se identifican los
trade-offs, que tienen que ver con los requisitos operativos.
En un ciclo completo habrá seis matrices de QFD (ver “Figura 2” del apartado “4. Ejemplo”). El propósito de cada matriz se explica a continuación:
La matriz 1 se usa para comparar los requerimientos del cliente con las características técnicas del producto. Todas las otras matrices se originan de esta primera matriz.
La matriz 2 se usa para comparar las características técnicas en la matriz 1 con sus tecnologías aplicadas asociadas. Estas dos matrices producen la información necesaria para contestar las siguientes preguntas: (1) ¿Qué quiere el cliente? (2) ¿Cuáles son los requisitos técnicos relacionados con las características que quiere el cliente? (3) ¿Qué tecnologías son necesarias para satisfacer o soprepasar los requisitos del cliente? y (4) ¿Cuáles son los trade- offs que tienen que ver con los requerimientos técnicos?
La matriz 3 se usa para comparar las tecnologías aplicadas de la matriz 2 con sus procesos asociados. La matriz ayuda a identificar variables críticas en los procesos.
La matriz 4 se usa para comparar los procesos de la matriz 3 con sus procesos de control de calidad asociados. Esta matriz produce la información necesaria para optimizar procesos. A través de la experimentación, se determina la confiabiliad y replicación de los procesos.
La matriz 5 se usa para comparar los procesos de control de calidad con sus procesos de control estadístico del proceso. Esta matriz ayuda a garantizar que se están usando los parámetros y variables adecuados del proceso.
La matriz 6 se usa para comparar los parámetros del control estadístico del proceso con las especificaciones que se han desarrollado para el producto terminado. En este punto, se hacen ajustes para garantizar el producto o servicio que quiere el cliente. El proceso QFD garantiza que todos los recursos se usen óptimamente de forma tal que maximicen las posibilidades de la organización para satisfacer o exceder los requerimientos del cliente.
2. ¿Cómo se elabora? QFD debe implantarse en una forma sistemática y ordenada. La “Figura 4” del apartado “4. Ejemplo” muestra los seis pasos típicamente usados cuando se implanta QFD. Estos los describiremos a continuación: Formar al equipo del proyecto Depende de la naturaleza del proyecto. ¿Va el equipo a mejorar un producto o servicio existente o a desarrollar uno nuevo?. Es necesario conformar los equipos con personal involucrado en el proceso. Es importante garantizar que los miembros del equipo sean capaces de comprometer el tiempo necesario y que tengan el apoyo de sus superiores. También es importante asegurar que los miembros del equipo comprendan el propósito del equipo y de sus papeles individuales en esta. Establecer el procedimiento de monitoreo La dirección debe monitorear el avance del equipo, sin caer en la microdirección. Para lo cual es necesario establecer procedimientos de monitoreo. Al hacer esto, se deben contestar las tres preguntas siguientes:
¿ Que será monitoreado?
¿Cómo será monitoreado?
¿Con qué frecuencia será monitoreado? La misión del equipo determinará lo que debe monitorearse. Puede utilizarse cualquier tipo de reporte, oral o escrito. Un reporte cada dos o tres semanas sería el balance apropiado. Seleccionar un proyecto. Es buena idea empezar con un proyecto de mejora y no con un proyecto de desarrollo de un nuevo producto o servicio. Los proyectos de mejora tienen la ventaja de contar con información existente y cierta experiencia. Conducir una junta de “despegue”. La reunión de despegue es la primera junta oficial del equipo. Las tareas que derivan de esta son:
• Estar seguro de que todos los participantes comprendan la misión del equipo del proyecto.
• Estar seguro que todos los miembros del equipo entiendan su papel en el equipo así como los roles de los otros miembros del equipo.
• Establecer parámetros logísticos (duración, hora y frecuencia de la reunión) Entrenar al equipo. Es importante entrenar a todos los miembros del equipo en los fundamentos del QFD, aprender a usar las diversas herramientas, además de como opera QFD como proceso, (ver “Figura 2” del apartado “3.Ejemplo”). Desarrollar las matrices. Una vez que el equipo ha comprendido QFD, las herramientas del QFD, y el formato de una matriz QFD (ver “Figura 1” del apartado “3. Ejemplo”) inicia el proceso de desarrollo de matrices. Un ciclo completo incluye el desarrollo de seis matrices, cada una estructurada conforme a las especificaciones indicadas en la “Figura 2” del apartado “3. Ejemplo”. 3. Formato No aplica.
4. Ejemplo Figura 1. Matriz QFD Figura 2. Ciclo completo QFD Figura 3. Beneficios del QFD
Figura 4. Etapas de implantación del QFD
5. Para mayor información/consulta http://www2.uah.es/estudios_de_organizacion/temas_organizacion/org_praxis/organiz_creacion_valor/qfd_qualityfunctiondeployment.htm http://www.aiteco.com/qfd.htm http://www.um.es/fccd/anales/ad01/ad0110.htmlBrainstorming.htm
VISTA FRONTAL
VISTA DE PLANTA
PLACA BASE
PLACA A36
AMORTIGUADOR
CANAL 8"
TORNILLO
5
8
" X
3
2
"
PLANCHA DE CONCRETO
ISOMETRICO AMORTIGUADOR
VISTA SUPERIORDETALLE A-1
940
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: ACOT. MM
GENERAL NOTES
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
TC-EST-PLC
TC-EST-DR
TABLERO DE CONTROL PLC
ELEVADOR ESTRIBOR
TABLERO CONTROL DRIVE
ELEVADOR ESTRIBOR
CABLE FLEXIBLE
JBXCAJA DE CONEXION X
TBTERMINAL CONEXION CONTROL
TBCTERMINAL CONEXION FUERZA
C1CONTACTOR
PE
PARO DE EMERGENCIA
LSSWITCH DE LIMITE
CPCONTACTO POLARIZADO
TTRANSFORMADOR DE CONTROL
MSGUARDA MOTOR
PSFUENTE DE ALIMENTACION
MXMOTOR X
CB INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO
OLRELEVADOR DE SOBRECARGA
L INLINEA DE ENTRADA
L OUTLINEA DE SALIDA
N INNEUTRO DE ENTRADA
KVAKILO VOLT-AMPERE
MEN PS, CONEXION GND
IcuCORRIENTE CORTO CIRCUITO
UPS
ALIMENTACION ININTERRUMPIDA
120 VAC
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
0 VDC
+24 VDC
0 VDC
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
+24 VDC
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
+0 VDC
+24 VDC
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
+24 VDC
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
P.L.C.
MODEL
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
R2
R1
ACOMETIDA PREFERENTE
DE LA PLATAFORMA
ACOMETIDA PREFERENTE
DE LA PLATAFORMA
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
PHFR
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
RESITENCIA DE
CALEFACCION
300W
UNIDAD DE
ENFRIAMIENTO DRIVE
500W
RC1
HIGROSTATO 02
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
LAMPARA SOBRE
CABINA
40W
LUMINARIAS
2x38W
LW
HIGROSTATO 01
FRENO DEL MOTOR
PRINCIPAL
250W
LUMINARIAS
CUARTO DE
MAQUINAS
2x38W
RESISTENCIAS DE
CALEFACCION
300 W
RC2
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
NIVEL 21500 ABV CUBIERTA PRINCIPAL (ESTRIBOR)
LISTA DE GABINETES
1
GABINETE DEL PLC
TC-EST-PLC
2
GABINETE DE RESISTENCIAS
TC-EST-RE
3 GABINETE DEL DRIVE
TC-EST-DR
4 TRANSFORMADOR
5 UNIDAD DE ENFRIAMIENTO
DRIVE
LISTA DE MATERIAL
NUMERO CANTIDAD UNIDADES DESCRIPCION
1 16 m CANAL 4"
A AË
B
BË
SOLDADURA EN LA PLACA DE FONDO
WELD IN THE WALL
1
4
2
35
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:2.5 ACOT. MM
GENERAL NOTES
LISTA DE MATERIALES
NUMERO DESCRIPCION Nº CATALOGO MARCA CANTIDAD
*MARCAS Y MODELOS PROPUESTOS
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:2.5 ACOT. MM
GENERAL NOTES
1
26272930 28
20 20 20 22 23
2119 22 19 23
6
25
1112
10
7 25 34
6
89
28
15
24
10
RESERVADO
ACOMETIDA
SWECOMEX
3F3H+GND
480 VCA
31
LISTA DE MATERIALES
NUMERO DESCRIPCION Nº CATALOGO MARCA CANTIDAD
2*
3
GABINETE DEL DRIVE
TC-EST-DR
33
34
*MODELOS Y MARCAS PROPUESTAS
35
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
PLANO AS BUILT
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
TRAYECTORIAS DE CABLEADO DE CONTROL
TRAYECTORIAS DE CABLEADO DE FUERZA
INGRESO DE TUBERIA A GABINETES
(VISTA SUPERIOR)
CUARTO DE MAQUINAS
(VISTA FRONTAL)
LISTA DE COMPONENTES
A
GABINETE DEL PLC
TC-BAB-PLC
B
GABINETE DE RESISTENCIAS
TC-BAB-RE
C
GABINETE DEL DRIVE
TC-BAB-DR
D TRANSFORMADOR
E
UNIDAD DE ENFRIAMIENTO
DRIVE
F MOTOR
G ENCODER
H CAJA DE CONEXION
I CABINA
1
LISTA DE TRAYECTORIAS
TUBERIA
DIAMETRO
(PULGADAS)
TIPO DE CABLE MATERIAL
1 TB01-F 1 1C-1x3x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
2 TB02-F 1
1
4
1C-1x3x1.5,
1C 1X2X1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
3 TB03-F 2
1C-1x4x6, 1C-1x4x1.5,
1C-1x3x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
4 TB04-F 1
1
4
2C-1x4x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
5, 6
TB05-F,
TB06-F
1
1
2
3-1x3x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
7 TB10-C 2 2C-1x8x0.75
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
8
TB11-C
TB20-T
2
1C-1x4x2.0+1x76x0.75
+3x2x0.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
9 TB12-C 2
6C-1x2x1.5,
1C-2x2x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
10 TB13-C 2 5C-1x2x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
11 TB14-C 2 7C-1x2x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
12 TB15-C 1
1
4
2C-1x2x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
13 DERV07 1
1
2
4C-1x2x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
14 DERV10 1
1
2
5C-1x2x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
15* DERV05 2
4C-1x2x1.5,
2C-2x2x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
16 DERV34 2
1C-1x2x1.5,
1C-2x2x1.5
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
17TB21-CV
CABLE VIAJERO
3
2
4
5
6
9
10
11
8
7
3
13
14
ADBCE
A
B
D
C
E
F
G
H
I
17
15
16
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
DISTANCIA VERTICAL
ENTRE TUBERIA
DISTANCIA VERTICAL
ENTRE SOPORTES
DISTANCIA ENTRE CONEXION DEL GABINETE
VISTA SUPERIOR
VISTA ISOMETRICA
LISTA DE MATERIAL
DIMENSIONES
(PULGADAS)
DESCRIPCION
1 1 DIAMETRO
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
2 1
1
4
DIAMETRO
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
3 1
1
2
DIAMETRO
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
4 2 DIAMETRO
TUBERIA DE ALUMINIO
CEDULA 40
5 1 DIAMETRO
ABRAZADERA PARA
TUBERIA
6 1
1
4
DIAMETRO
ABRAZADERA PARA
TUBERIA
7 1
1
2
DIAMETRO
ABRAZADERA PARA
TUBERIA
8 2 DIAMETRO
ABRAZADERA PARA
TUBERIA
91
1
2
POR 3/4 INICANAL
10 2 X 2 X 1/4ANGULO
112 DIAMETRO
TUBERIA FLEXIBLE
12 2 DIAMETRO CONECTOR MEYER
601
1525
1525
1525
1525
1525
1525
1525
1525
1525
1600
1600
1497
200
559
566686
506
1264
304
290
832
647
647
383
664
2417
199
839405
782
25462
286
823
2594
1166
1183
1896
270
1162
584
2329
479
117
263
600
148
99
104
95
80
147
56
140
36
57
109
92
205
92
94
1525
304
DETALLE DE CONEXION
EN TODOS LOS PISOS
600
300
200
33
416
118 113
95
2
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
DETALLE DE SOPORTE DE GABINETES
DETALLE 1
VISTA GENERAL
DETALLE 2
DETALLE 3
DETALLE 4
DETALLE 4-A
DETALLE 4-B
1850
443
475
454
196
800800
46
707
409
707
117
263
263
117
479
187
686
270 1
321
945
603
935
270
1321
621
643
270
647
270
1787 DETALLE 3-A
1
7
8
7
100
103
79 85
78
73
95
99
100
100
104
95
103
118
80
96
78
104
86
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
DETALLE 7
VISTA GENERAL
DETALLE 5
270
304
DETALLE 7-A
2496 1166
270
383
DETALLE 6
205
281
599
664
242
357
291
206
300
DETALLE 1
488
57
36
585
200
300
151
DETALLE 2
DETALLE 3
489
754
151
51
97
545
585
200
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
ALIMENTACION SUMINISTRADA
POR LA PLATAFORMA
2
3
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
LISTA DE MATERIALES
NUMERO DESCRIPCION Nº CATALOGO MARCA CANTIDAD
*MODELOS Y MARCAS PROPUESTAS
RESET
ALARMA
ESTRIBOR
16
0
200
30
0
200
28
5
58
5
30
02
85
58
5
160
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
LISTA DE MATERIALES
NUMERO DESCRIPCION Nº CATALOGO MARCA CANTIDAD
1
3
2
4
5
RESET
ALARMA
ESTRIBOR
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: ACOT. MM
GENERAL NOTES
RESET
ALARMA
ESTRIBOR
940
600
25
300
285
2375
155 155600
200 200
940
600
25
300
285
2375
1000
1370
30
0
200
200
23
0
53
0
150
30
02
30
53
0
15
0
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: 1:1 ACOT. MM
GENERAL NOTES
9
1
LISTA DE MATERIALES
NUMERO DESCRIPCION NEMA MARCA CANTIDAD
2
3
5
6
7
8
4
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: ACOT. MM
GENERAL NOTES
400
500
400
400
400
400
222 222
APPROVED BY: MAKER:
REFERENCE DRAWINGS
REVISIONS
MADE IN MEXICO CITY SCALE: ACOT. MM
GENERAL NOTES
ELEVADOR__VIRTUAL
LAD 2 - MAIN_PROG --- Total Rungs in File = 41
Page 1 Monday, October 15, 2012 - 19:31:34
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B3:0
15
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B3:1
1L
B3:0
0
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21761-Micro
B3:1
8
I:0
31761-Micro
B3:1
9L
B3:0
1
0002I:0
41761-Micro
B3:1
10
I:0
51761-Micro
B3:1
11L
B3:0
2
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B3:1
12
I:0
71761-Micro
B3:1
13L
B3:0
3
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81761-Micro
B3:1
14
I:0
91761-Micro
B3:1
15L
B3:0
4
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101761-Micro
B3:2
0
I:0
111761-Micro
B3:2
1L
B3:0
5
ELEVADOR__VIRTUAL
LAD 2 - MAIN_PROG --- Total Rungs in File = 41
Page 2 Monday, October 15, 2012 - 19:31:34
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1
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6U
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B3:1
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6U
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1
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11
B3:1
6U
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2
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13
B3:1
6U
B3:0
3
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B3:1
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6U
B3:0
4
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6U
B3:0
5
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6L
B3:0
6
ELEVADOR__VIRTUAL
LAD 2 - MAIN_PROG --- Total Rungs in File = 41
Page 3 Monday, October 15, 2012 - 19:31:34
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7U
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6
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B3:1
1
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7
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11
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B3:2
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31761-Micro
B3:1
9
UB3:0
7
UB3:0
8
ELEVADOR__VIRTUAL
LAD 2 - MAIN_PROG --- Total Rungs in File = 41
Page 4 Monday, October 15, 2012 - 19:31:34
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B3:1
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13
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B3:1
15
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B3:2
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10
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51761-Micro
B3:1
11
UB3:0
9
UB3:0
10
ELEVADOR__VIRTUAL
LAD 2 - MAIN_PROG --- Total Rungs in File = 41
Page 5 Monday, October 15, 2012 - 19:31:34
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B3:1
1
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B3:1
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51761-Micro
B3:1
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11
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91761-Micro
B3:1
15
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B3:2
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B3:1
13
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11
UB3:0
12
ELEVADOR__VIRTUAL
LAD 2 - MAIN_PROG --- Total Rungs in File = 41
Page 6 Monday, October 15, 2012 - 19:31:34
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I:0
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9
B3:1
11
B3:1
13
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13
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14
ELEVADOR__VIRTUAL
LAD 2 - MAIN_PROG --- Total Rungs in File = 41
Page 7 Monday, October 15, 2012 - 19:31:34
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1
B3:0
7
B3:0
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B3:0
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B3:0
3
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11
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B3:0
13
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O:0
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B3:2
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ELEVADOR__VIRTUAL
LAD 2 - MAIN_PROG --- Total Rungs in File = 41
Page 8 Monday, October 15, 2012 - 19:31:34
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0
B3:0
1
B3:0
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B3:0
2
B3:0
10
B3:0
3
B3:0
12
B3:0
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B3:0
14
B3:0
6
O:0
11761-Micro
O:0
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B3:2
5
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B3:0
0
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I:0
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B3:0
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B3:0
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B3:1
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ELEVADOR__VIRTUAL
LAD 2 - MAIN_PROG --- Total Rungs in File = 41
Page 9 Monday, October 15, 2012 - 19:31:34
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0
B3:1
1
B3:1
8
B3:0
1
B3:1
9
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10
B3:0
2
B3:1
11
B3:2
6
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B3:0
3
I:0
71761-Micro
I:0
81761-Micro
B3:0
4
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91761-Micro
I:0
101761-Micro
B3:0
5
I:0
111761-Micro
B3:1
5
ELEVADOR__VIRTUAL
LAD 2 - MAIN_PROG --- Total Rungs in File = 41
Page 10 Monday, October 15, 2012 - 19:31:34
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12
B3:0
3
B3:1
13
B3:1
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4
B3:1
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0
B3:0
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5
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141761-Micro
B3:2
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0
B3:1
2
B3:1
0
ELEVADOR__VIRTUAL
LAD 2 - MAIN_PROG --- Total Rungs in File = 41
Page 11 Monday, October 15, 2012 - 19:31:34
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0
T4:0
DN
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B3:1
7
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0EN
DN
TONTimer On DelayTimer T4:0Time Base 1.0Preset 6<Accum 0<
TON
0038B3:1
2
O:0
21761-Micro
B3:2
2
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6
O:0
31761-Micro
B3:2
3
0040 END