Filosofía de control.

Se entiende por filosofía de control a una secuencia de operación detallada o receta de fabricación donde están escritos paso a paso los procedimientos que debe seguir un proceso.

En este documento se define claramente la operación de todos los instrumentos de medición y control que intervienen en el proceso, así como también las alarmas y los puntos de ajuste para el control de las variables de proceso, arranque y paro de bombas, aperturas y cierre de válvulas, etc. La filosofía de control se genera tomando como base el DTI (Diagrama de Tuberías e Instrumentación) mostrado en las figuras 2.7, 2.8 y 2.9.

La filosofía de control se desarrolla para la programación del PLC, también es utilizada para la realización de los manuales de operación o recetas. Además puede ser consultada por el personal de mantenimiento para diagnósticos, por el personal de ingeniería para las mejoras al proceso y para la capacitación de los operadores que queden asignados en el área de proceso. La filosofía de control forma parte de la información de ingeniería básica para la automatización de uno o varios procesos industriales.

Antes de iniciar con la programación del PLC para este proyecto, la filosofía de control debe quedar totalmente terminada.

Para la realización de una filosofía de control participan las personas que conozcan a detalle el proceso (en este caso se involucró al personal de ingeniería y producción de la planta BOEHRINGER INGELHEIM), también se involucra a las personas que se encargan de la integración del proyecto de automatización de dicho proceso.

1. Requisitos preliminares para la elaboración de la filosofía de control del proceso

bacterinas:

a. El Diagrama de Tuberías e Instrumentación (figuras 2.7, 2.8 y 2.9) debe estar lo mas completo posible para que en base a éste se realice la filosofía de control.

Capítulo 2 Ingeniería básica

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b. Trabajar de manera coordinada con el personal especializado en el proceso

bacterinas, para que dicho personal sea quien determine los requerimientos de

operación de los instrumentos que se utilizarán para la automatización y determine todos los procedimientos de fabricación (en este caso se involucra al personal de ingeniería y de producción de la planta BOEHRINGER INGELHEIM).

c. Definir el tipo de programación a utilizar para que en base a ésta se realice el tipo de secuencia adecuada para este fin, es decir, que se puede elegir la programación de listado de instrucciones, diagrama de bloques o lógica de escalera para que la filosofía de control pueda ser orientada a cualquiera de estas formas de programar. En este caso se programa por listado de instrucciones y lenguaje de escalera.

d. Utilizar colores para marcar los textos que deban ser comentados.

e. Tener bien conceptuado el proceso a automatizar para que haya cambios mínimos al momento de elaborar la filosofía de control.

2. Estructura de la filosofía de control.

La estructura debe estar elaborada de tal forma que cubra la totalidad del proceso que se va a automatizar, dicha estructura puede ser secuencial o de forma independiente para cada equipo o área de proceso y debe contar con fases y estas a su vez con sub - fases o pasos. A continuación se muestra un ejemplo de la forma de estructurar la filosofía de control:

Capítulo 2 Ingeniería básica

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Con base en el ejemplo anterior se observa lo siguiente:

a: Es la FASE, que es en este caso esta identificada con letras (A….N).

b: Es una breve descripción que se le escribe a cada fase para recodar a que se refiere. c: Es la sub – fase, donde se escriben las acciones o condiciones que se deben cumplir. Los

Capítulo 2 Ingeniería básica

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La filosofía de control debe tener una hoja de presentación como la que se muestra en la

figura 2.10, la cual debe contener el titulo y nombre del proyecto, los autores de dicho

documento y los objetivos a alcanzar.

Figura 2.10. Hoja de presentación de la filosofía de control del proceso bacterinas.

3. Filosofía de control del proceso bacterinas.

En la tabla 2.6 se describen cada uno de los elementos identificados que serán mencionados en la filosofía de control, y en los diferentes documentos de la información de ingeniería básica e ingeniería de detalle generada en este proyecto. También estas identificaciones son consideradas en la programación del PLC y la configuración de las pantallas SCADA, de esta forma se logra mantener homogenizada la identificación de elementos (instrumentos de campo, cables de señal, señales digitales, señales analógicas, etc.).

Algunos de estos símbolos son extraídos del Diagrama de Tuberías e instrumentos que están ilustrados en las figuras 2.7, 2.8, y 2.9, que corresponden precisamente a los instrumentos del proyecto.

Capítulo 2 Ingeniería básica

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Tabla 2.6. Identificación de elementos para la filosofía de control.

A continuación se describe la filosofía de control para el proceso bacterinas, respetando la identificación de la tabla 2.6:

FASE PRIMERA

CONTROL DE TEMPERATURA EN EL CUARTO ESTUFA:

A1 Definir el valor del punto de consigna para el control de temperatura del Cuarto Estufa en pantalla SCADA.

A2 Arrancar el ventilador del Cuarto Estufa TU-CE. A3 Si:

Capítulo 2 Ingeniería básica

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ƒ La temperatura del cuarto estufa TE-CE es menor que el punto de consigna del control de temperatura del Cuarto Estufa (SP-CTCE -0.5). Entonces:

ƒ Encender la resistencia térmica de Cuarto Estufa TX-CE A4 Si:

ƒ La temperatura del Cuarto Estufa TE-CE es mayor que el Punto de consigna del control de temperatura del Cuarto Estufa (SP-CTCE +0.5). Entonces:

ƒ Apagar la resistencia térmica del Cuarto Estufa TX-CE

FASE SEGUNDA.

CONTROL DE OXÍGENO EN CUARTO ESTUFA: B1 Si:

ƒ Se selecciona operación Automática. Entonces:

ƒ Ir a B3. B2 Si:

ƒ Se selecciona operación Manual. Entonces:

Ir a B9. B3 Si:

ƒ Si el valor de la variable OT-CE (porcentaje de oxigeno en Cuarto Estufa) es menor o igual que 39%.

Entonces:

ƒ Abrir la válvula solenoide de oxígeno en Cuarto Estufa VSO-CE. B4 Si:

ƒ El valor de la variable OT-CE (porcentaje de oxigeno en Cuarto Estufa) es mayor que 39%.

Entonces:

ƒ Cerrar la válvula solenoide de oxigeno de Cuarto Estufa VSO-CE. B5 Si:

Capítulo 2 Ingeniería básica

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ƒ El valor de la variable OT-CE (porcentaje de oxigeno en Cuarto Estufa) es mayor que 40%.

Entonces:

ƒ Abrir la válvula solenoide de aire de Cuarto Estufa VSA-CE. B6 Si:

ƒ El valor de la variable OT-CE (porcentaje de oxigeno de Cuarto Estufa) es mayor que 80%.

Entonces:

ƒ Cierra la válvula solenoide de aire de Cuarto Estufa VSA-CE. B7 Si:

ƒ El valor de la variable OT-CE (porcentaje de oxigeno en Cuarto Estufa) es mayor o igual que 80%.

Entonces:

ƒ Abrir la válvula solenoide de nitrógeno de Cuarto Estufa VSN-CE. B8 Si:

ƒ El valor de la variable OT-CE (porcentaje de oxigeno en Cuarto Estufa) es mayor que 80%.

Entonces:

ƒ Cierra la válvula solenoide de aire de Cuarto Estufa VSA-CE. B9 OPERACIÓN MANUAL DE VALVULAS DEL CUARTO ESTUFA.

o Si:

Se oprime el botón de apertura manual M-VSOCE. Entonces:

Abrir válvula solenoide de oxígeno de Cuarto Estufa VSO-CE. De otro modo.

Cerrar válvula solenoide de oxígeno de Cuarto Estufa VSO-CE. o Si:

Se oprime el botón de apertura manual M-VSABR. Entonces:

Abrir válvula solenoide de aire de Cuarto Estufa VSA-CE. De otro modo:

Capítulo 2 Ingeniería básica

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Cerrar válvula solenoide de aire de Cuarto Estufa VSA-CE. o Si:

Se oprime el botón de apertura manual M-VSNBR. Entonces:

Abrir válvula solenoide de nitrógeno de Cuarto Estufa VSN-CE. De otro modo:

Cerrar válvula solenoide de nitrógeno de Cuarto Estufa VSN-CE.

FASE TERCERA.

CONTROL DE TEMPERATURA EN EL BIO - REACTOR 2:

C1 Definir el valor del punto de consigna para el control de temperatura del Bio – Reactor (SP-CTBR) en pantalla SCADA.

C2 Si:

ƒ La temperatura del Bio - Reactor TE-BR es menor que el punto de consigna para el control de temperatura del Bio – Reactor (SP-CTBR - 0.5).

Entonces:

ƒ Abrir la válvula solenoide de temperatura del Bio - Reactor VST-BR. De otro modo ir a C3.

C3 Si:

ƒ La temperatura del Bio - Reactor TE-BR es mayor que el Punto de consigna para el control de temperatura del Bio – Reactor (SP-CTBR +0.5).

Entonces:

ƒ Cerrar la válvula solenoide de temperatura del Bio – Reactor VST-BR De otro modo ir a C2.

FASE CUARTA.

CONTROL DE OXÍGENO EN EL BIO - REACTOR 2:

Capítulo 2 Ingeniería básica

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ƒ Se selecciona operación Automática. Entonces:

ƒ Ir a D3. D2 Si:

ƒ Se selecciona operación Manual. Entonces:

ƒ Ir a D9. D3 Si:

ƒ El valor de la variable OT-BR (porcentaje de oxigeno en Bio - Reactor) es menor o igual que 39%.

Entonces:

ƒ Abrir la válvula solenoide de oxígeno de Bio – Reactor VSO-BR. D4 Si:

ƒ El valor de la variable OT-BR (porcentaje de oxigeno en Bio - Reactor) es mayor que 39%.

Entonces:

ƒ Cerrar la válvula solenoide de oxígeno de Bio – Reactor VSO-BR. D5 Si:

ƒ El valor de la variable OT-BR (porcentaje de oxigeno en Bio - Reactor) es mayor que 40%.

Entonces:

ƒ Abrir la válvula solenoide de aire de Bio - Reactor VSA-BR. D6 Si:

ƒ El valor de la variable OT-BR (porcentaje de oxigeno en Bio - Reactor) es mayor que 80%.

Entonces:

ƒ Cierra la válvula solenoide de aire de Bio Reactor VSA-BR. D7 Si:

ƒ El valor de la variable OT-BR (porcentaje de oxigeno en Bio - Reactor) es mayor o igual que 80%.

Capítulo 2 Ingeniería básica

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ƒ Abrir la válvula solenoide de nitrógeno de Bio - Reactor VSN-BR. D8 Si:

ƒ El valor de la variable OT-BR (porcentaje de oxigeno en Bio - Reactor) es mayor que 80%.

Entonces:

ƒ Cierra la válvula solenoide de aire de Bio – Reactor VSA-BR. D9 OPERACIÓN MANUAL DE VALVULAS DEL BIO REACTOR:

o Si:

Se oprime el botón de apertura manual M-VSOBR. Entonces:

Abrir válvula solenoide de oxígeno de Bio – Reactor VSO-BR. De otro modo.

Cerrar válvula solenoide de oxígeno de Bio – Reactor VSO-BR. o Si:

Se oprime el botón de apertura manual M-VSABR. Entonces:

Abrir válvula solenoide de aire de Bio – Reactor VSA-BR. De otro modo:

Cerrar válvula solenoide de aire de Bio – Reactor VSA-BR. o Si:

Se Oprime el botón de apertura manual M-VSNBR. Entonces:

Abrir válvula solenoide de nitrógeno de Bio – Reactor VSN-BR. De otro modo:

Cerrar válvula solenoide de nitrógeno de Bio – Reactor VSN-BR. FASE QUINTA

CONTROL DE LA ESTERILIZACIÓN EN EL TANQUE DE INACTIVACIÓN CON VAPOR LIMPIO:

E1 Se fijan en la pantalla SCADA los valores siguientes: ƒ Punto de consigna de temperatura 121 °C (SP-TETI).

Capítulo 2 Ingeniería básica

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ƒ Valor predeterminado para el tiempo de esterilización con vapor limpio (TP-TELTI).

E2 Si:

ƒ Se selecciona el botón para esterilización con vapor limpio (B-EVLTI). ƒ Se oprime el botón de “arranque” de esterilización (BA-ETI)

ƒ Válvulas V2-TI, V4-TI, V5-TI, V6-TI, V7-TI y V8-TI cerradas. Entonces:

ƒ Abrir válvula de condensados V3-TI. E3 Si:

ƒ La temperatura del Tanque de Inactivación (TE-TI) es menor que el punto de consigna (SP-TETI -0.5ºC).

Entonces

ƒ Abrir válvula de vapor limpio V1-TI. E4 Si:

ƒ La temperatura del Tanque de Inactivación (TE-TI) es mayor que el punto de consigna (SP-TETI +0.5ºC).

Entonces

ƒ Cerrar válvula la válvula de vapor limpio V1-TI

ƒ Iniciar el tiempo de esterilización con vapor limpio (TP-TELTI). De otro modo regresar a E3.

E5 En pantalla se observa la indicación de temperatura y tiempo transcurrido de esterilización.

E6 Si:

ƒ Termina el tiempo de esterilización con vapor limpio (TP-TELTI). O se oprime el botón de “paro de esterilización” (BP-ETI).

Entonces:

ƒ Cerrar válvula de vapor limpio V1-TI ƒ Cerrar válvula de condensados V3-TI. E7 Fin de esterilización con vapor limpio.

Capítulo 2 Ingeniería básica

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FASE SEXTA

CONTROL DE LA ESTERILIZACIÓN EN EL TANQUE DE INACTIVACIÓN CON VAPOR INDUSTRIAL:

F1 Se fijan en la pantalla SCADA los valores siguientes: ƒ Punto de consigna de temperatura 121 °C (SP-TETI).

ƒ Valor predeterminado para el tiempo de esterilización con vapor industrial (TP-TEITI).

F2 Si:

ƒ Se selecciona el botón vapor industrial (B-EVITI).

ƒ Se oprime el botón de “arranque” de esterilización (BA-ETI) ƒ V1-TI, V4-TI, V5-TI, V6-TI, V7-TI y V8-TI cerradas. Entonces:

ƒ Abrir válvula de condensados V3-TI. F3 Si:

ƒ La temperatura del Tanque de Inactivación (TE-TI) es menor que el punto de consigna (SP-TETI -0.5ºC).

Entonces

ƒ Abrir válvula de vapor industrial V2-TI. F4 Si:

ƒ La temperatura del Tanque de Inactivación (TE-TI) es mayor que el punto de consigna (SP-TETI +0.5ºC).

Entonces

ƒ Cerrar válvula de vapor industrial V2-TI.

ƒ Iniciar el tiempo de esterilización con vapor industrial (TP-TEITI). De otro modo regresar a F3.

F5 En pantalla se observa la indicación de temperatura y tiempo transcurrido de esterilización.

F6 Si:

ƒ Termina el tiempo de esterilización con vapor industrial (TP-TEITI). O se oprime el botón de “paro de esterilización” (BP-ETI).

Capítulo 2 Ingeniería básica

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Entonces:

ƒ Cerrar válvula de vapor industrial V2-TI. ƒ Cerrar válvula de condensados V3-TI. F7 Fin de esterilización con vapor industrial.

FASE SEPTIMA

CONTROL DE TEMPERATURA EN EL TANQUE DE INACTIVACIÓN:

G1 Se fijan en la pantalla SCADA los valores siguientes:

ƒ Valor preestablecido del tiempo para llenado de chaqueta del Tanque de Inactivación (TLCHTI).

ƒ Punto de consigna para el control de temperatura Tanque de Inactivación (SP-CTTI).

G2 Si:

ƒ Se oprime el botón de arranque del control de temperatura en el Tanque de Inactivación ubicado en la pantalla SCADA (BA-CTTI).

ƒ La válvula de vapor V4-TI esta cerrada. Entonces:

ƒ Abrir válvula de entrada de agua V6-TI. ƒ Abrir válvula de recirculación de agua V7-TI.

ƒ Inicia el tiempo de llenado de la chaqueta del Tanque de Inactivación (TLCHTI).

G3 Si:

ƒ Termina el tiempo de llenado de la chaqueta del Tanque de Inactivación (TLCHTI).

Entonces:

ƒ Arrancar bomba de recirculación de agua en chaqueta del Tanque de Inactivación (B1-TI).

ƒ Iniciar control de temperatura en Tanque de Inactivación (ir a G4). G4 Si:

Capítulo 2 Ingeniería básica

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ƒ La temperatura del Tanque de Inactivación (TE-TI) es menor que el punto de consigna del control de temperatura (SP-CTTI -0.5ºC).

Entonces:

ƒ Cerrar válvula de suministro de agua V5-TI del Intercambiador de Calor. ƒ Cerrar la válvula de condensados V8-TI.

ƒ Abrir válvula de entrada de vapor V4-TI del Intercambiador de Calor. ƒ Ir a G5.

De otro modo si:

ƒ Se oprime el botón de paro del control de Temperatura en el Tanque de Inactivación BP-CTTI.

Entonces:

ƒ Cerrar válvula V4-TI. ƒ Cerrar válvula V5_TI. ƒ Cerrar válvula V8-TI.

ƒ Fin de control de temperatura en Tanque de Inactivación. G5 Si:

ƒ La temperatura del Tanque de Inactivación (TE-TI) es mayor que el punto de consigna del control de temperatura (SP-CTTI +0.5ºC).

Entonces:

ƒ Abrir válvula de suministro de agua V5-TI del Intercambiador de Calor. ƒ Abrir la válvula de condensados V8-TI.

ƒ Cerrar válvula de entrada de vapor V4-TI del Intercambiador de Calor. ƒ Ir a G4.

De otro modo si:

ƒ Se oprime el botón de paro control de temperatura en el Tanque de Inactivación BP-CTTI

Entonces:

ƒ Cerrar válvula V4-TI ƒ Cerrar válvula V5-TI. ƒ Cerrar válvula V8-TI.

Capítulo 2 Ingeniería básica

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FASE OCTAVA.

MONITOREO DE LAS VARIABLES DEL PROCESO BACTERINAS

H1 En la pantalla del sistema SCADA se visualizan las variables mostradas en la tabla 2.7.

Tabla 2.7. Variables visualizadas en el sistema SCADA.

VARIABLE RANGO Oxígeno en Bio reactor 2 0-100%

pH en Bio reactor 2 0-14

Conductividad en Bio reactor 2 0-200 µS

Presión en Tanque de inactivación 0-15 Kg/m2

Oxígeno en Cuarto Estufa 0-100%

Temperatura en Bio reactor 2 0-100 ºC

Temperatura en Tanque de Inactivación 0-100 oC

Temperatura en Cuarto Estufa 0-100 o_C

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