Impactos socio-económicos y medioambientales

Entre los principales impactos del trabajo realizado se puede destacar el medioambiental, ya que los gases de escape (CO2) de los motores de combustión interna de los generadores,

son utilizados por los intercambiadores de calor de la caldera como fuente de energía para generar vapor. Además, cuando la caldera se opera de forma manual, no se controlan las emisiones de CO2 a la atmósfera, mientras que con un control automático se puede alcanzar

un mejor aprovechamiento de estos gases contaminantes en la generación de vapor y de esta forma alcanzar una mayor eficiencia del sistema.

Desde el punto de vista social, se garantiza la estabilidad en la operación del sistema y se alcanza una importante disminución de las interrupciones ante averías de los controladores del sistema, de este modo se entrega un servicio estable de generación de vapor, lo que posibilita mantener en los parámetros requeridos al combustible para su uso en los motores para la generación de electricidad. Además, se alcanza una elevada humanización del trabajo, ya que antes de realizar dicha modificación era necesario para un operador trasladarse largas distancias para poder realizar el control y manejo de la operación de la caldera de vapor. Gracias a los resultados de la investigación se puede controlar la caldera de forma remota a través del SCADA, donde se pueden realizar de forma conjunta acciones de monitorización sobre el proceso.

Desde el punto de vista económico se logra otro impacto, pues ante cualquier avería de los controladores existentes, no es necesario realizar un gasto de recursos para su reemplazo, ya que se cuenta con un sistema de respaldo para el control de la caldera, el cual permite una operación de forma estable del proceso de generación de vapor, se prolonga de esta

forma su vida útil. Además, es un sistema de fácil mantenimiento, lo que trae consigo un ahorro significativo en comparación con el sistema implementado en la actualidad. Asimismo, provoca un mejor aprovechamiento de los gases de escape de los motores de combustión interna, los cuales utilizan combustible tipo “fuel oil”, que al ser un residuo del proceso de refinación del petróleo, posee elevados precios en el mercado mundial. Al mantenerse la caldera en operación estable, el proceso de tratamiento de combustible se realiza de forma más rápida y eficiente, lo que provoca un ahorro de tiempo y de recursos.

Valoración técnico económica

Desde el punto de vista técnico-económico el trabajo de investigación aporta un conjunto de elementos positivos que se destacan a continuación.

 Se presenta una solución ingenieril nacional a la problemática del control de forma automática de la caldera de vapor, ello conlleva a que no es necesario realizar la contratación de un técnico extranjero para la realización de este trabajo. En el caso de la corporación Hyundai, se tendría que pagar alrededor de 800 euros por día de trabajo al personal técnico contratado, donde se incluye la puesta en marcha y ajuste de la operación del sistema. Mientras que, con la implementación de este proyecto por la empresa de ATI Villa Clara, solo se debería pagar 112 pesos en moneda nacional por día. Bajo estas consideraciones, conservadoramente estimando que este trabajo se podría efectuar en al menos tres semanas de trabajo, el pago estimado al personal técnico extranjero sería de 15 600 dólares, mientras que el costo de implementación de este proyecto por parte de la empresa nacional sería de 1680 pesos en moneda nacional, quedando reflejado un ahorro muy significativo para el país.

 Esta solución trae consigo un ahorro significativo en cuanto al funcionamiento de forma automática de la caldera de vapor, ya que para el control de la misma se necesitan tres controladores SDC 36 los cuales poseen un costo de 625 dólares cada uno, llegando al monto total de 1875 dólares, mientras que en la nueva propuesta solo sería necesario incorporar un módulo de salida analógico SM 332 del fabricante Siemens, el cual posee un valor estimado de 300 a 600 dólares.

3.7 Conclusiones Parciales

El SCADA existente en la actualidad para el control y supervisión de la caldera de vapor presenta deficiencias para el manejo de los nuevos bloques de control implementados en el PLC, la implementación de nuevos sinópticos de supervisión permitirán que el operador pueda configurar los parámetros de ajuste de los diferentes controladores, además de un mejor aprovechamiento de la funcionalidades del sistema de control supervisorio.

Asimismo, las diferentes simulaciones demostraron que los parámetros obtenidos de los controladores SDC 36, pueden ser utilizados como parámetros de ajuste para el módulo de control FB 41 en cada uno de los lazos de control que se ajustan en esta investigación, y en cada uno de los casos, evidenciaron un comportamiento adecuado según el funcionamiento de un sistema de generación de vapor.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

Los controladores lógicos programables demostraron ser la solución más viable y económica para la implementación del control de la caldera de vapor, además aportaba un sistema de respaldo que evitaba la parada del proceso ante una avería del controlador SDC 36.

La configuración del PLC Siemens SIMATIC S7 300 permitirá a partir de la implementación de los bloques funcionales FB 41 “CONT_C” el control de las principales variables del proceso. La incorporación del módulo de salida analógico resulta una solución económica y permite la transmisión de datos hacia los actuadores de campo.

Estas modificaciones en el controlador requerían de la implementación de nuevos sinópticos, los cuales con su implementación permitirán que el operador pueda establecer los parámetros de ajuste de los diferentes lazos de control resultando en una mejor supervisión del proceso.

El análisis de los controladores SDC 36 permitió obtener los parámetros de cada lazo de regulación para el ajuste de los módulos de control del PLC. La simulación permitió corroborar que estos ajustes son los adecuados para el control de la caldera de vapor ya que el comportamiento evidenciado es el acorde según las características de funcionamiento del sistema de control del generador de vapor.

La implementación del sistema de control sobre tecnología PLC en sustitución de los controladores SDC 36 aportará al sistema de control de la caldera de vapor un funcionamiento que permitirá la generación de energía de forma más económica y segura.

Además, evitaría que ante cualquier circunstancia de avería el proceso no tenga que operarse de forma manual, aportando seguridad al proceso de producción de energía.

Recomendaciones

Ejecutar la implementación del proyecto en el proceso real para poder evaluar los resultados previstos en esta investigación.

Extender la implementación de esta solución en otros asentamientos de grupos electrógenos del país, con el objetivo de mejorar la eficiencia en la producción de energía.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AG, S. 2008. Software estándar para S7-300/400 PID Control (Regulación PID). AG, S. 2009. Herramientas de ingeniería S7-PLCSIM V5.4 incl. SP3.

AG, T. 2005. Betriebsanleitung Mode d'emploi Instructions.

ALBUERNE, Y. L. 2010. La generación distribuida y sus beneficios en Cuba. [Online]. Barcelona. [Accessed 26 noviembre 2015 2015].

ARMAS, J. J. V. D. 2017. Mejoras en sistema SCADA para la operación automática de carga en grupos electrógenos Hyundai. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica.

BERNAL, C. D. 2013. Análisis del sistema de gestión del mantenimiento aplicado a la generación distribuida en Cuba, estudio de caso Planta de generación, Sancti Spiritus., Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas

BURGOS, U. D. 2008. Manual de Calderas Industriales. 306.

CABÚS, J. R., NAVARRETE, D. G. & PORRAS, R. P. 2004. Sistemas SCADA.

Especialidad en Electrónica Industrial, Universidad Politécnica de Cataluña.

CONSULTOR, A. R. H. 2009. LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA Y SU POSIBLE INTEGRACIÓN AL SISTEMA INTERCONECTADO NACIONAL. 98.

CORPORATION, Y. 2003. Functionality and Extreme Accuracy Packaged in One Advanced Process Controller. Japón.

CORPORATION, Y. 2015. SDC35/36 Single Loop Controller User's Manual "Installation & Configurations". 7th ed.

FERNÁNDEZ, M. F., FUENTES, R. D., FERNÁNDEZ, M. C. & MONTIEL, Á. C. 2010. Calidad de la energía y generación distribuida en Cuba. Revista Cubana de Ingeniería, 10.

FRANCISCO, M., DÍAZ, R., CASTRO, M. & COSTA, Á. 2007. Grupos electrógenos y calidad de la energía. 10.

GÓMEZ, E. O. 2012. Plan de proyecto para la implementación de un sistema remoto que ejecute la adquisición de datos y el control supervisorio de la central hidroeléctrica de Cubujuquí. Master en Administración de Proyectos, Universidad para la Cooperación Internacional.

HIMSEN-HYUNDAI, L. 2010a. Electronic Instruction Manual. Volumen No. 6: Operation and Maintenance Manual for 1700KW Packaged Power Station. Hyundai Heavy Industries Co. Engine type 9H21/32. Korea.

HIMSEN-HYUNDAI, L. 2010b. Electronic Instruction Manual. Volumen No. 7: Operation and Maintenance Manual for 1700KW Packaged Power Station. Hyundai Heavy Industries Co. Engine type 9H21/32. Korea.

HOURNÉ, M. B., BRITO, M. L., CASTILLO, A. M. D., FRAGA, E. & DÍAZ, A. 2012. Análisis de criticidad de grupos electrógenos de la tecnología fuel oil en Cuba. LECAROS, S. N. G. 2014. DESARROLLO DE UN SISTEMA DE CONTROL

PREDICTIVO MULTIVARIABLE DE UN GENERADOR DE VAPOR DE TUBOS DE AGUA. Magíster en Ingeniería de Control y Automatización, PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

LÓPEZ, D. O. M. 2011. Desarrollo y ampliación de funcionalidades del proyecto SCADA en grupos electrógenos de fuel oil con tecnología Hyundai. Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echeverría” Facultad de Ingeniería Eléctrica.

LLINÀS, J. C., MELÉNDEZ, J. & AYZA, J. 2000. Sistemas de supervisión: introducción a la monitorización y supervisión experta de procesos : métodos y herramientas, Cetisa Boixareu.

MATEOS, F. 2004. Autómatas Programables: Visión General. 31.

SANTIAGO, G. L. 2014. “DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS CALDERAS

INDUSTRIALES”. UNIVERSIDAD VERACRUZANA.

SARCO, S. 2009. Controladores electrónicos para calderas de vapor. 16.

SIEMENS 2009. Productos para Totally Integrated Automation y Micro Automation. SIEMENS 2012. Formación en Automatización y Sistemas SIMATIC S7. Curso WinCC. SIERRA, J. J. B. & ARISTIZABAL, W. A. G. 2010. Guía para el manejo de calderas. SUPERIORE, S. S.-S. S. P. 2008. TRASMETTITORI ELETTRONICI DI PRESSIONE

DIFFERENZIALE E LIVELLO SERIE SET 47B. Ed. 05 - 06 ed.

YOUNG TECH CO., L. 2008. Electro-pneumatic Positioners YT-1000R options – PTM and L/S.