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201
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN INFORMÁTICA PROYECTO FIN DE CARRERA SISTEMA DE CONTROL DE PLANTA DE COGENERACIÓN AUTORA: MARÍA MARCOS SOLÓRZANO MADRID, SEPTIEMBRE de 2006 www.infoPLC.net

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UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)

INGENIERO EN INFORMÁTICA

PROYECTO FIN DE CARRERA

SISTEMA DE CONTROL DE PLANTA

DE COGENERACIÓN

AUTORA: MARÍA MARCOS SOLÓRZANO

MADRID, SEPTIEMBRE de 2006

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Autorizada la entrega del proyecto de la alumna:

María Marcos Solórzano

EL DIRECTOR DEL PROYECTO

Eduardo Santamaría Navarrete

Fdo: Fecha: 10/09/2006

Vº Bº del Coordinador de Proyectos

Miguel Ángel Sanz Bobi

Fdo: Fecha: 15/09/2006

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I

siempre estás ahí,

simplemente…gracias

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Page 4: UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS - infoPLC

II

Agradecimientos

Este es el resultado de muchas horas de duro trabajo pero también de muy

buenos ratos de risas, reflexiones, anécdotas… y se lo agradezco a todas las

personas que han hecho que siga adelante con este proyecto día a día,

además de todo lo realizado durante mi paso por la universidad, que

recuerdos... Y todo ello se resume en una única palabra, GRACIAS.

A mis padres y mis hermanos, en especial, les quiero agradecer la

paciencia que han tenido conmigo, por creer en mí y animarme en momentos

flojos en todo este tiempo.

A una persona única por todo lo que me ha aportado y ha conseguido que

saliera adelante siempre con una sonrisa en la cara.

A mi abuelo, que me animó y me sigue apoyando, esté donde esté, a

trabajar duro para conseguir las metas propuestas.

A todos mis amigos, siempre habéis estado a mi lado tanto para lo bueno y

para lo malo, ¡qué haría sin vosotros!

A Edu y Alberto, ¿qué sería de mí si no hubierais estado a mi lado?

A mi Director y a mi Coordinador de proyecto, por guiarme en la ejecución

de este proyecto y sacarlo adelante.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

III

RESUMEN

El proyecto que se ha desarrollado es un sistema de control y gestión de

una planta de Cogeneración con un único motor primario diesel del que se

obtendrá energía eléctrica para abastecer a la propia empresa que dispone de

esta instalación, y exportar a la red general el sobrante de la energía eléctrica

producida, obteniendo así un beneficio extra. También la energía calorífica

producida por el motor generador será aprovechada por la empresa cliente

para sus procesos industriales.

Hoy en día, los procesos industriales están totalmente automatizados y

requieren un control y supervisión en tiempo real en el que la informática

desempeña un papel principal.

Para la elaboración de este proyecto, se ha elegido como proceso

industrial, aprovechando las energías resultantes de la Cogeneración, el

secado de la madera.

En este proyecto se han realizado dos trabajos diferentes pero a su vez

complementarios: se han llevado a cabo las instrucciones necesarias para el

funcionamiento del PLC y se ha desarrollado una aplicación de adquisición de

datos del mismo PLC para obtener un mayor control e información de la

situación de la planta de Cogeneración en tiempo real.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

IV

El primer paso que se efectuó fue programar un PLC, que va a ser el

encargado de recibir y mandar las señales necesarias a los diferentes equipos

de control de la planta para su correcto funcionamiento. Igualmente es quien se

hace cargo de asignar valores a los distintos parámetros de los equipos de

control, motor generador, etc. que le asignará un operario según las

necesidades requeridas por la empresa, dependiendo del rendimiento de la

actividad que se esté realizando por la empresa.

La herramienta empleada para la programación del PLC, es SysWin 3.4,

lenguaje propio de los PLC’s marca Omron.

Una vez que el PLC está preparado, es necesario obtener un sistema de

adquisición de los datos, es decir, un sistema SCADA. Se ha realizado esta

aplicación mediante el lenguaje Visual Basic 6.0, y efectúa tareas de

supervisión y gestión de alarmas, así como tratamiento de datos y control de

los procesos ejecutados en la instalación de la planta de Cogeneración. Toda

esta información se puede observar mediante gráficos, históricos, etc. que la

aplicación pondrá a disposición del operario encargado de la supervisión de la

planta.

Los datos de los históricos serán almacenados en tablas Access para

futuras consultas.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

V

ABSTRACT

The project developed is a control & management system of a

cogeneration production plant. This production plant has a main diesel motor

which is unique in all the system. The motor is used in order to obtain enough

electric energy to supply the whole enterprise and to export to the global electric

net the rest of energy that it is not used in the enterprise. That exportation is a

source of extra profits for the company. Moreover, the calorific energy produced

by the generator motor will be used by the client enterprise for its own industrial

processes.

Nowadays, industrial processes are totally automated and they need

specific control and supervisor all the time (mainly real time processes).

Because of that, computer science plays an important roll over the industrial

processes.

For this project, the industrial process selected, which tries to make good

use of the energies obtained by the cogeneration, is the wood drying.

Two different, but complementary, tasks have been done in this project:

Firstly, necessary instructions have been developed in order to achieve the

correct PLC operation; and, the second task, the application in charge of

obtaining PLC data have been developed in order to have a better information

and control of the cogeneration plant situation in real time.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

VI

The first step is to program PLC in charge of receiving and sending the

necessary signals to the different control, systems in the plant. Besides, PLC is

in charge of assigning the different values to all the parameters of the

equipments (control equipments, generator motor, etc.). That values have to be

introduced by an operator depends on the activity that is running in a specific

moment.

The application used for programming the PLC is SysWin 3.4, an own

language for Omron PLCs (specific brand).

Afterwards, when PLC is prepared, it is necessary to obtain an

acquisition data system (SCADA system – application). That system

(application) has been developed with Visual Basic 6.0. The application is in

charge of supervise alarms (and manage them), work with the whole

information and manage all the processes which take place in the cogeneration

plant. All this information is shown with graphics, tables, etc.

The historic information is saved in an Access database for future

consults.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

1

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN __________________________________9

2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ____________________10

2.1. OBJETIVOS__________________________________________ 10

2.2. MOTIVACIÓN ________________________________________ 11

2.2.1. ESTUDIO SOBRE DEMANDA ELÉCTRICA EN ESPAÑA ___ 12

2.2.2. ESTUDIO SOBRE COGENERACIÓN___________________ 15

2.2.3. ESTUDIO SOBRE PLC C200H-Alpha___________________ 24

2.2.4. ESTUDIO SOBRE SCADA ___________________________ 27

2.3. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE COGENERACIÓN________ 32

2.3.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INSTALACIÓN _________ 32

2.3.2. INSTALACIONES COMPLEMENTARIAS________________ 38

2.3.3 DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES MECÁNICOS Y

TÉRMICOS _______________________________________________ 41

2.3.4 DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA ________ 45

2.4. ESTUDIO DE VIABILIDAD (Test de Slagel) ________________ 53

Etapas del método Slagel _________________________________ 54

2.5. ADQUISICIÓN DE DATOS ______________________________ 61

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Sistema de control de planta de Cogeneración

2

3. METODOLOGÍA DE TRABAJO _____________________62

3.1. METODOLOGÍA PLC __________________________________ 62

3.1.1 DIAGRAMAS GRAFCET _____________________________ 62

3.1.2 SYSWIN 3.4 ______________________________________ 70

3.2 Metodología SCADA: Visual Basic 6.0, Excel/Access 2003 _ 74

3.2.1 Visual Basic 6.0 ____________________________________ 75

4. PROGRAMACIÓN DEL PLC ________________________80

4.1 Propiedades del PLC ________________________________ 80

4.1.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE PROGRAMACIÓN _ 80

4.1.2 ESTRUCTURA DE LOS DATOS ______________________ 81

4.1.3 ETIQUETAS ______________________________________ 82

4.1.4 BLOQUES Y REDES________________________________ 83

5. MANUAL USUARIO SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE

DATOS SCADA_______________________________________95

Refrescar datos_________________________________________ 102

Impresión______________________________________________ 103

Obtención de Históricos__________________________________ 104

Sinóptico ______________________________________________ 105

Alarmas _______________________________________________ 106

Datos del motor_________________________________________ 108

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Sistema de control de planta de Cogeneración

3

Rendimientos __________________________________________ 110

Gasoil _________________________________________________ 111

Base de Datos (BBDD) ___________________________________ 112

Acerca de… ____________________________________________ 124

6. INSTALACIÓN Y EJECUCIÓN _____________________125

PLC___________________________________________________ 125

Sistema SCADA_________________________________________ 126

CONCLUSIONES__________________________________127

PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO__________________________ 129

Estimación horas de trabajo por paquete ____________________ 130

Plan de asignación _____________________________________ 137

VALORACIÓN ECONÓMICA ________________________140

BIBLIOGRAFÍA ___________________________________145

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Sistema de control de planta de Cogeneración

4

ANEXO I: PLAN ESTRATÉGICO DE AHORRO Y

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN ESPAÑA (2004 – 2015)______146

ANEXO II: PROTOCOLO DE KIOTO (resumen) ________149

ANEXO III: DEFINICIÓN CENTRO DE TRANSFORMACIÓN

INTEMPERIE 150

ANEXO IV: ENTREVISTAS CON EXPERTOS___________154

ENTREVISTA CON EL DIRECTOR DE LA EMPRESA MADERERA

QUE HA INSTALADO UN PLANTA COGENERADORA EN SU EMPRESA.

_________________________________________________________ 154

ENTREVISTA CON UN EXPERTO EN CICLOS DE SECADO DE LA

MADERA _________________________________________________ 159

ENTREVISTA CON UN EXPERTO EN EL DISEÑO DE LA PLANTA

COGENERADORA DE LA EMPRESA MADERERA________________ 165

ANEXO V: ARTÍCULOS____________________________170

ARTICULO PUBLICADO POR GRUPO AESA _________________ 170

ANEXO VII: DATOS DE PLANTA DE COGENERACIÓN YA

INSTALADA 185

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Sistema de control de planta de Cogeneración

5

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Test de Slagel (Tabla 1)................................................................56

Tabla 2. Test de Slagel (Tabla 2)................................................................57

Tabla 3. Test de Slagel (Tabla 3)................................................................58

Tabla 4. Test de Slagel (Tabla 4)................................................................59

Tabla 5. Test de Slagel (tabla 5).................................................................60

Tabla 6. Estimación horas de trabajo por paquete ...................................130

Tabla 7. Horas de personal necesarias ....................................................139

Tabla 8. Datos introducidos en la BBDD I ................................................113

Tabla 9. Datos introducidos en la BBDD II ...............................................114

Tabla 10. Datos introducidos en la BBDD III ............................................115

Tabla 11. Datos introducidos en la BBDD IV ............................................116

Tabla 12. Más datos introducidos en la BBDD .........................................118

Tabla 13. Información introducida en a BBDD..........................................120

Tabla 14. Información de la BBDD ...........................................................122

Tabla 15. Presupuesto personal ...............................................................142

Tabla 16. Presupuesto Hardware .............................................................142

Tabla 17. Presupuesto Software...............................................................143

Tabla 18. Presupuesto Total.....................................................................144

Tabla 19. Clasificación de los centros de transformación.........................152

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Sistema de control de planta de Cogeneración

6

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Crecimiento anual de la demanda energía eléctrica....................13

Figura 2. Máxima demanda potencia energía.............................................13

Figura 3. Evolución de la demanda por sectores........................................14

Figura 4. Esquema planta de Cogeneración ..............................................16

Figura 5. Procesos de abastecimiento energético. .....................................23

Figura 6. PLC Omron C200H Alpha ...........................................................24

Figura 7. Esquema C200H Alpha ...............................................................25

Figura 8. Ejemplo SCADA ..........................................................................30

Figura 9. Esquema de la Instalación...........................................................36

Figura 10. Diagrama GRAFCET.................................................................63

Figura 11. GRAFCET lineal ........................................................................65

Figura 12. GRAFCET con direccionamiento...............................................66

Figura 13. GRAFCET simultáneas .............................................................67

Figura 14. GRAFCET acciones asociadas varias etapas ...........................68

Figura 15. GRAFCET acciones temporizadas............................................68

Figura 16. GRAFCET acciones condicionales............................................69

Figura 17. Logo SysWin .............................................................................70

Figura 18. SYWIN; opción 1: diseño mediante diagramas relé...................71

Figura 19. SYWIN; selección del bloque y red donde trabajar....................71

Figura 20. SYWIN; opción 2: diseño mediante instrucciones .....................72

Figura 21. Página Inicio Syswin 3.4............................................................72

Figura 22. icono ..........................................................................................73

Figura 23. archivo .swp...............................................................................73

Figura 24. archivo.swb................................................................................73

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Sistema de control de planta de Cogeneración

7

Figura 28. EDT proyecto...........................................................................129

Figura 29. Plan de asignación ..................................................................137

Figura 30. Planificación del proyecto ........................................................138

Figura 31. Cuadro características programación PLC................................81

Figura 32. trama de bits..............................................................................81

Figura 33. Configuración etiquetas .............................................................82

Figura 34. Pantalla de inicio........................................................................96

Figura 35. Modificación de parámetros.......................................................97

Figura 36. Regulación temperatura entrada motor LT ................................98

Figura 37. Regulación temperatura de salida aeros HT .............................99

Figura 38. Regulación de escape de secaderos.......................................100

Figura 39. Regulación de la válvula v3v agua de camisas .......................101

Figura 41. Impresoras disponibles............................................................103

Figura 43. Histórico...................................................................................104

Figura 44. Sinóptico..................................................................................105

Figura 45. Alarmas ...................................................................................106

Figura 46. Histórico de alarmas................................................................107

Figura 47. Esquema del motor..................................................................108

Figura 48. Parámetros del motor ..............................................................109

Figura 49.Rendimientos............................................................................110

Figura 50. Gasoil ......................................................................................111

Figura 51. Base de datos (campos)..........................................................112

Figura 52. Acerca de….............................................................................124

Figura 53. Icono SysWin...........................................................................125

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Sistema de control de planta de Cogeneración

8

Figura 54. Ventana de abrir proyecto .......................................................126

Figura 55. Esquema de la misión de un centro de transformación...........150

Figura 56. Esquema general del proceso de transformación de tensión ..151

Figura 57 CT Intemperie, vista frontal.......................................................153

Figura 58. CT intemperie, vista lateral ......................................................153

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Sistema de control de planta de Cogeneración

9

1. INTRODUCCIÓN

La motivación para la elección de este proyecto ha sido ver la utilidad de la

informática a nivel industrial, sector el cual despierta gran interés a la autora del

proyecto.

Se ha buscado un área en el que se pueda observar claramente la

importancia de la informática a la hora de automatizar un proceso industrial y

que tenga un beneficio a la empresa que tenga implantada dicha actividad

industrial.

La actividad de la Cogeneración es el proceso seleccionado para la

realización del proyecto. En el próximo punto se describirá detenidamente en

que consiste la Cogeneración.

Este proyecto pretende programar un sistema de control de un proceso

industrial programando un PLC y elaborando una aplicación por la que un

operario obtenga los datos en tiempo real de todos los componentes de la

planta de Cogeneración. De este modo, se podrán exponer los conocimientos

adquiridos durante la carrera de un modo global.

Se llevarán a cabo el desarrollo del proyecto del Sistema de Control de la

Planta de Cogeneración, desde el análisis de necesidades y estudio de

viabilidad del proyecto, hasta el diseño y la programación de los elementos

necesarios para obtener un funcionamiento seguro y controlado en todo

momento.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

10

2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

2.1. OBJETIVOS

Los objetivos de este proyecto son:

Programación de un PLC

Es la parte principal del sistema de control de la planta de Cogeneración.

Es el núcleo al cuál le llegará toda la información del resto de los elementos de

la instalación como pueden ser los controladores, las bombas, sensores, etc.

Desarrollo de un sistema de adquisición de datos

Toda la información que maneje el PLC, debe ser interpretada y tratada por

un operario asignado para la supervisión del proceso de la Cogeneración.

En caso de posibles alarmas, se podrán tomar las medidas oportunas o se

podrán modificar los distintos parámetros del motor, caldera, etc. en función de

la cantidad de energía que la empresa vaya a demandar según la actividad que

vaya a ejercer (los secaderos de madera no consumirán la misma energía

durante las estaciones de invierno y verano).

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Sistema de control de planta de Cogeneración

11

2.2. MOTIVACIÓN

El tema de la Cogeneración está en pleno auge ya que hoy en día se busca

la forma de ahorrar energía a favor del medioambiente y de evitar el

calentamiento de la tierra.

Las industrias buscan procesos y métodos por los cuales, además de

cumplir con las funciones propias de la empresa, se puedan reducir los gases

emitidos a la atmósfera y, de cierto modo, aprovechar al máximo las energías

resultantes de los propios procesos industriales efectuados en las distintas

empresas de diferentes sectores.

Se puede definir Cogeneración como procedimiento mediante el cual se

obtiene simultáneamente energía eléctrica y energía térmica útil (vapor, agua

caliente, aire caliente).

Al generar electricidad con un motor generador o una turbina, el

aprovechamiento de la energía en el combustible es del 25% al 35%, lo demás

se pierde. Al cogenerar se puede llegar a aprovechar el 70% al 85% de la

energía que genera el combustible, en el caso de este proyecto, el gasoil o fuel.

Este procedimiento tiene aplicaciones tanto industriales como en ciertos

edificios singulares en los que el vapor puede emplearse para la obtención de

agua caliente sanitaria como, por ejemplo, ciudades universitarias, hospitales,

etc.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

12

El tema tiene mucho interés a la autora del proyecto, ya que es una forma

de ahorrar energía combustible, cumpliendo con normas medioambientales y

reduciendo el gasto de abastecimiento de la empresa en carburantes, que hoy

en día están en a unos precios muy elevados.

Por otra parte, España está sumergida en pleno Plan Estratégico de

ahorro y eficiencia energética 2004-2012 [Anexo I], que a su vez está

relacionado directamente con el Protocolo de Kioto [Anexo II], para obtener

un desarrollo sostenible y establecer una limitación y reducción de los gases

emitidos, principalmente por la industria.

En los siguientes apartados, se explica con mayor detenimiento el proceso

de cogenerar y los elementos necesarios para llevar a cabo las distintas

funciones que ello implica.

2.2.1. ESTUDIO SOBRE DEMANDA ELÉCTRICA EN ESPAÑA

Como se ha dicho en el apartado anterior, hoy en día se tiene muy en

cuenta la renovación de las energías, ya no solo por el ahorro que supone,

sino también por las ayudas que se realizan al medio ambiente. Cada día

surgen nuevas políticas y leyes para la regulación del uso de las energías.

Ya en relación con la energía eléctrica, su uso ha sufrido grandes crecidas

durante los últimos años. Las infraestructuras han ido mejorando, pero hoy en

día, sobretodo en épocas donde la demanda sufre fuertes picos (como es el

caso de los meses de verano o invierno, donde las demandas se disparan en

las horas punta), se sufren fuertes apagones, picos de tensiones, etc. los

cuales determinan la actividad de muchas empresas u organizaciones.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

13

A continuación se muestra una gráfica1 con el crecimiento de la demanda

de energía eléctrica de los últimos años en España:

Figura 1. Crecimiento anual de la demanda energía eléctrica

En esta otra gráfica, se muestra las demandas máximas de electricidad.

incluyendo fechas:

Figura 2. Máxima demanda potencia energía

1 gráfica facilitada por la Red Eléctrica Española

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Sistema de control de planta de Cogeneración

14

Y si muestran las distintas demandas en función del sector, se puede

observar que la industria es el sector más demandante:

Figura 3. Evolución de la demanda por sectores

Una planta de Cogeneración significa disponer de una segunda fuente de

energía eléctrica, además de la propia red eléctrica.

También contribuye a la estabilización de la tensión en la red (dado que

mejora el equilibrio al reducir la intensidad eléctrica circulante desde las

subestaciones de distribución hasta los consumidores) y en consecuencia,

reduce las pérdidas de energía en la red.

Las actuales tecnologías de control permiten asegurar una óptima calidad

de la energía eléctrica generada, tanto en tensión como en frecuencia,

superando en muchos casos a la de la propia red, inevitablemente

influenciables por armónicas y desequilibrios de carga originadas por industrias

vecinas.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

15

2.2.2. ESTUDIO SOBRE COGENERACIÓN

TÉRMINO COGENERACIÓN

El término Cogeneración se emplea principalmente para describir el

concepto de producción combinada de potencia y calor, o bien, para los

equipos o sistemas utilizados para producir potencia y calor de esta manera.

Aunque la palabra Cogeneración fue inventada a finales de la década de

1970, la producción combinada de calor y potencia se remonta varios siglos

atrás. Originalmente era utilizado como un dispositivo para economizar

esfuerzos, simplemente la reducción del consumo de combustible. Más

recientemente los beneficios ambientales derivados de la reducción del

consumo de combustibles, han hecho de la Cogeneración un factor

representativo en las estrategias globales ambientales.

A diferencia de un sistema convencional que produce electricidad o energía

térmica, la Cogeneración consiste en la producción simultánea o

secuencial de energía mecánica y térmica a partir de una misma fuente de

energía.

En otras palabras, los sistemas de Cogeneración convierten la energía

contenida en el combustible en dos tipos de energías utilizables por la industria:

♦ Energía mecánica y/o eléctrica

♦ Energía térmica, vapor útil o gases calientes para proceso.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

16

El propósito principal de la Cogeneración es lograr un mejor

aprovechamiento de los combustibles primarios, razón por la cuál se considera

en los programas de ahorro de energía como una alternativa fundamental.

En el siguiente esquema se muestra la definición de Cogeneración:

Figura 4. Esquema planta de Cogeneración

SISTEMA

DE

COGENERACIÓN

Movimiento de bombas Movimiento de compresores Movimiento de generadores

Directo a proceso

Generador de vapor a proceso

Generador de calor a proceso ENERGÍA

CALORÍFICA

FUENTE PRIMARIA

DE ENERGÍA

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Sistema de control de planta de Cogeneración

17

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA COGENERACIÓN

La Cogeneración tiene beneficios tanto a nivel del país como a sector

industrial.

Desde el punto de vista país, se refleja en un ahorro de la energía primaria

(petróleo, gas natural, carbón mineral,…) al hacer un uso más eficiente de los

energéticos. Asimismo, se reducen las emisiones contaminantes al medio

ambiente por quemar menos combustible.

Desde el punto de vista de los intereses de la industria se tienen los

siguientes beneficios:

Reducción de los costes de energía

Al utilizar el calor para la generación de potencia, los costes de la

compra de energía disminuyen considerablemente. Se han

estimado que la reducción en la facturación energética total puede

alcanzar hasta un 50%.

Más seguridad en el suministro de energía

Generando su propia energía, en la propia planta, le da más

confianza y autosuficiencia a su suministro de energía. Un sistema

de Cogeneración conectado en paralelo con la red eléctrica como

respaldo garantiza la continuidad en el suministro eléctrico.

Mejora en la calidad de la energía suministrada

Se puede corregir inmediatamente cualquier desviación, fuera de

lo normal, del voltaje o la frecuencia.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

18

A pesar de las grandes y muchas ventajas que tienen la utilización de la

Cogeneración, existen una serie de inconvenientes que se necesitan tomar en

consideración antes de decidir la realización de un proyecto de estas

características.

Las principales dificultades que acarrea este proyecto para una empresa

son:

!!!! Los sistemas de Cogeneración requieren un inversión sustancial,

que muchas compañías no están dispuestas a arriesgarse por

tratarse e un proyecto que no incrementa su capacidad de

producción, aunque sea altamente favorable.

!!!! Los sistemas de Cogeneración pueden llegar a ser complejos en

su diseño, instalación y operación, por lo que requieren la

utilización de empresas o personas cualificadas en esta área.

!!!! En algunos proyectos, su economía puede ser muy sensible a los costes de energía eléctrica y de los combustibles, los cuales son

impredecibles, aunque la tendencia normal es hacia la alza, por lo

menos a medio plazo.

Para ver entonces si el proyecto resulta factible y rentable para una

empresa, se deberán realizar distintos estudios de viabilidad para tener claro el

alcance del proyecto según las distintas características de cada industria y

sector.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

19

En el punto 2.4 de este documento se puede observar el Estudio de

Viabilidad que se ha efectuado a la empresa que contará con las instalaciones

que en el próximo punto 2.3 se describirán detalladamente.

ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE COGENERACIÓN

Los principales elementos constituyentes de un sistema genérico de

Cogeneración son:

motor primario

elemento de recuperación de calor de desperdicio

sistema de transmisión de energía

sistemas auxiliares (bombas, compresores, alternador, etc.)

sistema de control

El componente más importante es el motor primario, el cuál convierte la

energía en energía calorífica y eléctrica. Los dispositivos de conversión más

ampliamente utilizados son las turbinas de vapor, las turbinas de gas y los

motores de combustión interna o alternativa.

Existe una gran variedad de equipos para la recuperación del calor de

desperdicio, por lo que la selección adecuada de éste dependerá del uso que

se le necesite dar. Éstos pueden ir, desde sistemas de baja presión de

distribución de vapor a la salida de las extracciones de las turbinas, hasta

calderas de recuperación para extraer la energía de los gases producidos en

una turbina de gas.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

20

Los sistemas de control son necesarios para la automatización del motor

primario, la operación segura del sistema de recuperación de calor y en general

para la operación eficiente del sistema.

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COGENERACIÓN

Los sistemas de Cogeneración pueden clasificarse de acuerdo con el orden

de producción de electricidad y energía térmica en:

� Sistemas Superiores

� Sistemas Inferiores

SISTEMAS SUPERIORES

Los sistemas superiores de Cogeneración, que son los más

frecuentes, son aquellos en los que una fuente de energía primaria

(como el gas natural, diesel, carbón u otro combustible similar) se

utiliza directamente para la generación de energía eléctrica.

A partir de la energía química del combustible se produce un

fluido caliente que se destina para generar la energía mecánica y la

energía térmica resultante, el denominado calor residual como vapor

o gases calientes, es suministrada a los procesos industriales ya sea

para secado, calentamiento, etc.

Este tipo de sistemas se utiliza principalmente en la industria

textil, petrolera, cervecera, azucarera, entre otras, donde sus

requerimientos de calor son moderados o bajos con temperaturas de

250ºC a 600ªC.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

21

SISTEMAS INFERIORES

En los sistemas inferiores la energía primaria se utiliza

directamente para satisfacer los requerimientos térmicos del proceso

en primer plano y la energía térmica residual o de desecho, se usará

para la generación de energía eléctrica en un segundo plano.

Los ciclos inferiores están asociados con procesos industriales

en los que se presentan altas temperaturas como el cemento, la

siderúrgica, vidriera y química.

En tales procesos resultan calores residuales del orden de 900ªC

que pueden ser utilizados para la producción de vapor y electricidad.

Otra clasificación, generalmente empleada para los sistemas de

Cogeneración, es la que se basa en el tipo de motor primario empleado para

generar la energía eléctrica, con lo que se puede diferenciar en los siguientes

tipos de Cogeneración:

Cogeneración con turbina de vapor

Cogeneración con turbina de gas

Cogeneración con ciclo combinado

Cogeneración con motor alternativo

Como se ha podido observar, existe una gran variedad de equipos y

tecnologías que pueden ser considerados para una aplicación específica de

Cogeneración. Cada tecnología tiene sus características propias, que deben

ser consideradas en el contexto de los requerimientos específicos del lugar.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

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Para este proyecto, nos interesa el ciclo que sigue la Cogeneración de

motor alternativo que se describe a continuación:

PLANTAS CON MOTORES ALTERNATIVOS

Utilizan gas natural, gasóleo o fuel como combustible (que en la instalación

de nuestro proyecto es gasoil, tal como se ha explicado anteriormente). Las

potencias unitarias oscilan entre 1,5 y 10 MW. Por asociación en paralelo de

grupos generadores su potencia puede alcanzar tamaños muy superiores, pero

a partir de 15 MW probablemente serán más rentables los ciclos con turbinas si

se dispone de gas natural.

Las plantas con motores alternativos tienen la gran ventaja de ser muy

eficientes eléctricamente y al propio tiempo la desventaja de ser poco

eficientes térmicamente.

En el caso de la planta que se va a instalar, el hecho de que la instalación

con motor alternativo no sea muy eficaz térmicamente no infiere en la actividad

de la empresa, ya que la temperatura que necesita el agua de los secaderos no

es de unos valores demasiados elevados.

El sistema de recuperación térmica se diseña en función de los requisitos

de la industria y en general se basan en la producción de vapor a baja presión

(hasta 10 bares), aceite térmico y en el aprovechamiento del circuito de alta

temperatura del agua de refrigeración del motor.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

23

Son también adecuadas la producción de frío por absorción bien sea a

través de vapor generado con los gases en máquinas de doble efecto, o

utilizando directamente el calor del agua de refrigeración en máquinas de

simple efecto.

A continuación se establece la comparación entre el abastecimiento

energético según sistema convencional y de Cogeneración:

Figura 5. Procesos de abastecimiento energético.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

24

2.2.3. ESTUDIO SOBRE PLC C200H-Alpha

En este aparatado, se van a detallar las características principales del PLC

que se ha utilizado para la realización de este proyecto y de las funciones que

va a desempeñar para el funcionamiento de la planta de Cogeneración.

El PLC se encargará del control de las actividades que conlleva el proceso

de cogenerar. Consiste en un autómata programable que recibe todas las

señales del proceso, tanto digitales como analógicas.

El Programmable Logic Controller es un equipo electrónico, programable,

diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, es

decir, de procesos secuenciales. Pero no sólo controlan la lógica de

funcionamiento de la planta y de los procesos industriales que se ejecutan en

ella, sino que también puede realizar operaciones aritméticas, manejar señales

analógicas para realizar estrategias de control, tales como los controladores

proporcional integral derivativo (PID).

El modelo de PLC escogido en este proyecto es el autómata programable

C200H – Alpha de Omron, cuya apariencia física es la siguiente:

Figura 6. PLC Omron C200H Alpha

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Sistema de control de planta de Cogeneración

25

De un modo más esquemático, en la siguiente figura se pueden ver las

distintas partes que componen el PLC:

Figura 7. Esquema C200H Alpha

Las especificaciones del PLC C200H – Alpha son las que se muestran a

continuación:

� Método de control: Programa almacenado

� Método de control de E/S: Combinación de métodos de scan cíclico

y proceso de interrupción inmediata.

� Método de programación: Diagrama de relés

� Longitud de instrucción: 1 dirección/instrucción, 1 a 4

palabras/instrucción

� Número de instrucciones: 14 instrucciones básicas, 231

instrucciones especiales

� Tiempo de ejecución Instrucciones básicas: 0.15 ms

� Tiempo de ejecución Instrucciones especiales: 0.6 ms

� Capacidad de programa: 3.2K palabras máx.

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� Bits de E/S 640 (00000 a 02915, 30000 a 30915)

� Bits IR 6,464 (03000 a 23115, 31000 a 51115)

� Bits SR 1,080 (23200 a 25507, 25600 a 29915)

� Bits TR 8 (TR 0 a 7)

� Bits HR 1,600 (HR 0000 a 9915)

� Bits AR 448 (AR 0000 a 2715)

� Bits LR 1,024 (LR 0000 a 6315)

� Temporizadores/ Contadores: 512 (TIM/CNT 000 a 511)

� Canales DM Lectura/Escritura: 6.144 (DM 0000 a 6143)

� Sólo lectura: 512 (DM 6144 a 6655)

� Expansión: Hasta 3.000 canales máx. (DM 7000 a 9999)

� Canales EM Lectura/escritura: 6.144

Los PLC’s de Omron tienen su propio lenguaje de programación, llamado

SysWin. En el apartado de Metodología empleada en la realización del

proyecto (punto 3), se explicará con mayor detalle este lenguaje.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

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2.2.4. ESTUDIO SOBRE SCADA

"Supervisory Control And Data Adquisition" (adquisición de datos y

control de supervisión), de aquí provienen la siglas de SCADA.

Hablamos de una aplicación software diseñada principalmente para ser

instalada en ordenadores encargados de supervisar el control de producción,

gestionar las alarmas producidas, así como tratamiento de datos,

proporcionando comunicación con los dispositivos del proceso (controladores,

PLC`s, etc.) y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla

del ordenador.

Al mismo tiempo, proporciona toda la información que se genera en el

proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros

supervisores dentro de la empresa: control de calidad, supervisión,

mantenimiento, etc.

Los programas necesarios, y en su caso el hardware adicional que se

necesite, se denomina en general sistema SCADA.

La comunicación entre los distintos elementos involucrados en el sistema,

se realiza mediante buses especiales o redes LAN. Todo este proceso se

efectúa, normalmente, en tiempo real, y están diseñados para dar al operador

de planta la posibilidad de supervisar y controlar dichos procesos.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

28

Se pueden desarrollar aplicaciones para ordenadores, con captura de

datos, análisis de señales, presentaciones en pantalla, envío de resultados a

disco e impresora, etc.

Además, todas estas acciones se llevan a cabo mediante un paquete de

funciones en un lenguaje de uso general (C, Basic), lo cual otorga una potencia

muy elevada y una gran versatilidad.

Algunos SCADA ofrecen librerías de funciones para lenguajes de uso

general que permiten personalizar de manera muy amplia la aplicación que

desee realizarse con dicho SCADA.

Prestaciones.

Un paquete SCADA debe estar en disposición de ofrecer las siguientes

prestaciones:

Posibilidad de crear paneles de alarma, que exigen la

presencia del operador para reconocer una parada o situación

de alarma, con registro de incidencias.

Generación de históricos de señal de planta, que pueden ser

volcados para su proceso sobre una hoja de cálculo.

Ejecución de programas, que modifican la ley de control, o

incluso anular o modificar las tareas asociadas al autómata,

bajo ciertas condiciones.

Posibilidad de programación numérica, que permite realizar

cálculos aritméticos de elevada resolución sobre la CPU del

ordenador.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

29

Requisitos.

Un SCADA debe cumplir varios objetivos para que su instalación sea

perfectamente aprovechada:

� Deben ser sistemas de arquitectura abierta, capaces de crecer o adaptarse según las necesidades cambiantes de la empresa.

� Deben comunicarse con total facilidad y de forma transparente al usuario con el equipo de planta y con el resto de la empresa

(redes locales y de gestión).

� Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas exigencias de hardware, y fáciles de utilizar, con interfaces

amigables con el usuario.

Módulos de un SCADA.

Los módulos o bloques software que permiten las actividades de

adquisición, supervisión y control son los siguientes:

Configuración: permite al usuario definir el entorno de trabajo

de su SCADA, adaptándolo a la aplicación particular que se

desea desarrollar.

Interfaz gráfico del operador: proporciona las funciones de

control y supervisión de la planta al operador. El proceso se

representa mediante sinópticos gráficos almacenados en el

ordenador de proceso y generados desde el editor incorporado

en el SCADA o importados desde otra aplicación durante la

configuración del paquete.

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Módulo de proceso: ejecuta las acciones de mando

preprogramadas a partir de los valores actuales de variables

leídas.

Gestión y archivo de datos: se encarga del almacenamiento y

procesado ordenado de los datos, de forma que otra aplicación

o dispositivo pueda tener acceso a ellos.

Comunicaciones: se encarga de la transferencia de

información entre la planta y la arquitectura hardware que

soporta el SCADA, y entre ésta y el resto de elementos

informáticos de gestión.

Un ejemplo de cómo sería el aspecto de una aplicación SCADA es la

siguiente:

Figura 8. Ejemplo SCADA

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Sistema de control de planta de Cogeneración

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Se observa un sinóptico de la planta de un proceso industrial en el que se

muestran los elementos involucrados en dicho proceso, con sus calores

correspondientes en tiempo real, y también se puede apreciar un listado de las

alarmas producidas hasta ese instante.

Como se ha mencionado anteriormente, las aplicaciones software del

Sistema SCADA, se pueden programar en lenguajes comunes como son el

caso de las Herramientas Microsoft Visual Studio®, que comprende lenguajes

como C, Basic, entre otros.

En el apartado de metodología se explicará el lenguaje utilizado para

programar la aplicación de adquisición de datos de nuestra planta de

Cogeneración.

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2.3. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE COGENERACIÓN

2.3.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INSTALACIÓN

En este apartado, se va a desarrollar la descripción de la Instalación de

Cogeneración para la planta de la empresa cliente en base a un motor

Caterpillar de 1MWe.

Se describe de un modo general el funcionamiento de la totalidad de la

planta y sus características, detallando más adelante las actividades

específicas para cada equipo o instalación que la compone.

El grupo motogenerador produce por un parte energía eléctrica utilizable

en los diferentes consumidores de la fábrica y exportable a la Red en caso de

excedentes.

Por otra parte y como consecuencia del funcionamiento del motor, genera

energía calorífica susceptible de ser utilizada en el proceso de secado de la

madera, proceso que se encuentra dentro de la producción de la empresa

cliente.

Este calor se da de tres formas:

- en gases de escape, a unos 475 ºC.

- en el circuito de refrigeración por agua de camisas (HT), a unos

93ºC.

- en el circuito de refrigeración por agua del aire de admisión (LT), a

unos 60ºC.

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La energía térmica de los gases de escape del motor se aprovecha en una

caldera de recuperación, en la que se producirá agua caliente a una

temperatura próxima a los 100ºC que será empleada en el proceso de secado

de la madera.

El agua caliente procedente de la refrigeración del circuito de alta

temperatura (HT) del motor se emplea en precalentar el agua que retornamos

de los secaderos antes de su paso por la caldera.

No existe aprovechamiento alguno de la energía de refrigeración del

circuito de baja temperatura del motor, ésta se disipará íntegramente en el

aerorrefrigerador ubicado en cubierta.

En aquellos periodos de tiempo en los que la energía de refrigeración del

circuito de alta temperatura del motor no pueda ser disipada en el

intercambiador mencionado, se disipará en el aerorrefrigerador anterior.

Para conseguir lo dicho anteriormente, el aerorrefrigerador dispone de dos

baterías, la una sobre la otra, y su dimensionado es tal que permite disipar la

totalidad de la energía del agua de refrigeración, tanto de alta como de baja

temperatura del motor.

Los elementos básicos de la instalación de Cogeneración son el motor, la

caldera de recuperación, el aerorrefrigerador y las baterías (RADIADORES) de

los secaderos. La caldera dispone de un quemador a gasoil, pudiendo de esta

forma suplir los aportes de calor del motor en sus momentos de paro.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

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Estos equipos se hallan conexionados entre sí mediante tres redes de

tubería independientes que disponen de su propio sistema de bombeo.

Circuito de refrigeración del motor de baja temperatura (LT) comunica

directamente el motor con la batería inferior de los aerorrefrigeradores. La

bomba correspondiente es exterior al grupo motogenerador y es fácilmente

reconocible ya que sus tuberías no se encuentran calorifugadas.

Circuito de refrigeración del motor de alta temperatura (HT) su bomba

se encuentra ubicada en el propio motor, formando parte del mismo.

Partiendo del motor, donde el agua se caliente, ésta es llevada al

intercambiador a placas, cuyo objeto es precalentar el agua procedente de

secaderos, perdiendo de esta forma parte o toda la energía calorífica que leva,

y por último pasa por el aerorrefrigerante para cerrar el ciclo volviendo al motor.

Circuito de caldera a secaderos une las bombas con el intercambiador,

la caldera y los secaderos cerrando el circuito de vuelta a las bombas.

El motor y la caldera de recuperación también están unidos mediante un

conducto que lleva los gases de escape del primero a la segunda. En las

proximidades de la caldera se dispone de una “válvula distribuidora de

gases” cuya misión es doble:

- por un lado, regular el funcionamiento de la caldera de recuperación

dosificando el caudal de gases que entran en la misma.

- por el otro, a motor o caldera parados, unir directamente el escape

del motor con la atmósfera.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

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La interconexión eléctrica remitirá el funcionamiento de la planta de

Cogeneración en paralelo con la red de la compañía eléctrica, pudiéndose en

cada momento exportar o importar, el exceso o defecto, respectivamente, de la

energía generada por la planta de Cogeneración con relación a la consumida

por las instalaciones propias.

El conjunto de la planta de Cogeneración funcionará de forma automática y

autónoma, existiendo un sistema de control automatizado mediante un PLC,

con una pantalla táctil de visualización y gestión de los diversos lazos de

control del proceso, alarmas y sus correspondientes programas.

Sin embargo el funcionamiento del quemador es independiente de los dicho

y está alimentado desde el cuadro anexo, desde donde se gobiernan todos los

auxiliares de la instalación, tanto de modo manual como en automático,

permitiendo tan solo el arranque del motor si los auxiliares del mismo se

encuentran en funcionamiento y activados los detectores de flujo de los

circuitos de agua.

El sistema dispone del/de los correspondientes códigos de acceso para

permitir el cambio de consignas y las constantes de regulación (bandas

proporcional, integral y derivativa).

El sistema de control permite, mediante el protocolo de comunicación

adecuado, la captación de datos en un sistema SCADA, especificado en la

documentación específica.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

36

Resumiendo lo explicado anteriormente, el esquema que sigue la

instalación es el siguiente:

Figura 9. Esquema de la Instalación

Tenemos un motor diesel que hace funcionar en generador eléctrico, el cuál

necesita agua para refrigerarse y tener un correcto funcionamiento.

La línea azul claro representa el paso de agua destinada a refrigerar los

aceites propios del motor, y la línea verde simboliza el paso del agua

refrigerante del motor.

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Estas aguas cuando alcancen temperaturas demasiado elevadas para

realizar su función necesitarán ser enfriadas mediante un sistema de

ventiladores y torres de refrigeración.

Los gases y humos producidos por el motor serán conducidos a una

caldera mixta. Se regulará la cantidad de gases encaminados a dicha caldera

mediante la expulsión de los gases sobrantes a través de chimeneas.

Con los gases conducidos a la caldera mixta, y si fuera necesario con la

ayuda de un calentador, se calienta el agua a la temperatura necesaria para el

funcionamiento de los secaderos (representada por la línea azul).

Una vez calentados los secaderos, el agua, que habrá disminuido de

temperatura, irá a parar a un intercambiador de calor que funciona con el agua

que proviene d la refrigeración del motor, con la que aumentará en n gradiente

se temperatura y será bombeada hasta llegar nuevamente a la caldera mixta

donde alcanzará la temperatura necesaria para el funcionamiento de los

secaderos.

De esta forma se aprovecha el calor desprendido por el motor tanto en

gases como en agua para calentar el agua destinada al funcionamiento de los

secaderos.

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2.3.2. INSTALACIONES COMPLEMENTARIAS

1. Almacenamiento y suministro de gasóleo

Para el almacenamiento de combustible consumido por el motor y el

quemador se ha instalado un parque intemperie con dos depósitos, uno de 80

m³ para el gasóleo que consuma el motor y otro de 40 m³ para el quemador.

Desde éstos, mediante sus respectivas bombas de engranajes se lleva el

combustible al correspondiente depósito nodriza, desde donde fluye por

gravedad bien al quemador o al motor.

En este último caso, el sobrante de la bomba de alimentación del motor y

los excedentes de inyectores, se hacen pasar por un refrigerador por aire,

antes de reintroducirlos en la tubería de alimentación al motor.

2. Suministro de aceite

Para el suministro continuo de aceite se dispone de un depósito nodriza de

300 litros de capacidad desde donde fluye por gravedad al cárter de motor. El

nivel eléctrico del cárter va dando paso al aceite a medida que se consume en

el motor.

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La instalación dispone de una pequeña bomba de engranajes para el

llenado del depósito nodriza desde el contenedor de transporte. Esta misma

bomba permite mediante una pequeña maniobra de válvulas rellenar el cárter

desde el contenedor.

3. Aire comprimido

Para la alimentación neumática de aire comprimido, únicamente se tiene

una válvula distribuidora de gases, se ha instalado un pequeño compresor de

aire con su correspondiente secador.

La presión a la que se debe alimentar la válvula es de 7 bar.

Es recomendable la utilización de aire limpio y seco y la revisión del filtro y

manorreductor de alimentación de la válvula. Esta operación debe hacerse a

motor parado, de no ser así, la válvula a falta de aire se posicionará en posición

segura, es decir enviando los gases a la atmósfera.

4. Ventilación e Insonorización

Para disipar el calor de radiación del grupo motogenerador y de

proporcionar el caudal de aire de combustión necesario, se han instalado dos

ventiladores de impulsión de aire a la sala de motogeneradores, que captan el

aire del exterior.

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Para evitar la salida al exterior de niveles de ruido no permisibles se han

instalado tanto en la toma de aire, como en la salida del mismo los

correspondientes silenciadores de absorción.

Es recomendable el modo de trabajo de los ventiladores en “automático”,

modo que además regula la temperatura interna de la sala, permute el

ventilador utilizado en primer lugar para lograr un envejecimiento uniforme de

los dos; tan sólo se utilizará el arranque “manual” en casos justificados y con

vigilancia de la variable controlada.

Para la regulación de la temperatura de aire en la sala de motor se ha

instalado una sonda Pt 100, con convertidor 4/20 mA, conectada a un regulador

del sistema SCADA, que actúa en posición automático, sobre los dos

ventiladores en función de la temperatura de consigna.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

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2.3.3 DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES MECÁNICOS Y

TÉRMICOS

A continuación se van a describir los distintos elementos que constituyen la

planta de Cogeneración para una mejor comprensión del proyecto desarrollado.

MOTORGENERADOR

La instalación de Cogeneración consta de un motor generador funcionando

con gasoil cuyos datos principales de operación, al 100% de la carga, son los

siguientes:

-- Potencia en bornas del generador……………..1.110kVA

-- Tención de generación………………………….. 400 V

-- Consumo de gasóleo (±5%)...............................280,5 l/h

-- Caudal de gases de escape (±8%)……………...6.690 kg/h

-- Temperatura de gases de escape (±8%)………. 446 ºC

-- Energía de refrigeración camisas (±8%)……….. 470 kW

-- Energía de refrigeración postenfriador (±8%)…. 213kW

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El aprovechamiento térmico de los motores será de la forma siguiente:

Los gases de escape del motor irán a una caldera de recuperación para

producción de agua caliente. El circuito de refrigeración de aceite y camisas

del motor (alta temperatura) se utilizará para calentar el agua de retorno de

los secaderos antes de la entrada a la caldera.

CALDERA DE RECUPERACIÓN

La caldera de recuperación para producción de agua caliente estará

dimensionada para recibir gases procedentes del motor generador. Las

condiciones de diseño son las siguientes:

· Naturaleza de gases de escape del motor

· Caudal de gases……………………………………..6.690 kg/h

· Temperatura entrada de gases…………………….446ºC

· Temperatura salida de gases………………………160ºC

· Temperatura agua entrada…………………………. 88ºC

· Temperatura agua a la salida……………………….94ºC

· Potencia térmica……………………………………...510 th/h

La caldera estará dotada de un quemador de gasóleo capaz de producir

hasta 2.000 th/h.

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Se dispondrá de un sistema de by-pass, con válvula y chimenea, a fin de

arrojar a la atmósfera todo o parte de los gases de escape, durante los

periodos de tiempo en los que la demanda de calor de los secaderos sea

inferior a la producción de la caldera de recuperación o durante el proceso de

arranque de motor.

CIRCUITOS DE REFRIGERACIÓN, INTERCAMBIADORES DE

RECUPERACIÓN Y AERORRFRIGERADORES

El circuito de refrigeración de alta temperatura del motor dispondrá de un

intercambiador de calor para el calentamiento del retorno del agua de los

secaderos. Este intercambiador será de las características siguientes:

- Potencia calorífica……………………………..404,2 th/h

- Fluido primario………………………………….agua de camisas

- Temperaturas primario………………………..96/89 ºC

- Fluido secundario……………………………...agua de secaderos

- Temperaturas secundario…………………….88/83 ºC

Para cuando las necesidades térmicas de los secaderos sean inferiores a

las necesarias de refrigeración del motor, se instalará un aerorrefrigerador de

emergencia dimensionado para disipar la totalidad del calor de la refrigeración

de su motor.

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El aerorrefrigerador estará formado por dos serpentines en tubo de cobre

con aletas de aluminio reforzadas y ventiladores axiales. Las condiciones de

diseño son:

Batería de circuito de alta temperatura

Caudal de agua…………………………………66.000 kg/h

Temperatura del agua a la entrada……………96ºC

Temperatura del agua a la salida……………...89ºC

Calor a disipar…………………………………...445 th/h

Temperatura del aire a la entrada…..temperatura salida del Aero de baja

Batería de circuito de baja temperatura

Caudal de agua…………………………………3266.000 kg/h

Temperatura del agua a la entrada……………66ºC

Temperatura del agua a la salida……………...60ºC

Calor a disipar…………………………………...194 th/h

Aire de enfriamiento

Temperatura diseño……………………...32ºC

Ventiladores, 6 unidades secuenciados según necesidades.

El calor del circuito de baja temperatura del motor no será aprovechable,

por lo que se disipará íntegramente a la batería de baja temperatura del

aerorrefrigerante.

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ALMACENAMIENTO Y TRANSFERENCIA DE COMBUSTIBLE

El combustible para el funcionamiento de los motores y del quemador de la

caldera auxiliar es gasoil. Para el almacenamiento y preparación para las

condiciones de consumo se han previsto dos depósitos, uno de 50m³, para

consumo del motor y otros de 10m³ para el quemador de la caldera mixta de

recuperación.

La unidad de transferencia de gasóleo contará con dos bombas eléctricas

para el trasiego del gasoil, con un caudal unitario 3.000 l/h, una para motores y

otra para el quemador. Cada motobomba, estará dotada con sus

correspondientes válvulas y filtros para realizar su función.

2.3.4 DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

En esta parte, se especifica la instalación eléctrica que soporta la planta de

Cogeneración ubicada en el aserradero de maderas.

Se ha centrado esta descripción en la información detallada que ha sido

necesaria para la realización del proyecto, omitiendo algunos datos derivados

de la obra civil o de la propia empresa eléctrica que no conllevan ninguna

repercusión en este proyecto.

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46

1. Centro Transformación Intemperie 45 kV

En el Anexo III, se adjunta la definición de Centro de Transformación

Intemperie. Para enlazar la Cogeneración a la línea de 45kV, se modifica el

Centro de Transformación Intemperie existente en la zona de la empresa

cliente, el cual está formado por los siguientes elementos.

Estructura metálica

Compuesta de un conjunto de celosía en forma de pórtico, con los

siguientes elementos:

• 2 torres cuadradas, formada por largueros y arriostramiento de PN,

de acuerdo a normativa Iberdrola.

• 2 tirantes de compensación de amarre de líneas y soporte de

seccionador de llegada

• 2 dinteles metálicos para soporte de bases portafusibles

• 1 plataforma metálica de acceso a fusibles con quitamiedos

• 1 dintel para soporte de transformadores de tensión de protección

• 1 dintel para soporte de transformadores de intensidad

• 1 meseta metálica soporte para autoválvulas y de trafos de tensión

para medida y sincronismo

• 1 meseta metálica para soporte de interruptor automático

• 1 meseta metálica soporte para trafos de intensidad

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47

Conductores y soportes de embarrado

El embarrado general y las derivaciones a transformador, interruptor, etc.

serán de tubo de cobre pintado según el código de colores correspondientes.

Los embarrados irán soportados con aisladores para 52 kV, tensión a onda

de choque 250kV y tensión a 50Hz un min. 95 kV

Aparellaje

Se puede definir aparellaje como conjunto de aparatos y accesorios

dispuestos para un uso preferentemente industrial.

En este caso, el aparellaje eléctrico estaría compuesto con elementos

como: cajas de bornas, equipos de control, equipos de maniobra, iluminación,

paneles de control y distribución, tomas de corriente y acoples, etc.

El equipamiento del centro intemperie será el siguiente:

• 1 seccionador tipo SGCPT -52-800 de mesa o similar

tensión nominal…………………………………………………...52 kV

corriente nominal…………………………………………………800 A

tensión soportada a 50 Hz 1 minuto, valor eficaz……………..95 kV

tensión soportada onda plena 1,2/50 µseg. valor de cresta …250 kV

• 1 accionamiento para conjunto tripular con tubo de 2’’ y bajada de

mando hasta la altura de maniobra.

• 1 juego de cerraduras de enclavamiento entre el conmutador y el

interruptor automático.

• 3 pararrayos autoválvula tipo BHF, tensión 52 kV. 10 kA

• 3 bases cortacircuitos con su juego de mordazas y cartuchos fusibles

para protección de trafos de tensión. Tensión 52 kV.

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48

2. Transformador de potencia

Para elevar la tensión de generación a la de utilización de la empresa se

tiene que disponer de un transformador elevador de 1.250 kVA.

Características generales

Servicio……………………………………………Intemperie

Sistema de tensiones……………………………Trifásico

Frecuencia…………………………………………50 Hz

Refrigeración………………………………………..ONAN

Refrigerante………………………………………….aceite

Normas de Fabricación……………………............UNE 20.138

Servicio Continuo

Tensiones nominales

Denavado secundario……………………………….45 kV ±2,5%+5%+7

Denavado primario…………………………………..400 V

Grupo de conexión…………………………………..Dyn 11

Nivel de aislamiento…………………………………52 kV

Potencia del transformador………………………..1.250 kVA a 40 ºC

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49

3. Armario de Relés de protecciones

El armario de relés de protecciones, situado en la sala ubicada en el edificio

de Cogeneración, contendrá los relés de protecciones, (indicados en este

apartado) y será el punto de interconexión para llevar las señales de tensión e

intensidad a la sala de control del generador, así como los estados de posición

del DYR (interruptor automático de red).

En este armario se visualizarán las indicaciones mínimas que se describen

a continuación:

- fallo de corriente alterna (alimentación a la batería)

- fallo de corriente continua (batería de corriente continua)

- fallo de alimentación a relés de protección

- fallo de los relés 27, 59,64

- fallo del relé 81 M/m

- fallo del relé 50/51//50/51 N

- interruptor automático abierto (DYR)

- interruptor automático cerrado (DYR)

Además existirán los dispositivos mínimos que se describen:

- mando local/remoto

- cierre o apertura del DYR

A continuación se describen los relés de protección, así como el

teledisparo.

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50

Relé 27

Un relé trifásico o tres relés de mínima tensión conectados entre fases.

Detectan las faltas entre fases que se producen en la red y provocan el disparo.

Cada relé dispondrá de disparo temporizado en tiempo, regulable entre 0,1 y 1

seg.

Regulación 85% de la tensión nominal entre fases.

Relé 59

Un relé de máxima tensión conectado entre fases para detectar

funcionamiento en red separada y provocar disparo. Cada relé dispondrá de

disparo temporizado. Cada relé dispondrá de disparo temporizado en tiempo,

regulable entre 0,1 y 1 seg.

Regulación 110% de la tensión nominal entre fases.

Hay otro relé 59 de máxima tensión conectado entre fases para

desconectar el generador en el caso que éste produzca una tensión, en el

punto de conexión con la compañía eléctrica, superior al 7%. Este relé

dispondrá de disparo temporizado en tiempo, regulable entre 1 seg. y 5

minutos.

Regulación 107% de la tensión nominal entre fases.

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51

Relé 64

Un relé de máxima tensión homopolar para detectar faltas a tierra en la

red y provocar disparo. El relé dispondrá temporizado en tiempo, regulable

entre 0,1 y 1 segundo.

Regulación a definir por la compañía eléctrica.

Relés 81 m y 81 M

Relés de máxima y mínima frecuencia para detectar funcionamiento en

red aislada. El relé dispondrá de disparo temporizado en tiempo, regulable

entre 0,1 y 1 seg. Regulación 49-51 Hz.

Relés 50/51 – 50/51N

Dos relés de fase y uno de neutro de máxima intensidad, tiempo inverso,

con unidad instantánea y temporizada para detectar faltas en la instalación y

provocar el disparo de interruptor de interconexión. El rango de la unidad de

disparo instantáneo de fase permitirá su ajuste para el 130% de la intensidad

de falta en el lado secundario del transformador de potencia.

Los relés están agrupados en un conjunto o armario, compacto y

diferenciado del resto de equipos de la instalación. Las conexiones de los

circuitos de tensión e intensidad se realizan mediante un regletero único de

bloques de pruebas o bornas seccionables de fácil acceso.

Los circuitos de disparo de los relés actuarán directamente sobre el

interruptor sin pasar a través de relés o elementos auxiliares.

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52

Se deberá cuidar especialmente la fiabilidad y seguridad de la alimentación

del sistema de protección. En este sentido se instalará un dispositivo que

garantice la energía de reserva para la actuación de las protecciones y disparo

de interruptor en el caso de fallo de la alimentación principal.

4. Equipo de medida para la exportación e importación de

energía

Los elementos que intervienen en este apartado son:

- transformadores de tensión

- transformadores de

intensidad

- cableado de

interconexiones entre Tt y

medida

- cableado de

interconexión entre Ti y

medida

- convertidor de potencia

activa

- convertidor de potencia

reactiva

- convertidor de intensidad

- contador de energía

activa

- contador de energía

reactiva

- discriminador tarifario

- instalación

- armario de medida

general

- armario de telecontrol

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53

2.4. ESTUDIO DE VIABILIDAD (Test de Slagel)

Si se quiere desarrollar un proyecto de estas características, hay que estar

muy seguro de que el planteamiento y sus resultados serán viables para la

empresa.

El método para estudiar de un modo objetivo la viabilidad de este proyecto,

se ha utilizado el Test de Slagel, ya que es una de las técnicas más conocidas

hoy en día, y ha sido estudiado en la asignatura de Ingeniería del Conocimiento

en 4º curso.

Este proyecto no es un sistema experto en sí, sino que la aplicación

software que se va a desarrollar es un sistema de adquisición de datos. Pero

para el desarrollo de la aplicación y el conocimiento de interpretar las señales

recibidas, además de imponer la serie de reglas en función de los parámetros

necesarios según las circunstancias de trabajo de la empresa, se han requerido

los conocimientos de personas expertas en este tema. tanto a nivel

Cogeneración, como le da actividad desempeñada por la empresa, en este

caso el secado de la materia.

El Test de Slagel clasifica las características del proyecto en cuatro

dimensiones, y a su vez en distintos parámetros que deben ser evaluados. Las

características son las siguientes:

Plausibilidad: Determina si se cuenta con los medios necesarios para poder

abordar el proyecto. Para ello se analizan tanto las características del experto

como las de la tarea que lleva a cabo el experto.

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54

Justificación: Analiza la justificación del desarrollo del proyecto. Se analizan

aspectos como la necesidad de la experiencia y la inversión a realizar.

Adecuación: Analiza si el proyecto adecuado para ser analizado con

técnicas de Ingeniería del Conocimiento. Se debe analizar la naturaleza,

complejidad y el tipo de tarea.

Éxito: Determina a priori las probabilidades de éxito del proyecto que se va

a desarrollar teniendo en cuenta cuestiones no técnicas, como la mentalización

de los responsables o que las personas implicadas estén suficientemente

entrenadas.

Etapas del método Slagel

1. Definición de Características.

Se establecen tres categorías distintas: directivos / usuarios; expertos;

tarea, considerando siempre las cuatro dimensiones. Cada una de las

características puede ser a su vez esencial o no esencial (deseable). En el

caso de ser esencial su valor deberá ser superior a 7 en todo momento.

2. Asignación de Pesos.

A cada característica se le asigna un peso de 0 a 10 dependiendo de su

importancia relativa.

3. Evaluación

Una vez dados los pesos, se debe asignar un valor a cada característica (0

ausente; 10 totalmente presente), ponderándose según la fórmula dad por el

método.

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55

Si la media ponderada final supera los cincuenta puntos, la aplicación será

una buena candidata para resolver el problema descrito y con ella nuestras

necesidades.

A continuación, se muestra el test realizado para nuestro proyecto del

sistema de control de la Cogeneración.

LEYENDA

CAT: categoría

IDENT.CAR: identificación de las características

EX: expertos

TA: tarea

DU: directivos y/o usuarios

TIPO

E: esencial

D: deseable

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56

Tabla 1. Test de Slagel (Tabla 1)

CAT IDEN PESO VALOR DENOMINACION

CARACTERISTICA

TIPO

EX P1 10 8 Existen expertos E

EX P2 10 7 El experto asignado es genuino E

EX P3 8 8 El experto es cooperativo D

EX P4 7 8 El experto es capaz de articular sus

métodos pero no categoriza

D

TA P5 10 9 Existen suficientes casos de prueba :

normales, típicos, etc.

E

TA P6 10 9 La tarea está bien estructurada y se

entiende

D

TA P7 10 8 Sólo requiere habilidad cognosticiva D

TA P8 9 8 No precisan resultados

verdaderamente comprometidos con

el proyecto

D

TA P9 9 7 La tarea no requiere sentido común D

DU P10 7 10 Los directivos están verdaderamente

y comprometidos con el proyecto

D

EX J1 10 7 El experto NO está disponible E

EX J2 10 8 Hay escasez de experiencia humana D

TA J3 8 8 Existe necesidad de experiencia

simultánea en muchos lugares

D

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57

Tabla 2. Test de Slagel (Tabla 2)

CAT IDEN PESO VALOR DENOMINACION

CARACTERISTICA

TIPO

TA J4 10 7 Necesidad de experiencia en entornos

hostiles, penosos y/o poco gratificantes

E

TA J5 8 8 No existen soluciones alternativas

admisibles

E

DU J6 7 9 Se espera una alta tasa de recuperación

de la inversión

D

DU J7 8 8 Resuelve una tarea útil y necesaria E

EX A1 5 7 La experiencia del experto está poco

organizada

D

TA A2 6 10 Tiene valor práctica D

TA A3 7 9 Es más táctica que estratégica D

TA A4 7 8 Sirve a necesidades a largo plazo E

TA A5 5 10 La tarea, que no es demasiado fácil pero

es de conocimiento intensivo, tanto

propio del dominio, como de

manipulación de la información

D

TA A6 6 9 Es de tamaño manejable, y/o es posible

un enfoque gradual y/o una

descomposición en subtareas

independientes

D

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58

Tabla 3. Test de Slagel (Tabla 3)

CAT IDEN PESO VALOR DENOMINACION

CARACTERISTICA

TIPO

EX A7 7 8 La transferencia de experiencia entre

humanos es factible

E

TA A8 6 9 Estaba identificada como un

problema en el área y los efectos de

la introducción de un SE pueden

planificarse

D

TA A9 9 7 No requiere respuesta en tiempo real

“inmediato”

E

TA A10 9 7 La tarea no requiere investigación

básica y usa, si aluna, poca

generación y entendimiento del

lenguaje natural

E

TA A11 5 7 El experto usa básicamente

razonamiento simbólico que

simplifica factores

D

TA A12 5 7 Es esencialmente de tipo heurístico D

EX E1 8 8 No se sienten amenazados por el

proyecto, son capaces de sentirse

intelectualmente unidos al proyecto

D

EX E2 6 9 Tienen un brillante historial en la

realización de esta tarea

D

EX E3 5 9 Hay acuerdos en lo que constituyen

una buena solución de la tarea

D

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59

Tabla 4. Test de Slagel (Tabla 4)

CAT IDEN PESO VALOR DENOMINACION

CARACTERISTICA

TIPO

EX E4 5 7 La única justificación para dar un

paso en la solución es la calidad de

la solución final

D

EX E5 6 7 No hay un plazo de finalización

estricto, ni ningún otro proyecto

depende de esta tarea

D

TA E6 7 7 No está influenciada por vaivenes

políticos

E

TA E7 8 8 Existen ya SSEE que resuelvan esa

o parecidas tareas

D

TA E8 8 7 Hay cambios mínimos en los

procedimientos habituales

D

TA E9 5 8 Las soluciones son explicables o

interactivas

D

DU E11 6 10 Están mentalizados y tienen

expectativas realistas tanto en el

alcance como en las limitaciones

D

DU E12 7 8 No rechazan de plan esta tecnología E

DU E13 6 9 El sistema interactúa inteligente y

amistosamente con el usuario

D

DU E14 9 7 El sistema es capaz de explicar al

usuario su razonamiento

D

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60

Tabla 5. Test de Slagel (tabla 5)

CAT IDEN PESO VALOR DENOMINACION

CARACTERISTICA

TIPO

DU E15 8 9 La inserción del sistema se efectúa

sin traumas, es decir, apenas se

interfiere en la rutina cotidiana de la

empresa

D

DU E16 6 9 Están comprometidos durante toda la

duración del proyecto, incluso

después de su implantación

D

DU E17 8 8 Se efectúa una adecuada

transferencia de tecnología

D

Aplicando la fórmula de viabilidad:

Obtenemos un resultado de que nuestro proyecto tiene una viabilidad del

81.2%.

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61

2.5. ADQUISICIÓN DE DATOS

Para la adquisición de los datos necesarios para el desarrollo de este

proyecto, se ha necesitado la ayuda de varias personas expertas tanto en el

terreno de la industria maderera como en el terreno de plantas de

Cogeneración y sistema de automatismos industriales, como se ha mencionado

en apartados anteriores.

Ha sido una etapa clave para poder elaborar el proyecto. Se necesitaba

tener bien estructurada la información imprescindible, extrayéndola bien de

entrevistas como las que se adjuntan en el Anexos IV, o de la ayuda del director de este proyecto, Eduardo Santamaría, que ayudó ha establecer las

limitaciones e identificar el alcance del proyecto.

También ha sido necesario estudiar otras plantas de Cogeneración ya

implantadas en distintos sectores industriales en España con características

similares a la planta que se ha definido para este proyecto.

Los manuales de los distintos componentes del sistema de control, del

mismo modo, han contribuido a la adquisición de los conocimientos.

En todo momento se ha mantenido en contacto con la empresa cliente del

sistema control, por lo que se han facilitado muchos aspectos a la hora de

establecer necesidades en función de la actividad actual de la empresa, así

como desarrollar un interfaz o aplicación que solventara todos los requisitos

impuestos por la propia empresa.

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62

3. METODOLOGÍA DE TRABAJO

En este punto se va ha explica la metodología que se ha seguido para la

realización de este proyecto. Se comenzará explicando la metodología que se

ha seguido para la programación del PLC, y seguidamente se detallará el

lenguaje empleado para la elaboración de la aplicación software.

3.1. METODOLOGÍA PLC

Para trabajar con el PLC, hay que diferenciar dos herramientas que han

sido necesarias para su programación, pero a su vez complementarias una de

otra:

los diagramas GRAFCET

lenguaje SysWin 3.4

3.1.1 DIAGRAMAS GRAFCET

El GRAFCET surge en Francia a mediados de los años 70, debido a la

colaboración de varios fabricantes de autómatas, como Telemecanique, Aper,

AFCET (Asociación francesa para la cibernética, economía y técnica) y ADEPA

(Agencia nacional para el desarrollo de la producción automatizada).

“GRAFica de Control de Etapas de Transición”, actualmente es una

herramienta imprescindible cuando se trata de automatizar procesos

secuenciales de cierta complejidad con autómatas programables.

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63

El GRAFCET es un diagrama funcional que describe la evolución del

proceso que se quiere automatizar. Está definido por unos elementos gráficos y

unas reglas de evolución que reflejan la dinámica del comportamiento del

sistema.

Figura 10. Diagrama GRAFCET

Todo automatismo secuencial o concurrente se puede estructurar en una

serie de etapas que representan estados o subestados del sistema en los

cuales se realiza una o más acciones, así como transiciones, que son las

condiciones que deben darse para pasar de una etapa a otra.

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64

El GRAFCET debe hacer seguir el camino de por donde tiene que ir el

diagrama saltando de etapa a etapa cuando se cumpla la transición (o

transiciones), y todo ello eléctricamente.

La etapa inicial es la única diferente por que debe activarse en el primer

ciclo SCAN de la CPU al ponerse el autómata en RUN, y es la etapa de la cual

partirá todo el GRAFCET. Para iniciar esta etapa necesitamos un impulso

inicial para activar esta etapa.

Para realizar el programa correspondiente a un ciclo de trabajo en lenguaje

GRAFCET, se deberán tener en cuenta los siguientes principios básicos:

Se descompone el proceso en etapas que serán activadas una tras

otra.

A cada etapa se le asocia una o varias acciones que sólo serán

efectivas cuando la etapa esté activa.

Una etapa se activa cuando se cumple la condición de transición

El cumplimiento de una condición de transición implica la activación

de la etapa siguiente y la desactivación de la etapa precedente

En un GRAFCET podemos encontrarnos con tres tipos de secuencias:

Lineales

Con direccionamientos o alternativa

Simultáneas.

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65

Lineales

En las secuencias lineales el ciclo lo componen una sucesión lineal de

tapas como se refleja en el siguiente GRAFCET de ejemplo:

Figura 11. GRAFCET lineal

El programa irá activando cada una de las etapas y desactivando la anterior

conforme se vayan cumpliendo cada una de las condiciones. Las acciones se

realizarán en función de la etapa activa a la que están asociadas. Por ejemplo,

con la etapa 1 activa tras arrancar el programa, al cumplirse la "Condición 1",

se activará la etapa 2, se desactivará la 1, y se realizará la "Acción 1".

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Con direccionamiento

En un GRAFCET con direccionamiento el ciclo puede variar en función de

la condición que se cumpla. En el siguiente ejemplo a partir de la etapa inicial

se pueden seguir tres ciclos diferentes dependiendo de cual de las tres

condiciones (1, 2 ó 3) se cumpla, (sólo una de ellas puede cumplirse mientras

la etapa 1 esté activa):

Figura 12. GRAFCET con direccionamiento

Simultáneas

En las secuencias simultáneas varios ciclos pueden estar funcionando a la

vez por activación simultánea de etapas. En el siguiente ejemplo, cuando se

cumple la condición 1 las etapas 2, 3 y 4 se activan simultáneamente:

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67

Figura 13. GRAFCET simultáneas

Para finalizar este apartado, explicaremos los tipos de acciones que se

pueden dar en un diagrama GRAFCET.

Nos podemos encontrar con alguna o varias de las acciones asociadas a

una etapa que se describen a continuación:

Acciones asociadas a varias etapas

Una misma acción puede estar asociada a etapas distintas. Así en el

siguiente ejemplo la acción A se realiza cuando está activa la etapa 21 ó la 23

(función O):

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68

Figura 14. GRAFCET acciones asociadas varias etapas

Acciones temporizadas

Es un caso particular de las acciones condicionales que se encuentran en

multitud de aplicaciones. En este caso, el tiempo interviene como una condición

lógica más. En el siguiente ejemplo la acción A se realizará durante 10

segundos:

Figura 15. GRAFCET acciones temporizadas

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69

Acciones condicionales

La ejecución de la acción se produce cuando además de encontrarse activa

la etapa a la que está asociada, se debe verificar una condición lógica

suplementaria (función Y):

Figura 16. GRAFCET acciones condicionales

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70

3.1.2 SYSWIN 3.4

SYSWIN fue el primer paquete de programación de autómatas

programables del mercado en entorno Windows.

La versión actual es una herramienta de software que integra a todos los

autómatas Omron (serie C y CV) y dispone de protección por software ("token")

y Hardware (Hard–lock).

SYSWIN explota al máximo todos los recursos de Windows, con un interfaz

gráfico muy fácil de usar y controlando hasta 5.000 entradas/salidas.

Las nuevas versiones amplían las comunicaciones a redes Ethernet

(gestión) y Controller Link (bus de campo) además de Sysmac Net, Sysmac

Link y RS–232C (directo/modem).

SYSWIN permite la elección del formato de programación, por ejemplo,

diagrama de relés, lista de instrucciones o diagrama de funciones.

Figura 17. Logo SysWin

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71

Seguidamente se muestran las capturas de pantalla de las distintas

opciones que ofrece SysWin para la programación del PLC:

Figura 18. SYWIN; opción 1: diseño mediante diagramas relé

Figura 19. SYWIN; selección del bloque y red donde trabajar

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72

Figura 20. SYWIN; opción 2: diseño mediante instrucciones

Para la ejecución de este proyecto, se ha utilizado la versión SysWIN 3.4:

Figura 21. Página Inicio Syswin 3.4

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Sistema de control de planta de Cogeneración

73

El icono del programa es el que se muestra a continuación:

Figura 22. icono

Y los archivos que genera son del siguiente formato:

Figura 23. archivo .swp

Figura 24. archivo.swb

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74

3.2 Metodología SCADA: Visual Basic 6.0, Excel/Access 2003

A la hora de definir un sistema SCADA, se habló de los lenguajes

empleados para la codificación de la aplicación, todos ellos eran de uso común

como pueden ser Microsoft Visual Studio C®, Visual Basic®, etc. que a su vez

pueden emplear archivos de otras aplicaciones como pueden ser por ejemplo

hojas de cálculo Excel o tablas Access.

Para la realización del proyecto se ha utilizado la versión Microsoft Visual

Studio® 6.0 y Microsoft Office® 2003. Dentro de Visual Studio, el lenguaje de

programación manejado ha sido Visual Basic 6.0, y del paquete Office se han

utilizado hojas de cálculo Excel 2003 y tablas de datos Access 2003.

paquete Visual Studio 6.0 con el lenguaje empleado Visual Basic 6.0

Figura 25 Visual Studio

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Sistema de control de planta de Cogeneración

75

3.2.1 Visual Basic 6.0

Visual Basic es un lenguaje de programación es dialecto de BASIC, con

importantes añadidos. Su primera versión fue presentada en 1991 con la

intención de simplificar la programación utilizando un ambiente de desarrollo

completamente gráfico que facilitara la creación de interfaces gráficas y en

cierta medida también la programación misma.

Características generales

Es un lenguaje de fácil aprendizaje, guiado por eventos, y centrado en un

motor de formularios poderoso que facilita el rápido desarrollo de aplicaciones

gráficas.

Figura 26. Paquete Office 2003 con las aplicaciones utilizadas Excel y Access

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Sistema de control de planta de Cogeneración

76

Su principal innovación, que luego fue adoptada por otros lenguajes, fue el

uso de un tipo de dll, llamado inicialmente vbx y posteriormente ocx, que

permiten contener toda la funcionalidad de un control y facilitar su rápida

incorporación a los formularios.

Su sintaxis, derivada del antiguo BASIC, ha sido ampliada con el tiempo al

agregarse las características típicas de los lenguajes estructurados modernos.

Se ha agregado una implementación limitada de la Programación Orientada a

Objetos (los propios formularios y controles son objetos), aunque si que admite

el polimorfismo mediante el uso de los Interfaces no admite la herencia.

No requiere de manejo de punteros y posee un manejo muy sencillo de

cadenas de caracteres.

Posee varias bibliotecas para manejo de bases de datos, pudiendo

conectar con cualquier base de datos a través de ODBC (Informix, DBase,

Access, MySQL, SQL Server, PostgreSQL ,etc.) a través de ADO.

El compilador de Microsoft genera ejecutables que requieren una DLL para

que sus ejecutables funcionen, en algunos casos llamada MSVBVMxy.DLL

(acrónimo de "MicroSoft Visual Basic Virtual Machine x.y", siendo x.y la

versión) y en otros VBRUNXXX.DLL ("Visual Basic Runtime X.XX"), que provee

todas las funciones implementadas en el lenguaje.

Además existen un gran número de bibliotecas (DLL) que facilitan el acceso

a muchas funciones del sistema operativo y la integración con otras

aplicaciones.

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77

Estos son unos ejemplos de los ficheros generados por el programa Visual

Basic para este proyecto:

Figura 27. tipos de archivos VB

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78

Ventajas e inconvenientes del uso de Visual Basic

A continuación, se muestran las ventajas y desventajas de la programación

en este lenguaje:

Ventajas

� Permite programar un microcontrolador de forma BASIC*

� Visual Basic es un lenguaje simple y por tanto fácil de aprender.

� Su mayor facilidad radica en el dibujado de formularios, mediante el

arrastre de controles.

� La sintaxis es cercana al lenguaje humano.

� Es un lenguaje RAD, centrado en conseguir en el menor tiempo

posible los resultados deseados, por eso mismo su mayor uso está

en las pequeñas aplicaciones, como gestión de bares, empresas,

restaurantes...

� Tiene una ligera implementación de POO

� Permite el tratamiento de mensajes de Windows.

� Gran parte del trabajo en el diseño de formularios está realizado,

gracias a la gran gama de controles incorporados junto al lenguaje

que ahorran costes de tiempo de desarrollo.

� Soporta el uso de componentes COM y ActiveX.

� Permite crear controles personalizados fácilmente del mismo modo

que el diseño de formularios.

� Permite generar librerías dinámicas (DLL) ActiveX de forma nativa y

Win32 (no ActiveX, sin interfaz COM) mediante una reconfiguración

de su enlazador en el proceso de compilación.

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79

Inconvenientes

Es software propietario por parte de Microsoft, por tanto nadie que

no sea del equipo de desarrollo de esta compañía decide la

evolución del lenguaje.

Sólo existe un compilador e IDE, llamado igual que el lenguaje.

Sólo genera ejecutables para Windows.

No existe forma alguna de exportar el código a otras plataformas

fuera de Windows (al contrario que con los lenguajes .NET)

La sintaxis es bastante inflexible.

Los ejecutables generados son relativamente lentos.

Sólo permite el uso de funciones de librerías dinámicas (DLL) stdcall.

Para que los ejecutables que genera funcionen necesita una DLL

llamada MSVBVMxy.DLL: Microsoft Visual Basic Virtual Machine x.y

(versión). Provee todas las funciones y características

implementadas en el lenguaje.

Estos inconvenientes no afecta directamente al desarrollo del proyecto, la

elección de este lenguaje ha sido por las ventajas que ofrecía frente a otros

como era el caso de C o Programación Orientada a Objetos (POO).

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80

4. PROGRAMACIÓN DEL PLC

Para el desarrollo de la programación del PLC C200H-Alpha de Omron, se

han dividido las distintas funciones que debe controlar el propio PLC en

bloques, y cada bloque a su vez está compuesto por una o múltiples redes.

Primero se especificarán las características del PLC que se han tenido en

cuenta a la hora de programarlo. Después, en el siguiente apartado, se

especificarán los bloques que componen el código desarrollado.

4.1 Propiedades del PLC

4.1.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE PROGRAMACIÓN

A la hora de codificar un PLC, hay que tener en cuenta características

físicas como son el tamaño de palabra, rango de bits que ocupa cada espacio

de memoria, etc.

En la siguiente tabla2 se muestran estas características, elementales para

obtener un buen funcionamiento del PLC a la hora de su ejecución. Se

especifican los rangos de bits, el acrónimo ya la función de cada área de datos

del PLC.

2 tabla obtenida del libro Operation Manual de Omron del PLC C200H

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Sistema de control de planta de Cogeneración

81

Figura 28. Cuadro características programación PLC

4.1.2 ESTRUCTURA DE LOS DATOS

La información que se transmite al PLC, debe ser enviada en tramas de 16

bits como se muestra en la siguiente figura:

Figura 29. trama de bits Esta información será enviada en forma binaria, y una vez que se quiere

obtener la información de la señal, se deberá transformar en hexadecimal o

decimal, la información que se requiera en el bit correspondiente según la

aplicación.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

82

En el Operation Manual del PLC C200H de Omron, vienen especificados

los distintos valores que obtienen las distintas señales y datos que maneja el

PLC, en función de la instrucción que está ejecutando o al dato que está

procesando.

(mirar bibliografía para mayor referencias)

4.1.3 ETIQUETAS

Una de las funciones que facilita el lenguaje SysWin, es el poder utilizar

etiquetas para las direcciones de memoria que se vayan a emplear con

frecuencia a la hora de programar.

A la dirección se le asigna una serie de caracteres ASCII, que pueden

hacer alusión al dato que almacena ese espacio de memoria.

Figura 30. Configuración etiquetas

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Sistema de control de planta de Cogeneración

83

4.1.4 BLOQUES Y REDES

Se han programado un total de veinte bloques, los cuales se van a

especificar seguidamente, con sus respectivas redes y se mostrarán pequeños

fragmentos del código generado en algunas redes, como ejemplo del trabajo

realizado en la programación del PLC.

Bloque 1:Principal

1 red: carga del sistema

LD AR10.01

SYS 000 000 #2111

Bloque 2:Configuración de las tarjetas

27 redes: se han configurado todas las entradas analógicas

desde el rango 101 al 138.

OUT TR0

AND NOT 103.15

OUT TR1

CMP 103 #0FA0

AND 255.05 código de la tarjeta analógica 103

MOV #0FA0DM0103

LD TR1 AND 255.06

LD TR1

AND 255.07

OR LD

MOV 103 DM0103

LD TR0

AND 103.15

MOV #0000 DM0103

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Sistema de control de planta de Cogeneración

84

Bloque 3:Alarmas del grupo

40 redes: se han especificado todas las alarmas posibles que

pueden surgir en la instalación como pueden ser:

- sobrecarga o cortocircuito

- disparos de protección

- temporización de máxima tensión

- parada de emergencia

- alta temperatura agua de la caldera

- fallo de arranque

- baja presión en el aceite del motor

- sobrecarga en el PLC

- …

LD 000.07

OUT TR0

CMP DM0101 #0EAC

AND 255.05

TIM 044 #0050

LD TR0 código de alarma sobrecarga en PLC

AND TIM044

LD HR13.03

KEEP HR11.11

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Sistema de control de planta de

Cogeneración

85

Bloque 4:Alarmas de la red eléctrica

17 redes: se han indicado las alarmas que pueden provenir de la

red eléctrica, como por ejemplo fallo en uno de los trafos, disparo de

protección de relés, etc.

LD NOT 001.13

LD HR16.14

OR TIM007 disparo de las protecciones del relé 50

51

OR TIM008

KEEP HR16.02

Bloque 5:Alarmas auxiliares

26 redes: en este bloque se controlan las diferentes alarmas que

pueden surgir de elementos como son las bombas de la caldera, los

ventiladores, el flujo de la caldera, como el incendio del motor.

LD 011.02 incendio del motor

LD HR02.14

KEEP HR19.00

Bloque 6: Regulación grupo en isla por baja tensión de red

5 redes: la red principal en este bloque es la encargada de realizar la

conversión de (0-400) a (75-115).

LD 253.13 conversión de la tensión

DVB DM0107 #0064 DM0370

ADB DM0370 #004B DM0372

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Sistema de control de planta de

Cogeneración

86

Bloque 7: Condiciones

25 redes: indican las condiciones que se deben cumplir para actuar

de un modo u otro, según la acción que se acabe de realizar.

LD HR12.03

AND NOT 000.15 espera en reposo

AND NOT 000.00

OUT HR14.15

Bloque 8: Estados

13 redes: se especifican los estados en los que se puede encontrar

el motor generador. Estos son:

- reposo

- arranque

- ralenti

- sincronizado

- fallo de arranque

- carga

- fallo de sincronización

- vacío

- parada

LD HR14.10

LD HR12.01

OR HR12.02

OR HR12.03

OR HR12.04

LD HR12.08

LD NOT HR13.01

OR HR13.00

AND LD

OR LD

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Sistema de control de planta de Cogeneración

87

LD HR13.00

OR HR13.01

LD NOT 000.15

AND NOT 000.01

OR LD

AND LD

OR LD

LD HR12.02

OR HR12.04

LD HR12.05

AND NOT HR13.00

AND 000.07

OR LD

LD HR12.06

AND NOT HR14.08

OR LD

OR HR12.07

OR HR12.08

AND NOT 000.06

OR LD

OR HR00.06

LD HR12.09

AND HR14.11

KEEP HR12.09

Bloque 9: Load sharing

15 redes: se han programado redes de tipo valor de las potencias

exportadas e importadas en valor absoluto, bit del control de exportación, y el

reparto de carga que tiene el motor.

LD 011.04

LD 011.05 bit de control de exportación

KEEP HR00.10

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Sistema de control de planta de Cogeneración

88

Bloque 10: Salidas digitales

31 redes: se han configurado las salidas que manda el PLC a los distintos

componentes del sistema, como pueden ser las siguientes:

- arranque del grupo

- parada del grupo

- sincronización del motor

- marcha de los aeros

- funcionamiento de las bombas de la caldera

- …

LD HR03.06

LD 037.11

LD 037.10

AND HR18.07 marcha aero 3

OR LD

AND LD

AND NOT HR19.00

OUT 014.01

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Sistema de control de planta de Cogeneración

89

Bloque 11: Cambio de base para bombas caldera y

ventiladores sala

3 redes: asigna los nuevos valores a las bombas y los ventiladores base de

la sala.

base bomba caldera

D 253.13

OUT TR0

AND 040.00

LD TR0

AND HR18.07

OR LD

LD TR0

AND HR18.08

OR LD

DIFU 037.05

LD TR0

AND 037.15

OUT TR1

AND NOT

037.13

LD TR1

AND 037.13

KEEP 037.13

LD TR0

AND 037.13

TIM 055

#0030

AND TIM055

OUT 037.10

LD TR0

AND NOT

037.13

TIM 056

#0030

AND TIM056

OUT 037.11

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Sistema de control de planta de Cogeneración

90

Bloque 12: Regulación de aero MG1

30 redes: este bloque es el encargado de ajustar los parámetros al sistema

de refrigeración del motor generador. Controla los valores que le pasan los

controladores PID de los circuitos de HT y LT, pone en marcha los aeros

necesarios según la temperatura que alcance el motor, etc.

LD NOT HR04.01

OUT TR0

COLL DM0123 DM0750 DM0790

AND 255.03

OUT HR04.02 PID aero circuito HT

LD TR0

AND 255.04

OUT HR04.03

Bloque 13: Regulación válvula 3 vías circuito HT

6 redes: se ha programado la regulación de la válvula de 3 vías situada en

el circuito de Alta Temperatura (HT).

LD 253.13

OUT TR0

AND NOT 129.01 salida de PID de V3V

MOV DM0990 111

LD TR0

AND 129.01

MOV #0FFF111

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Sistema de control de planta de Cogeneración

91

Bloque 14: Regulación válvula 3 vías escape

9 redes: en este bloque se definen los distintos comportamientos que

puede tomar la válvula de 3 vías en función de la temperatura con la que llegue

el agua de retorno de los secaderos.

LD NOT HR07.01 PID de escape

OUT TR0

COLL DM0125 DM0550 DM0590

AND 255.03

OUT HR07.02

LD TR0

AND 255.04

OUT HR07.03

Bloque 15: Regulación ventilador gasoil

5 redes: indica las instrucciones necesarias para controlar el ventilador

situado en el circuito de gasoil de motor para evitar altas temperaturas del

motor generador.

LD 253.13 Marcha ventilador

OUT TR0

CMP DM0131 DM0203

AND 255.05

LD TR0

AND 255.06

OR LD

OUT TR1

LD TR1

KEEP HR07.15

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Sistema de control de planta de Cogeneración

92

Bloque 16: Horario

13 redes: se programan las horas de funcionamiento de la planta, en

función de los días de la semana, las horas y según la cantidad de Kw se

hayan exportado.

LD 040.06

OUT TR0

CMP DM0221

DM0460

AND 255.07

LD TR0

AND 255.06

OR LD

OUT 047.00

LD TR0

AND 255.05

OUT TR1

CMP DM0221

DM0461

AND 255.07

LD TR1

AND 255.06

OR LD

OUT 047.01

LD TR1

AND 255.05

OUT TR2

CMP DM0221

DM0462

AND 255.07

LD TR2

AND 255.06

OR LD

OUT 047.02

LD TR2

AND 255.05

OUT 047.03

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Sistema de control de planta de Cogeneración

93

Bloque 17: Contadores

33 redes: es uno de los bloques con mayor número de redes, y uno de los

más importantes. Es el encargado de llevar el control de los contadores de toda

la instalación de la Cogeneración: contador horas totales de funcionamiento del

motor, la cantidad de basura eléctrica que ha sido exportada, contador de los

litros de agua que temperaturas altas, contador del gasoil del motor, etc

.

LD 010.02 contador gasoil motor

@ADB DM0329 #0001 DM0329

Bloque 18: Pantalla táctil

9 redes: el PLC se encuentra en un armario que posee una pantalla táctil

en la puerta para poder tener información directamente del PLC. Por este

motivo, habrá que configurar las distintas instrucciones que le pueden llegar

desde la pantalla. Las funciones que se pueden realizar desde la pantalla táctil

son: cambiar hora al PLC, modificar los parámetros mediante una clave, y

visualizar los distintos interruptores.

LD 253.13 cambio de hora PLC

OUT TR0

CMP DM0800 #00D3

AND 255.05

LD TR0

AND 255.06

OR LD

OUT TR1

LD TR1

KEEP AR21.14

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94

Bloque 19: Módulo conversión

3 redes: convierte los caracteres ASCII en hexadecimal.

LD 253.13 ASCII a Hex

ADB DM0500 #0032 DM0505

ADB DM0510 #0032 DM0515

ADB DM0520 #0032 DM0525

ADB DM0530 #0032 DM0535

ADB DM0540 #0032 DM0545

ADB DM0550 #0032 DM0555

ADB DM0560 #0032 DM0565

Bloque 20: End

1 red: indica el fin de los bloques de definición del PLC

END

El resto de bloques e instrucciones que componen la programación del

PLC, están incluido en el programa del mismo que se podrá encontrar en el CD

adjuntos a la memoria en la contraportada.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

95

5. MANUAL USUARIO SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE

DATOS SCADA

El sistema que se ha desarrollado para monitorizar el proceso de control del

PLC, es un programa fácil de usar que no requiere ningún conocimiento sobre

informática previo a su uso.

Las pantallas que dispone el sistema son las siguientes:

� pantalla de inicio

� diagrama unifilar

� parámetros

� históricos de datos

� alarmas

� datos motor

� sinóptico

� rendimientos

� base de datos

En la parte de debajo de cada pantalla, hay un menú por el cuál se puede

acceder a las distintas pantallas existentes de una forma rápida y sencilla.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

96

Figura 31. Pantalla de inicio

Esta pantalla aparece cuando se ejecuta el programa. Es una simple

página de inicio en la que aparecen fotos de la empresa cliente. Se puede

personalizar según desee el usuario, añadiendo los anagramas de la empresa

u otros motivos.

En la parte inferior, tal como nos referíamos anteriormente, se encuentra el

menú por el que seleccionaremos la pantalla a la cual se quiere acceder.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

97

Figura 32. Modificación de parámetros

En esta pantalla, se pueden modificar los datos que vienen especificados.

Si se quiere acceder a más información sobre los distintos PID’s instalados en

la planta de Cogeneración, solamente hay que pulsar en el botón .

Además de los parámetros de motor y de los PID’s de regulación, se

pueden modificar datos referentes a la bomba de caldera y los gases de

escape.

A continuación mostramos las pantallas de información de los parámetros

más detalladamente:

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Sistema de control de planta de Cogeneración

98

1. PID regulación temperatura de entrada motor LT

Los parámetros que se muestran en la siguiente pantalla son los que

pueden ser modificados. También se pueden observar dos gráficas con la

variación del valor de los parámetros en tiempo real.

Figura 33. Regulación temperatura entrada motor LT

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Sistema de control de planta de Cogeneración

99

2. PID regulación temperatura de salida aeros HT

Los parámetros que se muestran en la siguiente pantalla son los que

pueden ser modificados. También se pueden observar dos gráficas con la

variación del valor de los parámetros en tiempo real.

Figura 34. Regulación temperatura de salida aeros HT

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Sistema de control de planta de Cogeneración

100

3. PID regulación de escape retorno de secaderos

Los parámetros que se muestran en la siguiente pantalla son los que

pueden ser modificados. También se pueden observar dos gráficas con la

variación del valor de los parámetros en tiempo real.

Figura 35. Regulación de escape de secaderos

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Sistema de control de planta de Cogeneración

101

4. PID regulación de la válvula v3v agua de camisas

Los parámetros que se muestran en la siguiente pantalla son los que

pueden ser modificados. También se pueden observar dos gráficas con la

variación del valor de los parámetros en tiempo real.

Figura 36. Regulación de la válvula v3v agua de camisas

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Sistema de control de planta de Cogeneración

102

Refrescar datos

Con esta acción obtenemos los datos de ese mismo instante manejados

por el PLC. Los datos de esta pantalla se actualizan automáticamente cada

cinco minutos. El refresco de datos de efectúa al pulsar .

Figura 37. Refrescar datos PLC

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Sistema de control de planta de Cogeneración

103

Impresión

Al pulsar obtenemos dos pantallas:

Figura 38. Impresoras disponibles

Se muestran las impresoras instaladas en el PC. A la hora de imprimir, el

sistema utilizará la que esté activada por defecto en el ordenador.

Al accionar el botón , saldrá la pantalla que se muestra a

continuación y se imprimirá el documento.

Figura 39. Imprimiendo documento

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Sistema de control de planta de Cogeneración

104

Obtención de Históricos

Figura 40. Histórico

La pantalla se divide en dos partes bien diferenciadas:

- en la parte superior, tenemos un listado de las distintas variables

que se representarán en el gráfico que se puede divisar en la

parte inferior de la pantalla. Se da la opción de seleccionar el mes

que se desea representar.

- en la parte inferior, se encuentra en gráfico con su

correspondiente leyenda que muestra los valores de la fecha

señalada en la parte superior de la ventana.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

105

Sinóptico

Figura 41. Sinóptico

En esta pantalla se puede visualizar del diagrama general de la planta de

Cogeneración. Se pueden observar las temperaturas más importantes, tanto

del circuito de agua como del circuito de escape de gases.

Al mismo tiempo, se pueden observar los datos de las bombas, aeros y de

la torre de refrigeración de la instalación.

Vemos que también tenemos la opción de imprimir, y que disponemos,

como en el resto de pantallas principales, el menú de navegación por la

aplicación.

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106

Alarmas

Figura 42. Alarmas

Esta pantalla también tiene dos apartados diferenciados.

En la parte superior, se muestran las alarmas que se han producido ese

mismo día.

En la parte inferior de la pantalla se gestionan las alarmas que se producen

en la instalación, almacenando en memoria la fecha y la hora exacta en la que

se produce la alarma.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

107

Si pulsamos el botón , accedemos a una pantalla como la

que se muestra seguidamente:

Figura 43. Histórico de alarmas

Muestra todo el histórico de alarmas que hay almacenado en memoria, y da

la posibilidad de imprimir el documento.

Para salir de esta pantalla, es suficiente con cerrar la ventana y volveremos

a la pantalla principal de alarmas.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

108

Datos del motor

Figura 44. Esquema del motor

En esta pantalla se informa de los datos relacionados con el motor

generador. Se pueden observar las diferentes temperaturas internas tanto del

motor como del circuito refrigerante del mismo.

Al igual que en pantallas mostradas anteriormente, se tiene la opción de

imprimir la pantalla con sus datos.

También se puede observar en la parte inferior el menú de la aplicación

para pasar a distintas pantallas.

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109

Si se pulsa al botón pasamos a la siguiente pantalla:

Figura 45. Parámetros del motor

Estos son los parámetros del motor que se pueden modificar desde esta

ventana. Una vez que se introduzcan los datos, se deberá pulsar el botón

validar para que sean efectivos.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

110

Rendimientos

Figura 46.Rendimientos

Esta es la pantalla más importante a la hora de evaluar los datos generados

por la instalación.

Se calcula el rendimiento eléctrico parcial de la planta en un determinado

periodo de tiempo, previamente indicado en la parte superior izquierda.

Se tiene una lectura de la energía generada por el grupo, la energía

eléctrica activa exportada e importada de la red, la energía térmica generada,

el gasóleo consumido y el rendimiento equivalente

Como en casos anteriores, también existe la probabilidad de imprimir el

documento, al igual que se encuentra disponible el menú de navegación.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

111

Gasoil

Figura 47. Gasoil

Se muestran los datos referentes al consumo diario del motor y del quemador de la caldera para tener un mejor control del gasto que se está

produciendo y poder prevenir fugas o averías del circuito.

Tenemos la opción de imprimir documento y en la parte baja se encuentra

situado el menú de navegación de la aplicación.

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112

Base de Datos (BBDD)

Figura 48. Base de datos (campos)

Los datos que se muestran en rendimientos pueden ser almacenados en

bases de datos Access para tener almacenados los distintos históricos de los

rendimientos.

Una vez introducidos aquí los datos y pulsando el botón los

datos van a parar a una tabla de datos como la que se muestra en las

siguientes hojas:

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Sistema de control de planta de Cogeneración

113

Tabla 6. Datos introducidos en la BBDD I

bbdd_cogeneracion

horas

funcionamiento

LI

horas

funcionamiento

LF

horas

funcionamiento

LP

e elec

generada LI

e elec

generada lf

e elec

generada

Lp

2943 3012 69 2993993 3064975 70982

0 3157 3157 0 3216713 3216713

3157 3272 115 3216713 3337905 121192

3273 3403 130 3338863 3475460 136597

3430 3520 117 3475460 3595759 120299

3520 4050 530 3595759 4164307 568548

4083 4623 540 4198104 4764499 566395

4623 5227 654 4764499 5421494 656995

5722 6007 730 5421749 6179679 758185

6007 6409 402 6179679 6610168 430489

6409 7088 679 6610168 7348183 738015

7088 7467 379 7348168 7739118 390950

7467 8036 569 7739122 8240466 501344

8036 8750 714 8240466 8868761 628295

8750 9447 697 8868761 9579787 711026

9447 10078 631 9579787 10235777 655990

10078 1079 713 10235777 10966414 730637

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Sistema de control de planta de Cogeneración

114

bbdd_cogeneracion

horas

funcionamiento

LI

horas

funcionamiento

LF

horas

funcionamiento

LP

e elec

generada LI

e elec

generada lf

e elec

generada

Lp

10971 11313 522 10966414 11513046 546635

11313 11909 596 11513046 12135866 640820

11909 12475 566 12153852 12768680 614828

0 13234 13234 0 13587009 1357009

13234 13598 364 13587009 13950789 363780

13598 14293 695 13950789 14684233 733533

14293 14977 684 14684310 1532972 639660

14977 15455 478 15323968 15752391 428423

15455 16195 740 15752395 16335387 582992

16195 16911 716 16335391 16973132 637741

16911 17650 739 16973132 17713670 740538

17650 18313 663 17713670 18388508 674838

18447 18820 373 18521400 1887716 366316

18820 19534 714 18887716 19546912 659196

19534 20239 705 19546900 20194036 647136

Tabla 7. Datos introducidos en la BBDD II

www.infoPLC.net

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Sistema de control de planta de Cogeneración

115

Tabla 8. Datos introducidos en la BBDD III

bbdd_cogeneracion

e elec

compañia

exportada LI

e elec

compañia

exportada LF

e elec

compañia

exportada LP

e elec

compañia

importada LI

e elec

compañia

importada LF

2721267 2775789 54522 164226 179649

0 2884413 2884413 0 204624

2884413 2977698 93285 204624 204954

2978307 3047019 68712 204960 205458

3047019 3112125 65106 205458 205716

3112125 3524304 412179 505716 206403

3550944 4023117 472173 206538 210372

4023117 4576674 553557 210342 213123

4576674 5220312 643639 213123 214626

5220312 5591394 371082 214626 215598

5591395 6215565 624201 215598 218001

6215580 6545685 330105 218001 218865

6545688 6975966 430278 218862 219483

6975966 7513722 537756 219483 220179

7513722 8116710 602988 880179 222159

8116710 8668143 551433 222159 225225

www.infoPLC.net

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Sistema de control de planta de Cogeneración

116

bbdd_cogeneracion

e elec

compañia

exportada LI

e elec

compañia

exportada LF

e elec

compañia

exportada LP

e elec

compañia

importada LI

e elec

compañia

importada LF

8668143 9278163 610020 225225 233655

9278163 6748227 470064 233655 238710

9748227 10284321 536094 238710 239961

10284306 10803825 513519 239961 241533

0 11495439 11495439 0 244818

11495439 11807034 311595 244818 246894

11807034 1243211 625077 246894 249909

12432103 12691116 529014 249909 251925

12961113 13338354 377241 251925 252525

13338357 13840740 502383 252525 252939

138407443 14378823 538080 252939 253773

14378823 14409879 31056 253773 288792

14409879 14411151 1272 288792 322119

14412810 14576355 163545 5325766 335496

14576355 15123810 547455 335496 352923

15123798 15663960 540162 352923 374658

Tabla 9. Datos introducidos en la BBDD IV

www.infoPLC.net

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Sistema de control de planta de Cogeneración

117

bbdd_cogeneracion

e elec

compañia

importada

LP

energia

termica LI

energia

termica LF

energia

termica LP

gasoleo

grupo LI

gasoleo

grupo LF

gasoleo

grupo LP

15462 1470236 1617536 147300 737797 755407 17610

204624 0 1873806 1873806 0 792638 792638

330 1873806 2054526 180720 792638 822412 29774

468 2054696 223156 176660 822651 856488 33837

258 2229966 2405606 175640 856488 886366 29878

687 2405606 256086 163480 886366 1027233 140867

3834 3824886 4003266 178380 1035604 1173240 137636

2751 4003266 4164576 161310 1173240 133302 160062

1053 4164576 4408046 243470 1333302 1516563 183261

972 4408046 4620056 212012 1516553 1621462 104899

2403 4620056 4789886 169830 1621462 1803065 181603

861 4789886 4900326 110440 1803060 1900172 97112

621 4900326 4959026 58700 1900174 2024694 124520

696 4959026 5016106 57080 2024694 2179274 154580

1980 5016106 5108766 92660 2179274 2352843 173569

3066 5108766 5279756 170990 2352843 2514013 161170

3066 5108766 5279756 170990 2352843 2514013 161170

www.infoPLC.net

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Sistema de control de planta de Cogeneración

118

bbdd_cogeneracion

e elec

compañia

importada

LP

energia

termica LI

energia

termica LF

energia

termica LP

gasoleo

grupo LI

gasoleo

grupo LF

gasoleo

grupo LP

8430 5279756 5477506 197750 2154013 2692337 178324

5055 5477506 5674526 197020 2692337 2824708 132371

1251 5674526 5841126 166600 2824708 2883699 58991

1572 5841116 6021966 180850 2883699 3013208 129509

244818 0 6206756 6206756 0 3217694 3217694

2076 6206756 6397286 190535 3217694 3307453 89759

3015 6397286 6541106 143280 3307453 3490507 183054

2016 6541106 6589436 48330 3490503 3652057 161554

600 6589436 6652846 63410 3652057 3755261 103204

414 6652846 6657516 4670 3755263 3902821 147558

834 6657516 6657876 360 3902821 4044618 141797

35019 6657876 6657986 110 4044618 4207647 163029

33327 6657986 6658026 40 4207647 4348901 141254

7089 7460446 7620156 159710 4375193 4465135 89942

17427 7620156 7769076 148920 4465135 4626542 161407

22035 7769066 7868536 99470 4626540 4785201 158661

Tabla 10. Más datos introducidos en la BBDD

www.infoPLC.net

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Sistema de control de planta de Cogeneración

119

bbdd_cogeneracion

gasoleo

caldera LI

gasoleo

caldera LF

gasoleo

caldera LP

gasoleo

total LP

rto

equivalente

LP

fecha

total

horas

func

total elec

generada

total elec

cia expor

115461 136897 21406 39016 35 01/11/2003 3013 3065789 2776551

0 162303 162303 954941 47 01/12/2003 3188 3249611 2908647

162303 188285 25982 55756 38 01/01/2004 3300 3366718 2993109

188285 211146 22861 56698 41 01/02/2004 3421 3484216 3051840

210936 236637 25701 55579 37 01/03/2004 3542 3600144 3114789

236637 149253 12616 153483 45 01/04/2004 4067 4183623 3540072

448217 456642 8425 146061 48 01/05/2004 4634 4777235 4033800

456642 462080 5438 165500 48 01/06/2004 5382 5526609 4666149

462080 473395 11615 194576 49 01/07/2004 6040 6212659 5247714

473395 492135 18740 133639 47 01/08/2004 6430 6632086 5609994

492165 497157 5022 186652 47 01/09/2004 7183 7450326 6301146

497157 503935 6778 103890 46 01/10/2004 7477 7748570 6554049

503935 506104 2169 126689 45 01/11/2004 8171 8359626 7086087

506104 506105 1 154581 45 01/12/2004 9024 9139245 7741827

506105 506105 0 173659 47 01/01/2005 9504 9637421 8165118

506105 515256 9151 170321 47 01/02/2005 10370 10541678 8927838

515256 526527 11271 189595 47 01/03/2005 10877 11054101 9350703

526527 540673 14146 146517 47 01/04/2005 11654 11877410 10058022

540673 552369 11696 70687 134 01/05/2005 12008 12259509 10377639

www.infoPLC.net

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Sistema de control de planta de Cogeneración

120

bbdd_cogeneracion

gasoleo

caldera LI

gasoleo

caldera LF

gasoleo

caldera LP

gasoleo

total LP

rto

equivalente

LP

fecha

total

horas

func

total elec

generada

total elec

cia expor

552369 554151 1782 131291 60 01/06/2005 12685 12987169 10988814

0 554445 554445 3772139 48 01/07/2005 13234 13587009 11495439

554445 571895 17450 107209 46 01/08/2005 13805 1416914 11994369

541895 573395 1500 18455 47 01/09/2005 14334 14721000 12463194

573395 574035 640 132194 44 01/10/2005 15033 15379299 13006158

574035 583913 9878 113082 43 01/11/2005 15542 15822119 13403112

583913 583913 0 147558 42 01/12/2005 16214 16352753 13854813

583913 583913 0 141797 48 01/01/2006 16923 16984649 14388615

583913 583913 0 163029 48 01/02/2006 17912 17981205 14410326

583913 584186 273 141527 51 01/03/2006 18328 18403626 14411181

674888 692038 17150 107092 44 01/04/2006 18879 18940648 14623572

692038 697016 4978 166385 47 01/05/2006 19543 19555508 15131136

697016 697623 607 159268 47 01/06/2006 20703 20664860 16067397

Tabla 11. Información introducida en a BBDD bbdd_cogeneracion

total elec cia

impor

total e

termica

total

gasoil grupo

total

gasoil caldera

total

gasoil total

total

rto

179649 1622766 755611 137668 893279 47

204771 1920776 800706 169401 970107 47

www.infoPLC.net

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Sistema de control de planta de Cogeneración

121

bbdd_cogeneracion

total elec cia

impor

total e

termica

total

gasoil grupo

total

gasoil caldera

total

gasoil total

total

rto

205029 2089456 829574 190834 1020381 46

205470 223506 858673 211793 1070466 46

205716 2420116 887469 238738 1126207 46

206436 2579376 1032030 250772 1282802 46

210399 4005616 1176314 456652 1632956 44

213246 4666149 135867 462409 1820976 44

214665 4434886 1524633 476428 2001021 45

215682 4635816 1626817 493741 2120558 45

218316 4814316 1828420 498089 2326509 45

218892 4901996 1902494 504102 2406596 45

219525 4961436 2053986 506105 2560091 45

220959 5052856 2245180 506105 2751285 45

222327 5113186 2364020 506105 2873125 45

227862 5359896 2589065 519397 3108462 45

234993 5505756 2713517 528342 3240186 45

239055 5773976 2872620 548737 3421357 46

240090 5869156 2888975 553570 3442545 48

242418 6062116 3068141 554154 3622292 48

www.infoPLC.net

Page 130: UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS - infoPLC

Sistema de control de planta de Cogeneración

122

bbdd_cogeneracion

total elec cia

impor

total e

termica

total

gasoil grupo

total

gasoil caldera

total

gasoil total

total

rto

244818 6269416 3217695 562333 3781250 48

247822 6447316 3362139 571896 3934035 48

250014 6544016 3499785 573396 4073181 48

252048 6602336 3665982 574119 4240101 47

252546 6652866 3772228 583913 4356141 47

252966 6657516 3906556 583913 4490469 47

253782 6657876 4047184 583913 4631097 47

302064 6657996 4264315 584186 4848501 47

322830 6658106 4351899 584189 4936085 47

337617 7632016 4478169 692350 5170519 47

353196 7771256 4628647 697119 5325766 47

392325 7921516 4899719 697623 5597342 47

Tabla 12. Información de la BBDD

www.infoPLC.net

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Sistema de control de planta de Cogeneración

123

Todas las tablas mostradas anteriormente, pertenecen a una misma que,

para su mejor visión en este proyecto, ha sido fragmentada en varias hojas.

También se pueden modificar los datos ya existentes o, incluso borrarlos de

la tabla de la base de datos, pulsando en los botones respectivos:

Para salir de esta ventana se pulsa el botón y aparecerá

la ventan de inicio de la aplicación.

Si hubiera algún problema con la conexión de la base de datos a la

aplicación, se pueden introducir los datos directamente mediante la

herramienta Access.

www.infoPLC.net

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Sistema de control de planta de Cogeneración

124

Acerca de…

Figura 49. Acerca de…

En esta pantalla se muestran los nombres de la autora y del director del

proyecto.

Se puede acceder a esta pantalla desde cualquier otra pantalla principal

anteriormente ya explicada, sólo es necesario pulsar la opción del menú de

navegación.

www.infoPLC.net

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Sistema de control de planta de Cogeneración

125

6. INSTALACIÓN Y EJECUCIÓN

Se necesitan tener instalados los siguientes componentes:

� SysWin 3.4

� Microsoft Visual Basic 6.0 con todas sus librerías correspondientes

� Microsoft Office Excel 2003

� Microsoft Office Access 2003

Todas estas herramientas tienen sus asistentes de instalación que dirigen,

paso a paso, como se debe realizar la instalación de los programas.

La ejecución es muy sencilla:

PLC

Este programa, no deberá ejecutarse salvo algún problema que surja con el

PLC, y lo debe realizar un experto.

Ejecute el programa con su icono correspondiente:

Figura 50. Icono SysWin

www.infoPLC.net

Page 134: UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS - infoPLC

Sistema de control de planta de Cogeneración

126

Una vez abierto pulse el botón de la barra de herramientas el icono y

le aparecerá la siguiente pantalla:

Figura 51. Ventana de abrir proyecto

Seleccione el archivo .swp que desea abrir y acepte.

Sistema SCADA

Sólo hay que ejecutar el fichero .exe y accederemos a la

pantalla principal del sistema SCADA.

Si se quiere acceder a la base de datos Access, hay que ejecutar el archivo

y accederemos a la aplicación Access.

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127

CONCLUSIONES

Ya una vez finalizado el trabajo que lleva la realización de este proyecto, se

pueden sacar una serie de conclusiones que se van a exponer a continuación:

Objetivos cumplidos

Se marcaron como objetivos la programación de un PLC y el desarrollo de

un sistema SCADA. Se han cumplido satisfactoriamente, quedando una

aplicación de adquisición de datos de fácil manejo y comprensión, al igual que

el esquema de los bloques desarrollados para la programación del autómata.

Desarrollo del proyecto

Ha sido un proyecto bastante duro por la cantidad de trabajo que ha

acarreado. Al tratarse de automatizar un sistema de control de un proceso

industrial, se han tenido que estudiar muchos aspectos industriales que no se

habían visto a lo largo de la carrera de Informática.

Se han tenido que marcar muy bien las limitaciones del proyecto debido a

las dimensiones que tiene. Estamos hablando de una infraestructura que

comprende desde una obra civil de grandes dimensiones, aunque la planta de

Cogeneración sea de pequeñas magnitudes, y mucho trabajo de Ingeniería

Industrial e Informática.

Durante el desarrollo del proyecto, se han adquirido una gran cantidad de

conocimientos nuevos referente a temas tanto industriales como informáticos.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

128

Ampliaciones futuras a la aplicación desarrollada

Al hablar de ampliaciones, nos tenemos que centrar principalmente en el

sistema de adquisición de datos.

El PLC podría ampliarse, estableciendo comunicación con otros PLC’s

dentro de una instalación industrial de Cogeneración de mayores dimensiones,

pero habría que estudiar los cambios que hubiera en la planta y que elementos

serían comunes a la ya diseñada en este proyecto.

Referente a la aplicación SCADA, se podría implantar la comunicación a

través de MODEM para tener acceso remoto a los datos de la planta de

Cogeneración.

Proyectos futuros

El campo de la Cogeneración está en plano auge hoy en día con todas las

políticas de Energías Renovables que se están aplicando en la mayoría de

países.

Un campo interesante en el que, una vez habiendo realizado este proyecto

y habiendo ciertos conocimientos sobre el tema de Cogeneración, es el empleo

de biomasa como combustible para la combustión de la Planta de

Cogeneración.

Es un terreno que en España se debe explotar más, (estamos hablando de

cantidades mínimas de instalaciones con este tipo de combustible), y podría

ser de gran interés para proyectos futuros.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

129

PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO

En el siguiente diagrama, se muestra el conjunto de paquetes que

comprende el desarrollo de este proyecto:

Figura 52. EDT proyecto

Para tener una mayor organización el la realización del proyecto, a

continuación, se muestran las tablas con las distintas estimaciones en horas

del trabajo que se debe desarrollar en cada paquete.

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130

Estimación horas de trabajo por paquete

Tabla 13. Estimación horas de trabajo por paquete

identificador WP -1

nombre Lanzamiento del proyecto

Duración 1 semana

resultado 01 – PGP – 01.01 plan de gestión

01 – DPA – 01 descripción de los participantes

01 – DL – 01 documento de lanzamiento

01 – MRES – 01 matriz de responsabilidades

01 – RP – 01 reglas del proyecto

01 – ARL – 00 acta de reunión de lanzamiento

predecesores ---

recursos Todos los componentes del grupo de proyecto

Criterio de

finalización

Tener redactado un acta de reunión

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Sistema de control de planta de Cogeneración

131

identificador WP 00

nombre Gestión del proyecto

Duración 9 meses

resultado Realizar las modificaciones oportunas según

periodo en 01 – PGP – xxx plan de gestión

predecesores WP -1

recursos Jefe de proyecto

Criterio de finalización Finalización del proyecto

identificador WP 01.01

nombre Definición variables y ajuste del valor

Duración 1 mes y 15 días

resultado 01 – DVS – 01.01 documento especificando

todas y cada una de las variables del sistema

con sus valores y lugares de ubicación

predecesores WP -1

recursos analista

Criterio de finalización Aprobación del jefe de proyecto y analista

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Sistema de control de planta de Cogeneración

132

identificador WP 01.02

nombre Desarrollo diagramas relé

Duración 2 meses

resultado Desarrollo diagramas relé de tarjetas,

Controladores, alarmas, etc.

predecesores WP 01.01

recursos analista

Criterio de finalización Aprobación del jefe de proyecto y analista

identificador WP 01.03.01

nombre Programación PLC

Duración 2 meses y 15 días

resultado 01 – MDPPLC – 01 Manual del desarrollo del

programa

y forma de uso

PLC programado

predecesores WP 01.01,WP 01.02

recursos programador

Criterio de finalización Aprobación del jefe de proyecto y programador

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Sistema de control de planta de Cogeneración

133

identificador WP 01.03.02

nombre Programación Sistema de adquisición de datos

Duración 2 meses

resultado 01 – MDPSAD – 01 Manual del desarrollo

del programa y forma de uso

Sistema de adquisición de datos programado

predecesores WP 01.01,WP 01.02

recursos programador

Criterio de finalización Aprobación del jefe de proyecto y programador

identificador WP 01.04

nombre Aprobación del cliente

Duración 1 día

resultado 01 – AR – 01 acta de reunión

01 – DFA – 01 documento formal con la

aceptación del cliente

predecesores WP01.01,WP01.02,WP01.03

recursos Jefe de proyecto y cliente

Criterio de finalización Tener aceptación del cliente para continuar

con el proyecto

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Sistema de control de planta de Cogeneración

134

identificador WP 02.01

nombre Instalación elementos industriales

Duración 1 mes

resultado 01 – DEEI – 01 documento especificación

de los elementos instalados

predecesores WP -1

recursos 3 técnicos

Criterio de finalización Aprobación del jefe de proyecto y técnicos

identificador WP 02.02

nombre Instalación PC’s

Duración 3 días

resultado 01 – DEEI – 02 documento especificación

de los elementos instalados

predecesores WP 02.01

recursos técnico

Criterio de finalización Aprobación del jefe de proyecto y técnicos

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135

identificador WP 02.03

nombre Instalación Sw

Duración 1 semana

resultado 01 – DESW – 02 documento especificación

del software instalado

predecesores WP 01.03.01, WP 01.03.02

recursos programador

Criterio de finalización Aprobación del jefe de proyecto y programador

identificador WP 02.04

nombre Aprobación del cliente

Duración 1 día

resultado 01 – AR – 02 acta de reunión

01 – DFA – 02 documento formal con la

aceptación del cliente

predecesores WP02.01,WP02.02,WP02.03

recursos Jefe de proyecto y cliente

Criterio de finalización Tener aceptación del cliente para continuar

con el proyecto

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136

identificador WP 03.01

nombre Pruebas del sistema

Duración 1 mes

resultado Desarrollo de pruebas de validación,

verificación

y corrección de posibles fallos y errores

durante

la puesta en marcha del sistema

predecesores WP 01, WP 02

recursos Jefe de proyecto, analista, programador

Criterio de finalización Aprobación del jefe de proyecto, analista y

programador

identificador WP 03.02

Nombre Aprobación del cliente

Duración 1 día

resultado 01 – AR – 03 acta de reunión

01 – DFA – 03 documento formal con la

aceptación del cliente

predecesores WP03.01,WP03.02

recursos Jefe de proyecto y cliente

Criterio de finalización Tener aceptación del cliente para continuar

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Sistema de control de planta de Cogeneración

137

Teniendo en cuenta que se está realizando un proyecto de fin de carrera

(aunque se cuenta con la instalación técnica de los elementos industriales), las

previsiones son de 9 - 10 meses aproximadamente de trabajo con una cantidad

aproximada de 350 horas.

Plan de asignación

Para el siguiente esquema, se emplea mes como unidad de medida de

trabajo. A continuación mostramos un esquema con los meses que

corresponden a cada paquete de trabajo, se indica el número del mes de su

ejecución.

Figura 53. Plan de asignación

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Sistema de control de planta de Cogeneración

138

El proyecto comienza en Octubre ’05 y se finaliza en Julio ’06, y ha seguido

el siguiente progreso:

Figura 54. Planificación del proyecto

Error!

Continuando con la asignación de personal, tenemos las siguientes

funciones:

Jefe de Proyecto

Analista

Programador

Técnico

Las horas que se necesitan de personal según el paquete de trabajo, se

detallan a continuación:

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Sistema de control de planta de Cogeneración

139

Tabla 14. Horas de personal necesarias

WP Jefe proyecto

Analista Programador Técnico

-1 4 1 1 1

00 20 20 20 5

01.01 10 20 -- --

01.02 3 30 -- --

01.03.01 3 5 50 --

01.03.02 3 15 70 --

01.04 1 -- -- --

02.01 -- 6 -- 1080

02.02 -- 2 -- 8

02.03 -- 2 2 2

02.04 1 -- -- --

03.01 2 5 10 6

03.02 8 -- -- --

04 2 1 1 1

Como se ha mencionado con anterioridad, las horas de trabajo del técnico,

no se van a contabilizar, debido a que pertenecen principalmente a la

instalación de los elementos industriales, y no se contabiliza para la

planificación del desarrollo del sistema de control.

Sumando todas las horas tanto de jefe de proyecto, analista y programador,

tenemos un total de 315 horas. Una planificación bastante buena, teniendo en

cuenta que debe dejarse un margen por posibles complicaciones durante la

elaboración del proyecto.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

140

VALORACIÓN ECONÓMICA

El presupuesto de un proyecto, es uno de los puntos principales en la

ejecución de un trabajo, y por tanto que se debe prestar atención, ya que es lo

que fundamentalmente pondrá ciertas limitaciones a la hora de desarrollar una

actividad.

En este punto se especifica el presupuesto de este proyecto, tal y como se

definiría en cualquier empresa. Los puntos en los que se divide el presupuesto

son los siguientes:

Personal

Los costes indicados en este punto, corresponden a gastos que están

asociados al personal implicado en el proyecto realizado.

Al estar trabajando en un proyecto de fin de carrera, el personal los

representa una única persona, que en función de la fase del proyecto

desarrollaría una u otra de las siguientes funciones:

Jefe de Proyecto

La función que debe realizar esta persona es estar en contacto con el

cliente durante toda la ejecución del proyecto, y de dirigir el trabajo que se debe

desempeñar para el desarrollo correcto del proyecto.

El porcentaje de trabajo que implica esta persona en el proyecto es de un

15%.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

141

Analista

La labor de tiene que efectuar este miembro de grupo del personal del

proyecto, es aportar los conocimientos técnicos que posee para poder cumplir

los distintos objetivos del proyecto.

También es el encargado de distribuir trabajo concreto y realizar las

funciones de control técnico (pruebas, implantación, ...).

Su dedicación en el proyecto es de un 35%.

Programador

Persona principal para el desarrollo del proyecto, ya que es la encargada

de realizar los programas según el diseño y las especificaciones plasmadas. Su

trabajo comprende un 50% del total del proyecto.

La elaboración del proyecto se ha realizado principalmente en Madrid, pero

han sido necesarios realizar desplazamientos a Burgos y Bilbao, por lo que las

tarifas del personal deben incluir las dietas, desplazamientos y alojos en los

destinos anteriormente mencionados.

Las tarifas correspondientes según el perfil son las siguientes:

- Jefe de Proyecto: 70 € / hora.

- Analista: 40 € / hora.

- Programador: 60 € / hora.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

142

Función % trabajo

realizado

Tiempo

Total

Tarifa Total

Jefe

Proyecto

15% 57 horas 70

€/hora

3.990,00

Analista 35% 108 horas 40

€/hora

4.320,00

Programador 50% 155 horas 60

€/hora

9.300,00

Total 17,610,00

Tabla 15. Presupuesto personal

Hardware

En este punto, se especifica el hardware utilizado para el desarrollo del

proyecto, y que el cliente empleará para la utilización de la aplicación

elaborada.

Además de la instalación de todos los elementos industriales necesarios,

los cuales no entran dentro del presupuesto de este proyecto, se requiere la

adquisición de los siguientes elementos:

equipo precio €

Plc Omron C200H-Alpha 2,763,20

PC escritorio 850,93

Total 3614,13

Tabla 16. Presupuesto Hardware

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Sistema de control de planta de Cogeneración

143

Las características del Pc son las siguientes:

o Procesador Intel® Pentium 4 524

1MB caché L2, 3.06 Ghz, 533 Mhz FSB

160 GB disco duro

1024 MB de memoria

Software

Aquí se hace referencia a los programas necesarios para poder ejecutar las

aplicaciones desarrolladas.

El software que se necesita es el siguiente:

Software precio €

SysWin 3.4 0

Visual Basic

Office 2003

581,36

605,89

Total 1187,25

Tabla 17. Presupuesto Software

El software necesario para la configuración de las tarjetas de comunicación,

así como otros elementos, no entran dentro del presupuesto.

La aplicación sólo funciona en Windows. Con la instalación del Pc, se

obtiene también las licencias y uso de Windows® XP Professional, por tanto

tampoco se computa.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

144

PRESUPUESTO TOTAL

presupuesto

personal 17610,00

hardware 3614,13

software 1187,25

total 22411,38

Tabla 18. Presupuesto Total

El presupuesto final es de 22411,38€, con el IVA incluido.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

145

BIBLIOGRAFÍA

[SANT04]: Santamaría Navarrete, Eduardo “Apuntes Control

Industrial” Universidad Pontificia Comillas Madrid 2004

[SANZ04]: Sanz Bobi, Miguel Ángel “Apuntes Ingeniería del

Conocimiento”, Universidad Pontificia Comillas Madrid

2004

[MUÑO05]: Muñoz García, Manuel “Apuntes Gestión de Proyectos

Informáticos” Universidad Pontificia Comillas Madrid 2005

[ARBO02]: Arboles, Sergio Navarro, Luis “Visual Basic 6 a fondo”

InforBook’s Ediciones Barcelona 2002

[OMRO05]: Omron “Operation Manual C200-Alpha” 2005

[OMRO00]: Omron “Syswin 3.4 Manual” 2000

[ELPA06]: Edición Digital del diario País

� Consultas Web:

www.aesa.net (Grupo Aesa)

www.cogeneracion.org

www.gva.es/impiva/servicios/publica/edicions/ahorener.html

www.endesa.es (Endesa)

www.mityc.es/Desarrollo/Seccion/EficienciaEnergetica/Cogener

acion (Ministerio de Industria, Turismo y Comercio)

www.ree.es (Red Eléctrica de España)

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Sistema de control de planta de Cogeneración

146

ANEXO I: PLAN ESTRATÉGICO DE AHORRO Y

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN ESPAÑA (2004 – 2015)

(PLAN DE ACCIÓN 2005-2007) (resumen)

El Consejo de Ministros ha aprobado el Plan de Acción 2005-2007 de la

Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012 el 8 de julio

de 2005.

Se estima que su puesta en marcha generará un ahorro de energía

primaria acumulado de doce millones de toneladas equivalentes de petróleo, el

equivalente al 8,5 por 100 del total del consumo de energía primaria del año

2004 y al 20 por 100 de las importaciones de petróleo en ese año, y una

reducción de emisiones de CO2 a la atmósfera de 32,5 millones de toneladas.

Por sectores, el mayor volumen de ahorro previsto como resultado de la

aplicación de las medidas contenidas se localiza en el Transporte: de los

ahorros anuales conseguidos una vez finalizado el período de vigencia del

Plan, del orden de 7.179 kilotoneladas equivalentes de petróleo (ktep), 3.156

corresponden a este sector (un 44 por 100 del total).

Por añadidura, el Plan de Acción contribuirá a la mejora de la

competitividad de la economía española al llevar aparejada la incorporación a

los procesos productivos de equipos tecnológicamente más avanzados que

posibilitan un mejor posicionamiento de nuestras empresas en los mercados

internacionales.

La Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012

aprobada en noviembre de 2003 no recogía una especificación pormenorizada

de las actuaciones concretas, los plazos, la responsabilidad de los diferentes

organismos públicos involucrados y la identificación de líneas de financiación y

partidas presupuestarias asociadas a cada caso. Por eso, ha sido preciso la

aprobación del Plan de Acción 2005-2007, que trata de resolver la indefinición

de la Estrategia.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

147

Se inventarían y concretan las actuaciones que deben ponerse en marcha

a corto y medio plazo en cada sector, detallando para ello objetivos, plazos,

recursos y responsabilidades, y evaluando, finalmente, los impactos globales

derivados de estas actuaciones.

Objetivos

Atendiendo a estos principios, se han definido cuatro objetivos del Plan de

Acción:

• Concretar las medidas y los instrumentos necesarios para el

lanzamiento de la Estrategia en cada sector.

• Definir líneas concretas de responsabilidad y colaboración entre los

organismos involucrados en su desarrollo, concretamente la

Administración General del Estado, las Comunidades Autónomas y las

Entidades Locales. En cada caso se especificarán los presupuestos y

costes públicos asociados.

• Planificar la puesta en marcha de las medidas, identificando las

formas de financiación, las necesidades presupuestarias, las

actuaciones prioritarias y el ritmo de puesta en práctica.

• Evaluar los ahorros de energía asociados, los costes y las

emisiones de CO2 evitadas para cada medida y para todo el Plan en

su conjunto.

Contenido del Plan de Acción 2005-2007

El Plan de Acción 2005-2007 centra sus esfuerzos en siete sectores,

especifica veinte medidas urgentes para cada uno de ellos y veintitrés medidas

adicionales para aumentar la reducción de gases de efecto invernadero. La

identificación de las medidas a poner en marcha en los diferentes sectores se

ha realizado conforme a criterios como el propio potencial de ahorro del sector

y el coste público y privado por tonelada equivalente de petróleo ahorrada.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

148

Las veinte medidas urgentes se realizan atendiendo a la complejidad

administrativa asociada a la medida o el grado de implicación de diferentes

Administraciones con distinto ámbito territorial en su ejecución, la viabilidad de

la medida en los plazos señalados y el valor de los ratios calculados de

inversión y apoyo público en términos relativos al volumen de energía

ahorrado.

Medidas específicas por sector

Las medidas específicas del Plan de Acción 2005-2007 en los siete

sectores son las siguientes:

• Industria:

Realización de auditorías energéticas, programas de ayudas públicas a

proyectos empresariales de eficiencia energética, etcétera.

[…] (no corresponden con el tema tratado en este proyecto)

• Transformación de la Energía:

Auditorias energéticas, desarrollo de potencial de

Cogeneración existente, etcétera. Respecto a los objetivos

planteados por la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética

2004-2012, el Plan de Acción amplía los relativos a la producción

de energía eléctrica mediante Cogeneración, de manera que

alcancen un total de 1150 MW a finales de 2007, 750 MW más

que los propuestos por la Estrategia de Ahorro y Eficiencia

Energética. Asimismo, se destinarán apoyos públicos para la

realización de 190 auditorías energéticas cubriendo el 75 por 100

del coste total y para realizar 100 estudios de viabilidad (al 75 por

100)

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Sistema de control de planta de Cogeneración

149

ANEXO II: PROTOCOLO DE KIOTO (resumen)

Los gobiernos acordaron en 1997 el Protocolo de Kioto del Convenio Marco

sobre Cambio Climático de la ONU (UNFCCC). El acuerdo ha entrado en vigor

sólo después de que 55 naciones que suman el 55% de las emisiones de

gases de efecto invernadero lo ha ratificado. En la actualidad 129 países, lo

han ratificado alcanzando el 61,6 % de las emisiones como indica el barómetro

de la UNFCCC

El objetivo del Protocolo de Kioto es conseguir reducir un 5,2% las

emisiones de gases de efecto invernadero globales sobre los niveles de 1990

para el periodo 208-2012. Este es el único mecanismo internacional para

empezar a hacer frente al cambio climático y minimizar sus impactos. Para ello

contiene objetivos legalmente obligatorios para que los países industrializados

reducan las emisiones de los 6 gases de efecto invernadero de origen humano

como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), además

de tres gases industriales fluorados: hidrofluorocarbonos (HFC),

perfluorocarbonos (PFC) y hexafluoruro de azufre

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Sistema de control de planta de Cogeneración

150

ANEXO III: DEFINICIÓN CENTRO DE

TRANSFORMACIÓN INTEMPERIE

CENTROS DE TRANSFORMACIÓN

MISIÓN.

La misión de un Centro de Transformación es reducir la tensión de media

tensión a niveles de utilización en baja tensión.

Las tensiones de generación de la energía eléctrica en las centrales oscila

entre 6 KV y 18 KV, tensiones que no son suficientes para su transporte a

grandes distancias donde suelen estar los centros de consumo. Estas

tensiones son elevadas a la salida de las centrales a valores superiores (132

KV, 220 KV y 380 KV,..) para que las pérdidas por efecto Joule sean los más

pequeñas posibles durante el transporte de la energía eléctrica desde allí a los

centros de consumo.

La tensión (20 KV, 66 KV,..) de las redes de distribución que alimentan los

centros de consumo necesita ser reducida a la tensión de utilización en BT que

es de 400/230 V, esto se realiza en los Centros de Transformación mediante un

transformador (Trafo de distribución).

Figura 55. Esquema de la misión de un centro de transformación

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Sistema de control de planta de Cogeneración

151

Figura 56. Esquema general del proceso de transformación de tensión

CONSTITUCIÓN BÁSICA

Un Centro de Transformación está constituido por:

- Celdas de entrada-salida (con seccionadores generalmente).

- Celda de protección (con seccionadores e interruptores con

fusibles).

- Celda del transformador.

- Embarrado de media tensión. Este debe cumplir una distancia

de seguridad entre una línea de embarrado y otra para evitar la atracción de

entre ellas produciendo un corto circuito.

- Cuadro de baja tensión (con equipo de medida, protección y

módulos de conexión)

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152

CLASIFICACIÓN DE LOS CENTROS DE TRANSFORMACIÓN

Según su

alimentación:

Alimentación en punta (solo una

línea de alimentación).

Alimentación en paso (anillo).

Según su

propiedad

CT de empresa.

CT de clientes.

Según su

emplazamiento

CT de intemperie

CT de interior (Superficie o

subterráneo)

Según su

acometida

Aérea

Subterránea

Tabla 19. Clasificación de los centros de transformación

CENTRO DE TRANSFORMACIÓN INTEMPERIE O AÉREOS.

Está constituido por un transformador de potencia no superior a

160KVA, protegido con fusibles y seccionadores, todo ello montado sobre

apoyo o apoyos. Se puede superar esta potencia si el trafo se instala sobre un

pórtico.

Se utiliza para:

- Zonas rurales.

- Suministros provisionales.

- Clientes aislados.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

153

Figura 57 CT Intemperie, vista frontal

Figura 58. CT intemperie, vista lateral

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Sistema de control de planta de Cogeneración

154

ANEXO IV: ENTREVISTAS CON EXPERTOS

ENTREVISTA CON EL DIRECTOR DE LA EMPRESA

MADERERA QUE HA INSTALADO UN PLANTA

COGENERADORA EN SU EMPRESA.

P- ¿Cuáles son las principales características de su empresa?

R- Se trata de una empresa maderera de tamaño medio, en la cual

tratamos pino insigne con una capacidad total en el parque de madera

aserrada secándose al natural estimada en unos 25.000 m3 y de los secaderos

de unos 1.500 m3/mes, repartidos en 9 cámaras. De este modo se dispone

permanentemente en stock todas las dimensiones requeridas por nuestros

clientes, realizándose las entregas de inmediato.

Los productos fabricados por nuestra empresa se utilizan en diversos

sectores tales como la fabricación de muebles, empanelados decorativos,

tarimas para suelos, construcción en general y embalaje.

P- ¿Por qué la empresa ha optado por instalar una planta de

Cogeneración?

R- La Cogeneración es un sistema que se puede aplicar en una

empresa que requiere consumir energía térmica (vapor, agua caliente,

gases calientes, etc.) y eléctrica, permitiendo hacer más eficiente la

producción conjunta de estas energías de acuerdo a las demandas

energéticas de sus procesos productivos. Esto permite obtener diversos

beneficios, entre los que destacan los económicos para la empresa que

decide instalar este tipo de sistemas y los energéticos y ambientales a

nivel nacional.

Los aserraderos por lo general funcionan en turno de 8 a 10 horas diarias, 5

a 6 días por semana.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

155

Un aserradero por lo general consta de dos o tres juegos de motores

generadores, donde una de las unidades es de reserva, además mantienen un

tanque de combustible para una o dos semanas de trabajo.

Empleando una planta cogeneradora tendremos un generador eléctrico

instalado en la empresa, que funcionará gracias a un motor diesel, el cuál

necesita agua para su refrigeramiento. Esa agua alcanzará una temperatura

muy alta que se empleará junto con los gases y humos producidos por el motor

diesel para el calentamiento de los secaderos.

De este modo ahorraremos costes en combustible para los distintos

motores de los secaderos y obtendremos energía eléctrica para el suministro

propio y si obtenemos excedentes eléctrico la podremos vender a la red

nacional eléctrica.

P- ¿Cómo llegó la empresa a la idea de poner una planta

cogeneradora en sus instalaciones?

R- Llevábamos tiempo buscando formas de ahorrar combustible, ya que

hoy en día con las continuas subidas del petróleo, el precio del producto final

que ofrecemos se vería afectado al igual que la producción. Tenemos un gran

número de secadores funcionando y mantener los depósitos de cada uno de

ellos lleno supondría un coste muy elevado, por tanto o bajábamos el ritmo de

producción o buscábamos nuevas formas de energía.

P- ¿Y por que una Cogeneración y no otro tipo de energía?

R- La Cogeneración es ya reconocida en prácticamente todos los sectores

industriales como una tecnología fiable, eficiente y rentable para sus procesos.

Viendo el tipo de proceso que nosotros llevamos a cabo, obtuvimos

información del tipo de instalación que requería esta forma de energía

renovable. Los primeros datos que obtuvimos fueron:

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Sistema de control de planta de Cogeneración

156

“Instalando una caldera de recuperación en el conducto de escape de una

turbina o motor, existente o nuevo, es posible producir vapor para el proceso de

la planta. Esto provocará un importante aumento en la eficiencia energética

total.

El vapor así producido puede usarse para calefacción, refrigeración (con

enfriadores por absorción) o para generar energía adicional (turbina de vapor

en Ciclo Combinado).

Es decir, si actualmente Usted toma por un lado energía de la red y por otro

lado utiliza calor producido en una caldera, podrá obtener grandes ahorros

anuales reemplazando ambas fuentes por un sistema único de Cogeneración.”

Claro que no todo es tan bonito como a veces nos pintan las cosas, y

esta decisión requiere unas inversiones de grandes cantidades de dinero y

había que informarse bien y obtener distintos estudios para ver si era viable

para nuestra empresa.

P- ¿Y esos estudios los realizó su propia empresa?

R- No, tuvimos asesores externos y especializados en este campo para

realizar los estudios de viabilidad que le he mencionado anteriormente. Hoy en

día hay grandes empresas que se dedican a este tipo de estudios, y las

distintas políticas medioambientales llevadas a cabo por distintas

organizaciones mundiales y nacionales están promoviendo el uso de las

energías renovables.

P- Por tanto ya están involucrados en una estrategia a largo plazo…

R- Bueno, se requiere tiempo hasta que la planta esté en pleno

funcionamiento, pero esperamos tener buenos resultados al poco de ponerla

en marcha. Digamos que lo dejamos en una estrategia a medio plazo…

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Sistema de control de planta de Cogeneración

157

P- ¿No le parece bastante arriesgado viendo los distintos cambios

que está sufriendo hoy en día el petróleo, el descenso del valor del dólar,

etc.?

R- Como usted bien ha dicho, es una estrategia arriesgada. Dentro del

sector maderero, ya hay compañías que tienen implantadas plantas

cogeneradoras y han visto como sus costes han ido reduciéndose

paulatinamente a la vez que obtenían beneficios de la venta de electricidad que

producían de más y que la compañía eléctrica les compraba.

Dentro de los negocios hay que correr riesgos, nuestros competidores han

obtenido esa pequeña ventaja respecto a nosotros. Por este motivo, nuestra

empresa quiere instalar una planta cogeneradora con un sistema de gestión y

control innovador que nos permita obtener mayores beneficios que nuestros

competidores.

P- Por tanto usted ve en el proyecto que se desarrolle para su

planta cogeneradora la ventaja competitiva respecto a las otras empresas

del sector. ¿Qué decisiones ve usted que el proyecto debe tomar para

obtener esa ventaja?

R- Lo que estamos buscando en un proyecto que tenga los conocimientos

adecuados para poder saber actuar en todo momento.

El proyecto controlará todo el proceso de secado de la madera y sabrá en

todo momento la cantidad de energía que requiere la empresa para realizar el

trabajo del día y la energía eléctrica sobrante deberá pasar al fluido de la

compañía eléctrica para el abastecimiento de la población.

P- ¿cree usted que el proyecto es la mejor solución para gestionar

la planta cogeneradora?

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Sistema de control de planta de Cogeneración

158

R- Lo que queremos en nuestra empresa en estos momentos, es ahorrar

costes para poder obtener un mayor beneficio. La planta de Cogeneración nos

va a ayudar a reducir los costes de combustible para los secaderos y a su vez

obtener energía eléctrica para consumo propio y posible venta.

Con el proyecto, no se necesitará personal cualificado para el control y

gestión de la planta. Este sistema, según las características del momento,

sabrá gestionar y realizar las operaciones apropiadas para el funcionamiento

óptimo de la planta.

De este modo no sólo la planta trabajará de una forma eficaz y rápida, sino

que nos ahorraremos la mano de obra.

P- Para finalizar la entrevista, ¿en cuánto tiempo quiere que tanto la

instalación y el sistema estén totalmente implantados?

R- Estamos barajando la posibilidad de ponerla en funcionamiento en un

plazo de 6 meses aproximadamente.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

159

ENTREVISTA CON UN EXPERTO EN CICLOS DE SECADO DE

LA MADERA

P- ¿En qué consiste exactamente el proceso de secado de la

madera?

R- El secado de la madera es un proceso imprescindible para lograr la

calidad de esta en diferentes usos, principalmente en la fabricación de

muebles. La madera al momento de serrarla por primera vez contiene hasta un

66% de humedad, por lo tanto su transformación en un material de

construcción consiste principalmente en eliminar su humedad a través del

secado.

A pesar de sus cualidades positivas, la madera presenta algunos aspectos

negativos, como la durabilidad, la deformación debido a la fluctuación de

niveles de humedad y la susceptibilidad al ataque de hongos e insectos. En

estos problemas influye significativamente el proceso de secado, por lo que se

requiere que este se realice con el rigor necesario.

El secado de la madera resulta tan importante que debe realizarse, incluso

si para ello fuera necesario el uso de combustibles u otros recursos energéticos

convencionales. Pero el proceso para secar toda la madera necesaria de una

empresa con unas dimensiones considerables supondría el empleo de energía

térmica.

P- ¿Por qué no se realiza un secado natural?

R- El secado natural de la madera no responde a la dinámica de su

necesidad, ya que se requieren largos períodos (meses y a veces años) para

que el secado se efectúe hasta el contenido de humedad requerido.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

160

Este método utilizaría también grandes extensiones de terreno para el

proceso de secado y, lo más concluyente, en aquellos lugares donde se

emplea solamente el secado natural, en ciertas calidades de la madera es

inapropiada para su uso posterior.

P- ¿Por qué la madera suele requerir el proceso de secado artificial?

R- En el ámbito de las exportaciones lo que se vende, en general, es la

madera seca, tanto por razones sanitarias como de calidad del producto.

El secado industrial con respecto al natural permite un mejor manejo

financiero producto de una mayor rotación y bajos stocks. Es más rápido, se

realiza en horas o a lo sumo en días; en cambio, el natural es lento. Esta

rapidez permite planificarse y comprometer volúmenes con los clientes.

Además, no se ve afectado por las condiciones climáticas ya que se realiza en

un ambiente controlado.

En términos de costos hay ahorros porque el espacio para el manejo de la

madera disminuye y al secar la madera se elimina agua. La madera es más

ligera, pudiendo bajar los gastos en transporte. Por ejemplo, un camión

transporta 25 m³ de madera verde, y en el caso de la seca, puede llegar a 55

m³.

Uno de los beneficios más importantes del secado de madera es el control

de hongos. El secado reduce la probabilidad de ataque de insectos, la

aparición de moho y manchas y el deterioro durante el almacenamiento y uso

de la madera. Los hongos y termitas no pueden crecer en maderas cuyo

contenido de humedad es inferior al 20%.

Actualmente hay presiones para evitar el uso de químicos en el control de

plagas, y el secado a ciertas temperaturas controla la aparición de nematodos

u hongos. Esto facilita la exportación, ya que algunos países, como China,

exigen tratamiento de calor para evitar los nematodos.

También se mejora la estabilidad dimensional, las propiedades físicas y

mecánicas y las condiciones de trabajo de la madera y se transforma en un

producto de mayor gama de usos.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

161

No obstante, para acceder a esta tecnología es necesario invertir. Se

necesita evaluar cuidadosamente los diferentes aspectos involucrados en el

secado antes de realizar una inversión.

La tendencia actual del sector, al igual que en otras áreas, apunta a que es

un muy buen negocio invertir en tecnología para obtener altas calidades y

producciones a bajos costos. También es importante elegir adecuadamente el

tipo, el tamaño y la cantidad de secaderos para los requerimientos proyectados

en un mediano plazo, aunque en un comienzo se realice sólo una inversión

parcial. Los beneficios económicos que reporta el secado son evidentes.

P- ¿Cuál sería una forma apropiada para ahorrar costes a la

empresa en el proceso de secado?

R- Un método más económico desde el punto de vista energético es el

uso de desperdicios de la madera como combustible, aunque esto es factible

en aserraderos y no procede generalmente en el secado de madera de

importación ni en las fábricas de muebles y otros artículos de madera. Este

método tiene además la desventaja de conllevar gastos de inversión muy altos,

tanto en la obra civil como en el equipamiento necesario.

Hoy en día las empresas madereras están llevando a cabo inversiones

en plantas cogeneradoras, las cuales están generando beneficios y ahorros en

combustible a la empresa. Aunque también requieren grandes inversiones de

dinero.

P- Si usted fuera director de una empresa, la cual se está

planteando utilizar uno de los métodos anteriores para ahorrar costes de

producción a su empresa, ¿por cuál se decantaría?

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Sistema de control de planta de Cogeneración

162

R- Es más caro el proceso de la combustión de los desperdicios de la

madera que el empleo de la Cogeneración. Para que los desperdicios se

puedan quemar para la obtención de energía, deben estar completamente

secos. Por lo que tendrían que pasar por un proceso de secado, y las

instalaciones requeridas para todo el proceso de combustión, como he

comentado anteriormente, son más caras.

P- ¿Pero que ocurre con el precio actual del petróleo?

R- Sí que es verdad que no parece ser rentable a priori utilizar motores que

requieran el empleo de algún derivado del petróleo para su funcionamiento.

Pero también es verdad que hoy en día el secado industrial o artificial de la

madera es un tema estratégico para las empresas ya que los usos actuales de

la madera verde son reducidos.

Las cifras así lo demuestran: de cada diez pedidos o productos nuevos,

ocho son solicitados secos.

Por eso, la tendencia actual del sector maderero es aumentar el uso de

este procedimiento.

P- Resumiendo un poco lo tratado anteriormente, una forma óptima

de ahorro de costes de producción para una empresa maderera a la hora

de realizar el proceso de secado, el cuál es sumamente importante, sería

instalando una planta de Cogeneración. ¿Pero ésta debería ser controlada

de alguna forma en particular?

R- El proceso el secado debe estar controlado en todo momento. Según la

madera que se encuentre en la cámara del secadero en cada momento,

requiere una humedad distinta. La humedad final depende del uso y aplicación.

Por ejemplo, para el mercado de puertas, molduras y muebles, la humedad

final es de 8% a 9% en promedio. Para el mercado nacional el promedio es

entre 10% a 12%. También las exigencias de deformación de la madera como

las de color son más relevantes para penetrar en nuevos segmentos del

mercado.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

163

Además de las diferentes opciones de secado industrial disponibles,

también es importante tomar en cuenta aspectos asociados a la madera como

el espesor, el contenido de humedad inicial y final esperado, velocidad y

tensiones de crecimiento, tipo de suelo, componente de madera juvenil y

esquema de corte en aserradero, entre otras, obligan y comprometen la

necesidad de disponer de un mayor conocimiento tanto de tecnologías como

de procesos y tratamientos que permitan alcanzar un mayor grado de

certidumbre en el aseguramiento de la calidad del producto final del secado, y

de esta manera poder elegir, para cada caso, la tecnología, el equipo y el

programa más adecuados a los propósitos del cliente, con la mayor

productividad y rentabilidad en la operación.

P- ¿Debería haber un tipo de programa de gestión y control

específico para los procesos de cada producto final?

R- Si pudiera haber un programa capaz de controlar cada proceso y

saber que debe realizar según unos parámetros dados sería correcto.

P- ¿Por qué no optar por un sistema automatizado para el control y

gestión de la planta cogeneradora que suministre la energía necesaria a

los secaderos?

R- Perdone, ¿me podría explicar en que consiste un sistema de control?

P- Un Sistema de control automatizado, o también se puede

considerar un sistema experto, es aquel capaz de almacenar el

conocimiento de un experto en una especialidad determinada y limitada, y

a su vez de solucionar problemas mediante la inducción - deducción

lógica. Intentan simular el razonamiento humano por medio de un

conjunto de programas informáticos.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

164

R- Por lo que usted me dice, podría ser totalmente factible. El sistema

adquiere el conocimiento sobre los distintos tipos de madera tratados y en

función de la madera que se encuentre en el secadero, sabrá controlar la

humedad y temperaturas para su secado óptimo.

P- Pero todo ello deberá estar unido con la función de la planta

cogeneradora que será quién deberá estar controlada por el PLC.

R- Claro, la cantidad de gases que transmita el generador de electricidad

tendrán que estar controlados por el sistema para mantener el secadero en

temperaturas y humedad constantes para el proceso de secado de la madera.

P- Para poder realizar el sistema de control, primero debemos

obtener conocimientos para poderlos incorporar a su base de

conocimiento. Empezaremos por la humedad de la madera, ¿qué

debemos saber respecto este punto?

R- La humedad de trabajo de la madera (seca) se estima en la mitad del

rango de contenido de la humedad esperado durante su uso: 20% humedad en

el aire, 10% humedad de secado en la madera.

El secado al aire libre deja a la madera con un contenido de humedad

entorno el 20 y 25%.

P- Ya que la humedad y el tipo de secado también dependen del

tipo de madera, ¿Cuál sería la clasificación de los distintos tipos?

R- Podríamos decir que hay madera dura como el tilo, haya, fresno

roble, olmo, nogal; y madera blanda como el ciprés, cedro, abeto, pino blanco,

pino oregón y pino insigne. Pero hay otro punto importante a tener en cuenta

para no tener problemas con la calidad de la madera además del secado.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

165

P- ¿Cuál es ese punto?

R- El apilamiento de la madera. Hay que tener en cuenta una serie de

condiciones, pero ya nos saldríamos del tema que estamos tratando que es el

proceso de secado.

P- Por tanto, y para concluir la entrevista, la implantación de una

planta cogeneradora y cuya gestión y control se realice por un PLC y un

sistema SCADA, ¿es una solución óptima y con posible futuro?

R- Por supuesto, si un sistema es capaz de realizar el trabajo de varias

personas expertas en tiempo mínimo y de una forma óptima, bienvenido sea.

ENTREVISTA CON UN EXPERTO EN EL DISEÑO DE LA

PLANTA COGENERADORA DE LA EMPRESA MADERERA

P- ¿Qué elementos van a componer las instalaciones de la planta

cogeneradora de esta empresa?

R- La planta de Cogeneración que se va a instalar consta de un único

motor primario diesel caterpillar cuyo potencial es de 1480Kw. Este motor hará

funcionar un generador eléctrico, el cuál producirá energía eléctrica para el

abastecimiento propio de la empresa y sus posibles excedentes podrán ser

vendidos.

El generador de energía eléctrica necesita un sistema de ventiladores y

torres de refrigeración para enfriar el agua refrigerante del motor que le

mantiene a la temperatura óptima de trabajo y evita posibles subidas de

temperatura peligrosas. De esta forma también la empresa obtendrá energía

térmica necesaria para la realización de algunos procesos industriales, que

este caso está enfocado al secado de la madera.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

166

Tanto el generador eléctrico como el motor que lo hace funcionar, se

encuentran dentro de una sala, toda ella acondicionada para mantener un

ambiente favorable para el funcionamiento de ambas máquinas. La sala está

dotada de dos grandes ventiladores, ya que las temperaturas que se llegan a

alcanzar en el interior son muy elevadas.

También se requiere para el proceso que conlleva toda la transformación

de energía el uso de una caldera mixta. Su función será la de recoger los

humos y gases generados por los motores necesarios para el calentamiento

del agua requerido por los secaderos para su funcionamiento. Si mediante el

empleo de estos gases no se llega a la temperatura que demandan los

secaderos según el trabajo que están realizando en ese momento, se

necesitará la ayuda de un calentador.

El agua procedente de los secaderos estará a una temperatura inferior a la

solicitada, y el agua que proviene de los motores generadores estará a grandes

temperaturas antes de pasar por las torres de refrigeración, por tanto se ha

optado por instalar un intercambiador en el cuál el calor desprendido por el

agua procedente de los motores sirva para aumentar en un gradiente el agua

proveniente de los secaderos. Es otra forma de aprovechar la energía térmica

desprendida de los motores, y puede ahorrar el funcionamiento de la caldera.

Por último, se instalarán dos bombas en el circuito, las cuales ayudarán al

agua a llegar a los distintos puntos del proceso. Se ha decidido instalar dos por

motivos técnicos, ya que si alguna fallara el proceso no se vería interrumpido.

También hay que citar la instalación de chimeneas por las cuales los gases

y humos sobrantes serán expulsados.

P- La instalación es bastante compleja viendo tanto los elementos

que la componen, como las funciones que deben realizar. ¿Cómo se lleva

a cabo el control de un proceso de tal envergadura?

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Sistema de control de planta de Cogeneración

167

R- El control de este tipo de procesos se realiza mediante un autómata

programable PLC que es quien recibe todas las señales del proceso, tanto

digitales como analógicas.

P- ¿En que consiste exactamente un PLC?

R- El PLC es un equipo electrónico, programable en lenguaje no

informático, diseñado para controlar en tiempo real y ambiente de tipo

industrial, procesos secuenciales.

P- ¿Qué tipo de datos maneja un PLC?

R- Un PLC recibe datos sobre las temperaturas de los distintos

dispositivos de la instalación, tiempo de ejecución o parada, potencias, etc.

P- ¿Y el PLC sabe como actuar en cada momento ante los datos

que le vayan llegando en cada instante?

R- El empleo de un PLC tiene muchas ventajas como pueden ser:

· Mínimo espacio de ocupación

· Su mantenimiento es económico

· Se pueden gobernar varias máquinas con un mismo

Pero una de sus desventajas es el de que hace falta un programador, lo

que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido.

Sería eficiente conseguir un sistema que mediante unas características

del proceso que se va a llevar a cabo en los secaderos o en función de la

energía eléctrica demanda por la empresa, según el día y otras condiciones,

supiera adaptar correctamente las distintas variables de los diversos elementos

que están involucrados en el proceso para obtener la energía térmica y

eléctrica apropiada para el rendimiento de la empresa.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

168

P- ¿No cree que se podría desarrollar un sistema de control, el cuál

mediante unas características introducidas por un operario de la

empresa, como indicar el horario de trabajo (ya que puede variar de

invierno o verano), o la temperatura a la que necesita estar el secadero

según el tipo de madera que va a tratar, supiera configurar las distintas

variables del PLC para adaptar las máquinas al proceso solicitado y

desarrollar informes sobre las actividades llevadas a cabo por los

distintos elementos implicados?.

R- Es la solución más óptima que se podría desarrollar. Un PLC puede

comunicarse a través de un puerto de comunicación con la CPU de un PC, por

lo que desarrollar un programa informático que supiera mediante unas

características dadas los valores que deben tomar las distintas variables

implicadas en el proceso, tanto de los motores, caldera, secaderos, agua del

circuito…sería una forma eficaz y rápida de control y gestión de la planta

cogeneradora.

P- ¿Qué variables serían las que el sistema de control debería tener

en cuenta?

R- Como parámetros del motor se podrían tener en cuenta:

� Potencia a generar: podrá ser modificada según las necesidades de

la empresa.

� Tiempos de estabilización, sincronismo, vacío y parada: estos datos

según la potencia indicada varían, vienen dados por los fabricantes

de los motores especificados para cada potencia.

� Temperatura,…

Otros puntos que se deben controlar son las regulaciones de las variables

de las temperaturas de salida y entrada del agua de los motores, de la caldera,

secaderos, intercambiador y torres de refrigeración; la regulación de los

escapes de gases y humos tanto de la caldera y secaderos; control de los litros

que se encuentran en los depósitos; Kw/h importados y exportados…

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Sistema de control de planta de Cogeneración

169

P- Con todos estos datos se podrían generar históricos de datos

muy importantes a la hora de evaluar el rendimiento de la planta, y tener

un control de ella ¿no lo cree usted?

R- Por supuesto, sería interesante poder almacenar todos esos datos y con

ellos elaborar históricos bien en un rango de meses, días, horas incluso

minutos para poder ver la evolución de la planta.

P- ¿Se le ocurre alguna otra función que se podría desempeñar con

este sistema?

R- Se podría avisar a los operarios de posibles anomalías mediante

alarmas. Se almacenarían en memoria junto con la hora y se deberían tener en

cuenta en los históricos.

P- ¿De este modo ve que se podría sacar el mayor partido a la

planta de Cogeneración?

R- Sería una forma rápida y eficaz de control y gestión de la planta. Pero

también hay que tener en cuenta los posibles problemas software que puede

acarrear un programa informático como pueden ser bloqueos como los costes

que implica un mantenimiento o reparación tanto a nivel hardware como

software.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

170

ANEXO V: ARTÍCULOS

ARTICULO PUBLICADO POR GRUPO AESA

¿QUÉ ES LA COGENERACIÓN?

1. INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES.

Si bien el gran desarrollo industrial que se ha vivido en el siglo XX ha sido,

en gran parte, producido por la maestría del hombre en el uso de la energía, la

frase inicial nos recuerda que no todas las formas energéticas producen el

efecto deseado.

Efectivamente, el hombre ha dedicado grandes esfuerzos de todo tipo en

conseguir energías y adecuarlas para su uso final en los centros consumidores.

Todo este proceso, en general llevado a cabo por el que se conoce como

sector energético, a través de tecnologías adecuadas para la prospección,

transporte y conversión en las formas de energía a los consumidores,

encuadrados básicamente, en los sectores industrial y terciario.

El problema energético, no es tanto la escasez de la energía, como la

capacidad tecnológica de su conversión en formas energéticas útiles. Las

energías deseadas (porque son fáciles de usar) son escasas, y la energía

eléctrica (tal vez la más deseada por su facilidad de uso) es tan escasa que no

existe en la naturaleza en forma aprovechable y el hombre ha tenido que

ingeniar sistemas para producirla a través de otras formas menos útiles.

Así, el sector energético parte de las energías primarias (las que se

encuentran en la naturaleza) y a través de sus tecnologías las convierte en

secundarias (disponibles en el mercado). Los usuarios (sector industrial y

terciario) acuden al mercado para adquirir las energías que precisan

(electricidad y combustible) para convertirlas en energías terciarias (las que son

directamente útiles) a través de sistemas tecnológicos propios del usuario final.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

171

Efectivamente, la electricidad adquirida debe transformarse a un nivel de

tensión más bajo para obtener lo que realmente desea el usuario de la misma:

Iluminación, fuerza motriz, señales de control, calentamiento, etc. y el

combustible adquirido se utilizará para generar fluidos (vapor de agua, aceites

térmicos, gases calientes) que transmitan en forma adecuada el calor que el

usuario precisa en sus instalaciones, ya que no suele ser útil directamente (no

podemos echar el reloj al fuego).

El proceso energético que sigue la energía primaria desde que se

encuentra en la naturaleza hasta su utilización en una aplicación, está

gobernado por una serie de tecnologías de conversión energética sujetas al 1er

y 2o principios de la termodinámica. Por ello, la energía que llega a la aplicación

es menor que la extraída de la naturaleza y tiene otra forma. Es decir, a lo largo

de este proceso, la energía sufre una conversión cuantitativa y cualitativa que

transforma la energía primaria en energía útil en diversos sistemas

tecnológicos.

Veamos, pues, cuales son estos posibles caminos:

Efectivamente, el usuario tiene unos requisitos determinados por la

tecnología de la máquina que requiere la energía. En general, requerirá la

electricidad para su transformación en energía mecánica y calor en forma de

vapor para su uso en calefacción de ambiente o procesos. Fijada esta

demanda de energías terciarias o útiles, la cantidad de energía primaria

requerida, depende del camino seguido en este proceso de conversión.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

172

Figura 1. Proceso energético convencional

El camino convencional, el que estamos acostumbrados a utilizar es el que

ha determinado el sector energético y que, hasta el momento, ha permitido al

usuario final despreocuparse del problema energético. En este camino, la

energía primaria (por ejemplo, petróleo o gas natural) se convierte en

combustible (en refinerías en el caso del petróleo) cuyo uso, en parte lo realiza

el usuario final y en parte lo reutiliza el sector energético para convertirla en

electricidad en sus centrales.

La Figura 1 explica este camino y los rendimientos usuales que pueden

obtenerse con las tecnologías más adecuadas existentes hoy en día.

La Cogeneración emplea otras tecnologías, también conocidas y

experimentadas, pero siguiendo otro camino que le permite alcanzar

rendimientos mucho más elevados según se puede apreciar en la Figura 2. En

este caso, el usuario adquiere combustible con el que produce

simultáneamente electricidad y calor en su propio centro y equilibra los excesos

o defectos mediante intercambio con la compañía del suministro eléctrico.

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173

Figura 2. Proceso energético cogenerativo.

Haciendo un balance entre ambas situaciones que dan lugar a las mismas

prestaciones energéticas que requiere el usuario, los ahorros de energía

primaria son muy importantes.

2. LA COGENERACION COMO SISTEMA DE CONVERSION ENERGETICA

industrialmente y, por lo tanto, ambas son energías útiles y valorizables.

El concepto de calidad termodinámica y utilidad industrial son, en cierto

modo, complementarios y son los que permiten la gran eficacia de los sistemas

cogenerativos.

Por lo indicado, la tecnología de la Cogeneración podría definirse como un

sistema que partiendo de una energía de calidad media (la del combustible) la

convierte en otras formas energéticas, como vapor o agua caliente (de baja

calidad, pero útil) y la electricidad, de alta calidad y también útil.

En esta definición se barajan los conceptos de calidad y utilidad de la

energía.

El primero de ellos procede de la termodinámica y confería la máxima

calidad a la energía mecánica y atribuía al calor la calificación de "energía

degradada" precisamente por la dificultad de convertirla en energía mecánica.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

174

En este sentido, la energía eléctrica tendrá una gran calidad y el vapor

obtenido en una planta de Cogeneración sería una "energía degradada".

Pero, al principio de este escrito hemos visto que estas formas energéticas

(electricidad y vapor) son formas energéticas "deseadas", energías necesarias

requeridas por los sistemas tecnológicos utilizados

Ciclos de Cogeneración

PLANTAS CON MOTORES ALTERNATIVOS

Utilizan gas natural, gasóleo o fuel como combustible. Las potencias

unitarias oscilan entre 1,5 y 10 MW. Por asociación en paralelo de grupos

generadores su potencia puede alcanzar tamaños muy superiores, pero a partir

de 15 MW probablemente serán más rentables los ciclos con turbinas si se

dispone de gas natural.

Las plantas con motores alternativos tienen la gran ventaja de ser muy

eficientes eléctricamente y al propio tiempo la desventaja de ser poco eficientes

térmicamente.

El sistema de recuperación térmica se diseña en función de los requisitos

de la industria y en general se basan en la producción de vapor a baja presión

(hasta 10 bares), aceite térmico y en el aprovechamiento del circuito de alta

temperatura del agua de refrigeración del motor. Son también adecuadas la

producción de frío por absorción bien sea a través de vapor generado con los

gases en máquinas de doble efecto, o utilizando directamente el calor del agua

de refrigeración en máquinas de simple efecto.

Esquema de planta con motores alternativos

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Sistema de control de planta de Cogeneración

175

PLANTAS CON TURBINA DE GAS

La turbina de gas se ha desarrollado en los últimos tiempos gracias a su

aplicación a la industria aeronáutica y si bien sus rendimientos de conversión son

inferiores a la de los motores alternativos, ofrecen la gran ventaja de la facilidad de

recuperación del calor, que se encuentra concentrado en su práctica totalidad en

sus gases de escape, que al estar a una temperatura de unos 500 ºC son idóneas

para producir vapor en un generador de recuperación.

Según que este vapor se produzca a la presión de utilización del usuario, o se

genere a alta presión y temperatura para su expansión previa en una turbina de

vapor, se definen como ciclos simples en el primer caso, o combinados en el

segundo.

TURBINA DE GAS EN CICLO SIMPLE

En la planta clásica de Cogeneración y su aplicación es adecuada cuando

los requisitos de vapor son importantes (> 10 t/h). Esta situación se encuentra

fácilmente en industrias de tipo alimentario, química y sobre todo en la

papelera. Son plantas de gran fiabilidad y economía cuando están diseñadas

correctamente para una aplicación determinada.

El diseño del sistema de recuperación de calor es crítico en este tipo de

plantas, pues su economía está directamente ligada al mismo ya que a

diferencia de las plantas con motores alternativos el precio del calor recuperado

es esencial en un ciclo simple de turbina de gas.

Proceso de turbina de gas en ciclo simple

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Sistema de control de planta de Cogeneración

176

TURBINA DE GAS EN CICLO COMBINADO

Como se ha dicho anteriormente, la recuperación de calor es esencial en

un ciclo con turbina de gas. Si esta recuperación es adecuada se garantiza el

éxito de la planta , y si se pierde calor éste puede quedar altamente

comprometido.

Un ciclo combinado "ayuda" a absorber una parte del vapor generado en el

ciclo simple y permite, por ello, mejorar la recuperación térmica, o instalar una

turbina de gas de mayor tamaño cuya recuperación térmica no estaría

aprovechada si no se utilizara el vapor en una segunda turbina de

contrapresión.

El proceso del vapor en un ciclo combinado es esencial para la eficiencia

del mismo. La selección de la presión y temperatura del vapor vivo se hace en

función de las turbinas de gas y vapor seleccionadas, pero a su vez esta

selección se debe realizar con criterios de eficiencia y economía.

Turbina de Gas en ciclo combinado

CICLO COMBINADO A CONDENSACIÓN

Este ciclo, que se basa en procesos estrictamente cogenerativos es una

variante del ciclo combinado de contrapresión clásico y tiene su fundamento en

su gran capacidad de regulación ante demandas de vapor muy variables.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

177

Efectivamente, el proceso clásico de regulación de una planta de

Cogeneración consiste en evacuar gases a través del by-pass cuando la

demanda de vapor es menor a la producción y utilizar la post - combustión

cuando sucede lo contrario. La Fig. 9 es indicativa de este proceso operacional

de las plantas de Cogeneración y es debido a la poca flexibilidad de las

turbinas de gas en ciclo simple para trabajar a cargas parciales.

Ciertamente, bajando sensiblemente su potencia, no se consigue su

adaptación a la demanda de vapor, debido a una importante baja de

rendimiento de recuperación, ya que los gases de escape mantienen

prácticamente su caudal y bajan ostensiblemente su temperatura. Por ello, las

pérdidas de calor se mantienen prácticamente constantes, y la planta deja de

cumplir los requisitos de rendimiento.

Por el contrario, un ciclo de contrapresión y condensación, trabajando en la

forma indicada en figura siguiente, permite aprovechar la totalidad del vapor

generado, regulando mediante la condensación del vapor que no puede usarse

en el proceso, produciendo una cantidad adicional de electricidad.

Ciclo Combinado a Contrapresión y condensación

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Sistema de control de planta de Cogeneración

178

PLANTAS CON TURBINA DE VAPOR

Aunque el uso de esta turbina fue el primero en Cogeneración, su

aplicación en estos días ha quedado limitada como complemento para ciclos

combinados o en instalaciones que utilizan combustibles residuales, como

biomasa o residuos que se incineran.

Planta con turbina de vapor a condensación con biomasa

TRIGENERACIÓN

Básicamente, una planta de Trigeneración es sensiblemente igual a una

de Cogeneración, a la que se le añade un sistema de absorción para

producción de frío. Sin embargo, las diferencias conceptuales son mucho más

importantes:

• Efectivamente, la Cogeneración, que en principio no era posible en

centros que no consumieran calor, puede acceder a centros que

precisen frío que se produzca con electricidad. Existen en este

aspecto oportunidades importantes en las industrias del sector

alimentario, que de otra forma no serían cogeneradores potenciales.

• Otro mercado que abre el concepto de trigeneración es el del sector

terciario, donde además de necesidades de calefacción y agua

caliente (hospitales, hoteles, etc…) se requieren importantes

cantidades de frío para climatización, que consume una gran

proporción de la demanda eléctrica.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

179

La estacionalidad de estos consumos (calefacción en invierno y

climatización en verano) impediría la normal operación de una planta de

Cogeneración clásica. Por el contrario, una planta de trigeneración

puede funcionar eficientemente durante muchas horas al año en este

tipo de centros

Planta de trigeneración

OTRAS APLICACIONES DE LA COGENERACIÓN

Como puede comprenderse, las aplicaciones de la Cogeneración son

numerosas y sólo dependientes de la capacidad del ingeniero que debe

encontrar la forma de incorporarlas en el proceso adecuado en forma segura,

eficiente y con la suficiente rentabilidad que permita asegurar la inversión. De

todas formas, se pueden enumerar a los ya indicados una serie de aplicaciones

clásicas:

APLICACIONES DE SECADO

Se han desarrollado numerosas aplicaciones al secado, especialmente en

industrias cerámicas que utilizan atomizadores. Estas plantas son muy simples

en su concepto y muy económicas, ya que los gases calientes generados por

una turbina o un motor son utilizables directamente en el proceso de secado.

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Sistema de control de planta de Cogeneración

180

Proceso de Cogeneración con secado en la industria cerámica

En nuestro caso, el sector maderero, sigue el mismo procedimiento que la

industria cerámica.

En el artículo se mencionan otro tipo de aplicaciones como son la industria textil,

calefacción y refrigeración de distrito, y la industria medioambiental, las cuales no son

conocimientos necesarios para el desarrollo de este proyecto.

(…)

El futuro de la Cogeneración

ANTECEDENTES

La introducción, en los años 80 de nuevos tipos de motores como las

turbinas de gas y los motores de combustión interna de fuel y de gas cuya

relación E/V era mucho más grande, permitió el desarrollo que la Cogeneración

ha tenido en Europa y en nuestro país durante la última década.

Efectivamente, las modernas plantas de Cogeneración producen

electricidad en cantidad suficiente para satisfacer las necesidades del centro

que los ubica y en general producen excedentes que deben ser vertidos a la

red pública.

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Page 189: UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS - infoPLC

Sistema de control de planta de Cogeneración

181

La legislación de todos los países Europeos, reconociendo los beneficios

de la Cogeneración para los sistemas eléctricos nacionales, ha impulsado esta

tecnología a través de hacer obligatoria la compra de estos excedentes por las

compañías eléctricas, a unos precios que permitan rentabilizar las inversiones.

En este sentido, la Cogeneración ha sido impulsada en forma paralela a

otras energías alternativas y como en ellas se podían obtener subvenciones a

la inversión. Sin embargo, mientras la Cogeneración se ha desarrollado

espectacularmente y ha demostrado la rentabilidad de su inversión sin

necesidad de las subvenciones gubernamentales o comunitarias (que fueron

suprimidas), otras tecnologías de energías alternativas deben seguir siendo

subvencionadas directa o indirectamente si se quiere impulsar su desarrollo.

A través del tiempo, las tecnologías de Cogeneración, no solo se han

demostrado rentables y eficientes sino que han ido aumentando estos dos

parámetros, ya que nuevos motores y nuevas turbinas de última tecnología han

mejorado sus rendimientos y costes específicos.

También a lo largo de este período, la legislación ha ido evolucionando en

el sentido de no impulsar a las tecnologías energéticas que han obtenido éxito

e impulsar a aquellas que su desarrollo ha sido más modesto.

Las lecciones de este período de gran interés en el desarrollo de las

tecnologías energéticas podrían resumirse en:

La Cogeneración ha demostrado su madurez y se ha establecido como una

tecnología altamente competitiva con las empleadas por las compañías

eléctricas tradicionales.

La eficiencia de los sistemas de Cogeneración ha aumentado de forma

espectacular en 10 años y los últimos desarrollos de turbinas y motores

mantendrán esta tendencia en el futuro.

La legislación que regula el sistema eléctrico de los diversos países es muy

cambiante y tiende a disminuir las ayudas a los sistemas que han alcanzado un

grado de competitividad suficiente de modo que sea la libre competencia el

factor selectivo de las tecnologías a utilizar.

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Page 190: UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS - infoPLC

Sistema de control de planta de Cogeneración

182

EL FUTURO DE LA COGENERACIÓN

Por todo lo indicado, se puede asegurar que la Cogeneración tiene ante sí

un importante futuro, basado en su capacidad competitiva con otras

tecnologías, si esta competencia se establece en un marco justo y equitativo

(es decir, no se impide).

Efectivamente, hoy por hoy, es el sistema más eficiente de que se dispone

para producir electricidad a partir de un combustible, superando a los ciclos

combinados que muy probablemente serán empleados por las Cías. Eléctricas.

Esta máxima eficiencia es el punto fuerte de la Cogeneración y bajo ningún

concepto deberán realizarse plantas que la sacrifiquen, pues comprometería a

largo plazo el factor que asegurará la invulnerabilidad de la planta.

Habrá que desechar plantas que circunstancialmente han ofrecido unos

parámetros de rentabilidad más elevados, sacrificando eficiencia al aumentar

de tamaño. Estas plantas han estado basadas en precios elevados de la

electricidad y los bajos precios de los combustibles de los últimos años.

Estos precios están sujetos a leyes de mercado o a la legislación

gubernamental y son cambiables en el tiempo, en tanto que las leyes

termodinámicas que definen la eficiencia de una planta son inmutables.

En un futuro no muy lejano son razonables épocas de escasez energética

(de combustible) que obligará a importantes incrementos del precio del

combustible y de la electricidad y por ello los sistemas de Cogeneración

mantendrán plenamente su vigencia.

Aún cuando sea paradójico, el fuerte impulso que muchos gobiernos dan a

las energías renovables, fijándoles precios mucho más altos, son un importante

seguro a los sistemas que como la Cogeneración pueden competir desde

ahora a precios de mercado.

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Page 191: UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS - infoPLC

Sistema de control de planta de Cogeneración

183

Precio estimado de los combustibles en el futuro inminente

¿QUIÉN PUEDE COGENERAR?

Los sistemas de Cogeneración se han demostrado eficaces y económicos

para generar energía eléctrica y son, en la actualidad, sumamente competitivos

con las grandes centrales de las compañías del régimen ordinario.

Frente al futuro, la Cogeneración ofrece tan importantes ventajas sobre

cualquier otro sistema de producción de electricidad que parece tendrá

asegurado su desarrollo por las siguientes razones:

• Es el proceso más eficiente y menos contaminante para producir

electricidad a partir de gas natural y derivados del petróleo.

• Permite utilizar residuos para la producción eléctrica.

• Es el proceso más económico y que permite el empleo de

suministros locales, ofreciendo importantes ventajas en las áreas

donde se aplica.

• Sigue el concepto de "Producción Descentralizada" propugnado por

las directrices europeas por sus indudables ventajas frente al

obsoleto sistema de producción centralizada.

Todos estos aspectos de los sistemas de Cogeneración, deben favorecer

su desarrollo óptimo, ya que su potencial es limitado. Es decir, no se puede

cogenerar de forma indiscriminada y por ello tiene sentido el título de este

apartado: ¿Quién puede cogenerar?

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Page 192: UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS - infoPLC

Sistema de control de planta de Cogeneración

184

La respuesta a esta pregunta, si bien es simple, se complica porqué existen

muchas posibilidades de Cogeneración en un mismo centro de consumo.

En forma simple, puede cogenerar todo consumidor de energía térmica que

la utilice a una temperatura inferior a los 500ºC. Así todos los consumidores de

vapor, fluido térmico, agua caliente, o gases para secado son potenciales

usuarios de sistemas de Cogeneración. También los grandes consumidores de

frío pueden utilizar sistemas de Cogeneración. Paradójicamente no son

potencialmente cogeneradores los grandes consumidores de electricidad que

no requieren consumos térmicos, ni los grandes consumidores de calor que

requieren elevadas temperaturas en su proceso.

Típicamente, las industrias químicas, alimentarias, papeleras etc... son

potenciales cogeneradoras así como empresas del sector de extracción de

minerales.

También los grandes usuarios del sector terciario (centros comerciales,

hospitales, complejos hosteleros...) tienen capacidad cogeneradora y en un

próximo futuro, sin duda se desarrollarán sistemas de distribución de calor y

frío en centros urbanos (District Heating and Cooling).

Otro aspecto a considerar, al determinar la capacidad cogeneradora de un

centro es su régimen de trabajo (horario de uso de calor) y la variaciones de la

demanda a lo largo del día (modulación )y del año (estacionalidad) y sobre

todo, su consumo absoluto anual ya que por debajo de ciertas cantidades los

proyectos no suelen resultar económicos.

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S

istema de co

ntrol de planta de Cogen

eración

185

ANEXO VI:

DATO

S D

E P

LA

NTA

DE

CO

GE

NE

RA

CIÓ

N Y

A IN

STA

LA

DA

EN

ER

GIA

GEN

ER

AD

A

en k

Wh

EX

PO

RTA

CIO

N

CO

NSU

MO

S

G

1 G

2 G

3 G

4 TO

TA

L D

IA

T.M

ES

T.G

EN

ER

AL

E.E

XPO

R.

T.M

ES

T.E

XPO

R.

E.C

ON

S.

T.M

ES

T.C

ON

S.

01/06/2006

8.526

8.348

8.822

8.700

34.396

34.396

79.820.488

0

0

70.554.321

34.396

34.396 9.266.167

02/06/2006

8.480

8.376

8.815

8.793

34.464

68.860

79.854.952

0

0

70.554.321

34.464

68.860 9.300.631

03/06/2006

0

0

0

0

0

68.860

79.854.952

0

0

70.554.321

0

68.860 9.300.631

04/06/2006

0

0

0

0

0

68.860

79.854.952

0

0

70.554.321

0

68.860 9.300.631

05/06/2006

8.580

8.384

8.779

8.763

34.506

103.366

79.889.458

92.667

92.667

70.646.988

-58.161

10.699 9.242.470

06/06/2006

8.282

8.436

8.744

8.651

34.113

137.479

79.923.571

0

92.667

70.646.988

34.113

44.812 9.276.583

07/06/2006

8.464

8.450

8.737

8.533

34.184

171.663

79.957.755

61.097 153.764

70.708.085

-26.913

17.899 9.249.670

08/06/2006

8.500

8.462

8.680

8.393

34.035

205.698

79.991.790

30.258 184.022

70.738.343

3.777

21.676 9.253.447

www.infoPLC.net

Page 194: UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS - infoPLC

S

istema de co

ntrol de planta de Cogen

eración

186

09/06/2006

8.278

8.470

8.684

8.313

33.745

239.443

80.025.535

29.993 214.015

70.768.336

3.752

25.428 9.257.199

10/06/2006

0

0

0

0

0

239.443

80.025.535

0 214.015

70.768.336

0

25.428 9.257.199

11/06/2006

0

0

0

0

0

239.443

80.025.535

0 214.015

70.768.336

0

25.428 9.257.199

12/06/2006

8.630

8.384

8.720

8.706

34.440

273.883

80.059.975

0 214.015

70.768.336

34.440

59.868 9.291.639

13/06/2006

8.976

8.636

8.735

8.642

34.989

308.872

80.094.964

62.176 276.191

70.830.512

-27.187

32.681 9.264.452

14/06/2006

8.640

8.424

8.727

8.702

34.493

343.365

80.129.457

0 276.191

70.830.512

34.493

67.174 9.298.945

15/06/2006

8.674

8.392

8.733

8.703

34.502

377.867

80.163.959

61.155 337.346

70.891.667

-26.653

40.521 9.272.292

16/06/2006

8.682

8.150

8.742

8.703

34.277

412.144

80.198.236

30.362 367.708

70.922.029

3.915

44.436 9.276.207

17/06/2006

0

0

0

0

0

412.144

80.198.236

0 367.708

70.922.029

0

44.436 9.276.207

18/06/2006

0

0

0

0

0

412.144

80.198.236

0 367.708

70.922.029

0

44.436 9.276.207

19/06/2006

8.630

8.088

8.718

8.677

34.113

446.257

80.232.349

31.172 398.880

70.953.201

2.941

47.377 9.279.148

20/06/2006

8.774

8.200

8.808

8.770

34.552

480.809

80.266.901

30.482 429.362

70.983.683

4.070

51.447 9.283.218

21/06/2006

8.712

7.562

8.792

8.751

33.817

514.626

80.300.718

30.939 460.301

71.014.622

2.878

54.325 9.286.096

22/06/2006

8.806

8.172

8.836

8.802

34.616

549.242

80.335.334

30.842 491.143

71.045.464

3.774

58.099 9.289.870

www.infoPLC.net

Page 195: UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS - infoPLC

S

istema de co

ntrol de planta de Cogen

eración

187

23/06/2006

8.704

7.716

8.782

8.750

33.952

583.194

80.369.286

30.505 521.648

71.075.969

3.447

61.546 9.293.317

24/06/2006

0

0

0

0

0

583.194

80.369.286

0 521.648

71.075.969

0

61.546 9.293.317

25/06/2006

0

0

0

0

0

583.194

80.369.286

0 521.648

71.075.969

0

61.546 9.293.317

26/06/2006

8.788

8.000

8.824

8.785

34.397

617.591

80.403.683

30.917 552.565

71.106.886

3.480

65.026 9.296.797

27/06/2006

9.200

8.466

8.825

8.782

35.273

652.864

80.438.956

30.605 583.170

71.137.491

4.668

69.694 9.301.465

28/06/2006

8.734

6.390

8.788

8.753

32.665

685.529

80.471.621

0 583.170

71.137.491

32.665

102.359 9.334.130

29/06/2006

8.734

238

8.822

8.794

26.588

712.117

80.498.209

0 583.170

71.137.491

26.588

128.947 9.360.718

30/06/2006

8.736

0

8.773

8.723

26.232

738.349

80.524.441

78.448

661.

618

71.2

15.9

39

-52.216

76.7

31

9.30

8.50

2

19

0.53

0

163.

744

192.

886

191.

189

738.

349

01/07/2006

0

0

0

0

0

0

80.524.441

0

0

71.215.939

0

0 9.308.502

02/07/2006

0

0

0

0

0

0

80.524.441

0

0

71.215.939

0

0 9.308.502

03/07/2006

8.790

1.576

8.793

8.765

27.924

27.924

80.552.365

23.409

23.409

71.239.348

4.515

4.515 9.313.017

04/07/2006

8.742

0

8.798

8.738

26.278

54.202

80.578.643

22.458

45.867

71.261.806

3.820

8.335 9.316.837

05/07/2006

8.764

0

8.806

8.748

26.318

80.520

80.604.961

22.830

68.697

71.284.636

3.488

11.823 9.320.325

www.infoPLC.net

Page 196: UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS - infoPLC

S

istema de co

ntrol de planta de Cogen

eración

188

06/07/2006

8.786

0

8.818

8.762

26.366

106.886

80.631.327

22.974

91.671

71.307.610

3.392

15.215 9.323.717

07/07/2006

8.646

5.930

8.741

8.713

32.030

138.916

80.663.357

28.268 119.939

71.335.878

3.762

18.977 9.327.479

08/07/2006

0

0

0

0

0

138.916

80.663.357

0 119.939

71.335.878

0

18.977 9.327.479

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