Descripción general
Durante más de 100 años, el amoníaco se ha utilizado en instalaciones de fabricación de alimentos y procesamiento de carne como método principal de enfriamiento en las áreas de proceso y producción. Si bien generalmente se consideran seguros, ocurren fallas y liberaciones no planificadas. Se deben comprender los riesgos inherentes en el diseño de estos sistemas y los usuarios finales deben ser diligentes en su monitoreo y mantenimiento. Incluso con la atención adecuada, los accidentes ocurren. Se debe considerar la seguridad de los trabajadores y del personal de primera respuesta, y los sistemas secundarios de detección y alarma pueden ser una solución eficaz para proporcionar visibilidad de la zona y ayudar en una respuesta adecuada.
Las plantas de fabricación grandes y complejas utilizan refrigeración en muchas áreas y localizar y evaluar rápidamente el nivel de descarga es clave para una respuesta rápida y segura ante cualquier incidente. Si bien los OEM y los usuarios finales han incorporado sistemas de detección y cierre de fugas para el monitoreo primario dentro de los cuartos de servicio, puede existir una brecha dentro de muchas grandes áreas de producción distribuidas e instalaciones remotas de almacenamiento en frío. Las organizaciones prudentes han recurrido a sistemas de alarma y monitoreo independientes para brindar mayor visibilidad y ayudar a los equipos de respuesta a situaciones peligrosas a identificar la ubicación precisa y la gravedad de la descarga desde fuera del área afectada.
Alcance del proyecto
EMPRESA: UNA GRAN EMPRESA FABRICANTE DE ALIMENTOS
NUESTRO PAPEL: DESARROLLAR UNA SOLUCIÓN ESTÁNDAR PARA EL MONITOREO, ANUNCIACIÓN Y CONTROL DE TRAZAS DE AMONÍACO Y DETECCIÓN DE FUGAS CATASTRÓFICAS
Un gran cliente de fabricación de alimentos recurrió a Spiroflow Automation Solutions para trabajar con ellos y desarrollar una solución estándar para el monitoreo, anuncio y control de la detección de trazas de amoníaco, así como la detección de fugas catastróficas. El sistema proporcionaría funciones de visualización y alarma fuera del sitio ubicadas en la oficina de seguridad, y proporcionaría a los socorristas y equipos de respuesta a peligros una indicación clara de dónde se produjo la falla del sistema. Por la naturaleza del diseño de instrumentación de 2 niveles, el sistema les permite evaluar la situación como una descarga menor o una falla más grave del sistema con una gran liberación de amoníaco.
El sistema diseñado por Spiroflow Automation es un sistema secundario de monitoreo y alarma, independiente del control de compresores OEM y de los sistemas SCADA OEM. Este sistema fue desarrollado en respuesta a las brechas descubiertas por los equipos corporativos de EH&S e Ingeniería de Refrigeración y ha operado de manera confiable durante más de 6 años en ubicaciones en toda América del Norte.
Criterio de diseño
El cliente, junto con los ingenieros de Spiroflow Automation, desarrolló las especificaciones de los sistemas de criterios de diseño y también aprovechó los estándares de ingeniería corporativos como guía para la solución final. Buscaron un diseño de sistema abierto para minimizar la capacitación, el soporte y los repuestos de mantenimiento para los equipos de la planta. Spiroflow afrontó ese desafío con un enfoque integral. Como integrador de sistemas reconocido de Rockwell Automation, Spiroflow tenía experiencia en las ventajas de hardware y software de esta plataforma y recomendó su uso al cliente.
En general, el equipo identificó los siguientes criterios de diseño:
1. Plataforma de hardware: Rockwell Automation era el estándar para la automatización de plantas y este sistema utilizaría el PLC RA ControlLogix y los sistemas de E/S relacionados.
2. E/S distribuidas: Dado que los puntos de monitoreo y control debían estar ubicados en áreas de producción, las E/S remotas y la interfaz del sensor necesitarían utilizar las redes existentes basadas en Ethernet de fabricación.
3. Sensores: Spiroflow utilizó sensores de detección de amoníaco de Draeger, Inc. Se utilizaron salidas analógicas para proporcionar información de nivel en tiempo real al procesador CLX para funciones de monitoreo, registro y visualización. Los equipos de ingeniería y refrigeración del cliente ubicaron e instalaron sensores en función de su conocimiento del equipo y el proceso de la planta.
4. Estados de Alarma: Se requería que el sistema monitoreara y emitiera alarmas para múltiples estados. Primero, se usaría un sensor de detección de fugas menores para monitorear la presencia de amoníaco por debajo de los límites de OSHA. La indicación de alarma se activa y se muestra en las pantallas del PanelView. Si se produce una fuga importante, causada por un fallo del equipo o de la línea, se requieren medidas adicionales y el sistema responde automáticamente con alarmas visuales y audibles. Además, se produce un control automático para disparar enclavamientos y controlar los ventiladores en las zonas afectadas.
5. Enclavamiento de control: Los requisitos aquí eran proporcionar interbloqueo y control específicos del suministro de amoníaco para fallas de zona según un plan definido para cada instalación. Trabajando con los OEM corporativos de refrigeración, ingeniería de plantas y equipos, Spiroflow Automation modificó programas de control de terceros para interbloquear sistemas.
6. Escalabilidad: Dado que cada instalación es única, el diseño del sistema debería ser modular y fácilmente escalable para adaptarse a cada instalación de planta. La aplicación necesitaba utilizar arquitecturas de programación y control comunes para que fuera rentable escalar según el tamaño de la instalación y los puntos de monitoreo. Se utilizó E/S ControlLogix de Rockwell Automation, así como técnicas de programación estructuradas para minimizar el tiempo de diseño, implementación y puesta en marcha. Los costos de capacitación y soporte continuo se minimizaron debido al enfoque estándar utilizado.
REQUISITOS DE MONITOREO Y CONTROL DEL SISTEMA
Se incorporaron al diseño las siguientes funciones de monitoreo, alarma y control:
1. Monitoreo continuo de todos los sensores.: El procesador CLX escaneó continuamente los sensores remotos de amoníaco y se utiliza una estrategia de alarma automatizada de 2 niveles.
2. Nivel 2: Se detecta una fuga importante que activará una alarma crítica y se activarán las funciones de bloqueo del sistema.
FUNCIONES DE CONTROL
El sistema proporciona funciones de control tanto automatizadas como manuales.
CONTROL MANUAL
Disparo en derivación: El panel remoto brindará la capacidad de controlar la energía dentro de las áreas de producción a través de relés de disparo en derivación. Dado que el amoníaco puede ser un peligro inflamable en concentración, está disponible la capacidad de dejar caer energía en un área afectada.
Prueba/Control automático: Cada relé de derivación se puede poner a prueba para permitir el mantenimiento del sistema sin disparar el relé.
CONTROL AUTOMÁTICO
El sistema de monitoreo de amoníaco está diseñado para comunicarse con equipos discretos y válvulas de control en toda la planta. En caso de una alarma, el CLX de monitoreo establecerá un enclavamiento con válvulas de suministro remotas para detener el flujo de amoníaco hacia los sistemas bajo alarma.
CONTROL DEL VENTILADOR DE LA SALA DE COMPRESORES
La sala del compresor de amoníaco y otras ubicaciones designadas requieren el uso de ventiladores de suministro y extracción para evacuar el aire en situaciones de emergencia. El sistema monitorea los ventiladores de suministro y extracción y anula los sistemas en caso de una alarma de vapor.
ALARMAS VISUALES Y SONORAS
El sistema proporciona la capacidad de localizar alarmas visuales y sonoras en áreas de producción, mantenimiento y seguridad.
Solución automatizada
La solución de ingeniería cumplió con todos los criterios de diseño y ha estado operativa desde 2006. Spiroflow Automation proporcionó los paneles UL/NEMA para el control central y el monitoreo en la caseta de guardia. También se instalaron paneles remotos en toda la planta que permitieron una fácil conexión a los sensores.
El diseño del programa utilizó rutinas y archivos de programa comunes que eran fáciles de diseñar e implementar. El diseño también fue fácil de solucionar problemas y modificar a medida que se realizaban cambios en los equipos de la planta de producción y en los procesos, lo cual era particularmente importante para la planta.
Se utilizó una pantalla gráfica Rockwell PanelView 1250. Spiroflow Automation lo eligió porque permitía la integración de diseños de planta con alarmas gráficas y basadas en texto. Dado que es un sistema dedicado y no requiere una PC, permite un mayor grado de tiempo de actividad y un soporte insignificante por parte de los equipos de TI y de mantenimiento del cliente.
Resumen
Spiroflow Automation proporcionó valor al cliente al aprovechar la plataforma ControlLogix de Rockwell Automation y desarrollar una estrategia de diseño modular para reducir los costos de ingeniería e instalación. Como la lógica central se validó como parte de la implementación inicial del sistema, la migración a nuevos sitios con diferentes configuraciones fue simple y directa. Las actualizaciones comunes del sistema fueron fácilmente compatibles y la lógica se estandarizó en toda la empresa.
Además, dado que los ingenieros de la planta tenían experiencia con el hardware y la programación del RA CLX, otras personas pueden realizar cambios en el sistema según sea necesario. El beneficio general es que el cliente tiene un sistema confiable, rentable y que contará con soporte durante muchos años.
