Derroche de ingenio - :::INTER ELECTRICAS€¦ · enfermedades como la gastritis, las úlceras y el...

Derroche de ingenio

3 / 2006

Revista técnica del Grupo ABB

www.abb.com/abbreview

RevistaABB

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Más allá del cielopágina 6

Aplicaciones médicaspágina 21

El reto árticopágina 41

No es raro que tecnologías desarro-lladas para aplicaciones industriales resulten ser útiles en campos muy alejados de los previstos. Y es poco frecuente que ABB suministre equi-pos avanzados de medición para el campo médico. Pero en la persecu-ción de la taimada bacteria Helico-bacter pylori, el fotómetro por infrarro-jos de ABB ha simplificado la detec-ción de la misma en el organismo humano.

Este es un ejemplo paradigmático del descubrimiento de oportunidades aplicando el programa de productos estándar de ABB. El Derroche de In-genio permite ir mucho más allá de las funciones previstas y así lo presenta-mos a una amplia audiencia, ilustrán-dolo con algunos casos concretos.

3Revista ABB 3/2006

Editorial

Cuando hablamos de derroche de ingenio nos referimos al trabajo de los talentos de la ingeniería que el grupo ABB ha hecho madurar a lo largo de los años en nuestros centros de ingeniería local de todo el mundo. Estos ingenieros, experi-mentados y competentes, entregan los proyectos a nuestros clientes. Ellos se encargan de adaptar nuestra cartera están-dar de productos para ofrecer a los clientes ventajas de calidad, costes y servicios globales de forma ajustada a los requisitos de cada proyecto individual. Estos ingenieros tienen un conocimiento específico del mercado local y de la aplicación misma, sobre todo en nuestros mercados básicos, tradicionales, de la industria y de las compañías eléctricas. La creatividad y el ingenio son imprescindibles para resolver los problemas de los clientes y realizar las entregas según el calendario previsto y conforme al presupuesto. Siendo este trabajo un desafío en sí mismo, nuestros ingenieros han de abordar a veces proyectos con una dimensión adicional. Se trata de proyectos inusuales, que exigen gran inteligencia para adaptar los productos estándar de ABB. En este núme-ro de Revista ABB describimos en varios artículos, unos breves y otros más extensos, varios proyectos poco habitua-les en campos de aplicación muy diversos.

Sistemas ABB, esenciales para las misiones, apoyan la puesta en órbita de satélites desde una rampa situada en el Océano Pacífico. Cada misión de lanzamiento cuenta con la participación de ingenieros de ABB.

ABB no trabaja frecuentemente en aplicaciones médicas, aunque nuestra compañía ha realizado algunos proyectos en este campo. En este número de Revista ABB escribimos so-bre robots industriales que ayudan a ejercitar los miembros como parte de la terapia con los pacientes. El análisis espec-tral se utiliza para descubrir bacterias específicas de difícil detección por su capacidad para ocultarse en las paredes del estómago. Pero ABB también puede ayudar en estos casos.

La espectroscopia de gases se usa también eficazmente en el campo medioambiental, por ejemplo, para estudiar la calidad del aire y de sus componentes. Otra aplicación principal es, por ejemplo, la mezcla de gases. Algunos breves artículos al final de este número describen las ventajas del análisis espectral en varios proyectos. En la misma sección se explica con cierto detalle la tecnología subyacente, el análisis de Fourier en la producción de imágenes y el interferómetro. En un bloque de artículos breves cubrimos aplicaciones tan diversas como una prensa automática de aceite de oliva, la seguridad en una atracción del parque temático de Blackpool, las técnicas de filtrado para cañones de nieve artificial y otras más.

En una sección sobre aplicaciones energéticas describimos la participación de ABB en una gran entrega para la segun-

da presa más grande del mundo, situada en Venezuela, un sistema combinado de calor y energía en una playa del noroeste de Polonia y la producción de gas natural licuado (LNG), además de los beneficios de la tecnología de cables de ABB para el metro de Londres. En el mundo se están explorando muchos métodos para capturar la energía de las olas oceánicas y de las marejadas. Como ejemplo de esta tecnología hemos elegido un proyecto mareomotriz actualmente en marcha en Noruega.

La reunión del Grupo G8 en Gleneagles (Escocia), en julio de 2005, proclamó la gran importancia de la eficiencia ener-gética en la industria, en la construcción, en los hogares y en el transporte para reducir la dependencia del petróleo y las emisiones de CO

2. En el número 3/2005 de Revista ABB

se discutió con gran detalle la contribución de ABB a un futuro sostenible. En este número ejemplificamos nuestra participación en el sector del transporte, presentando varios aspectos de la eficiencia energética de nuestra tecnología Azipod, con propulsión en contragiro, que ofrece nuevas oportunidades de negocio a la compañia Japanese Ferry. Siempre dentro de este sector publicamos otros artículos sobre nuestra nueva tecnología para trenes, un proyecto de gran magnitud que equipará el puerto de Rotterdam con la tecnología de grúas más avanzada y un proyecto poco corriente, desarrollado en Canadá, para la elevación de barcos sobre tierra y trasladarlos de un lago a otro. Finalmente, aquellos que creen que el periódico como medio de comunicación está en decadencia debido al predominio de los medios electrónicos, deberán leer el artículo sobre los sistemas ABB de automatización de la impresión. La regionalización redaccional y publicitaria de los periódicos, ajustados a los mercados locales, está haciendo surgir un proceso interconectado de producción que también garantiza altos volúmenes de producción. La automatización se ha convertido en un factor fundamental para dominar una complejidad siempre creciente. El artícu-lo llega a la tranquilizadora conclusión de que durante muchos años podremos hojear un periódico personalizado mientras tomamos el zumo de naranja matinal.

Este número dedicado al ingenio desea celebrar el trabajo de nuestros ingenieros de todo el mundo con numerosos artículos cuya lectura será de gran interés.

Le deseo que disfrute con la lectura.

Peter TerwieschChief Technology OfficerABB Ltd.

El derroche de ingenio

4 Revista ABB 3/2006

Revista ABB 3/2006Derroche de ingenio

Índice

Derroche de ingenio

6Más allá del cieloCuando ABB entra en el campo de los cohetes, el cielo deja de ser el límite. Nuestra compañía contribuye al lanzamiento de satélites desde una plataforma flotante del Océano Pacífico.

10El elefante de plata¿Qué tienen en común una tubería de acero de 60 toneladas de peso, con ventanilla de supervisión de burbujas, y la construcción naval?

14Problemas especiales, soluciones usualesDesde el parque Pleasure Beach hasta la pista de nieve, desde el aceite de oliva hasta la Fórmula 1, los produc-tos estándar de ABB funcionan en aplicaciones no estándar.

Ingenio en la medicina21Robots para los pacientesLa rehabilitación de miembros lesionados exige del fisioterapeuta largas horas de esfuerzo repetitivo. ¿Cómo pueden ayudar los robots en este campo?

25La respiración, el Sherlock Holmes de la gastroenterologíaUna infección de Helicobacter pylori puede provocar enfermedades como la gastritis, las úlceras y el cáncer. El diagnóstico se basa en el análisis espectral de la respiración del paciente. Elemental.

Ingenio y energía29Una ola de energía renovableUna violenta tormenta no siempre es una mala noticia, especialmente para aquellos que saben aprovechar la energía de las tormentas.

32Presa de GuriLa segunda central hidroeléctrica del mundo en cantidad de energía. ABB está actualizando el sistema de control.

37La vía ‘costera’ hacia la energía limpia Aprovechamiento en lugar de combustión: para el gas, desechado hasta ahora, se han encontrado nada menos que cuatro posibilidades de uso.

41El reto árticoGas natural licuado por encima del círculo polar ártico.

46La electrificación de LondresNuevo enlace para reforzar la red londinense.

Ingenio en marcha49Nacido para adaptarse El transformador para trenes todoterreno.

52El convertidor compacto Poca gente sabe que muchos de los exitosos trenes li-geros actuales están equipados con convertidores ABB.

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56Grúas inteligentesImaginación con los pies en tierra. Los puertos de contenedores en marcha hacia la automatización.

60Elevación y tracciónDe la minas al ocio al aire libre, ¿un largo trecho? Una experiencia inolvidable gracias a ABB.

64Romper fronteras¿Más velocidad y más rentabilidad con menos consumo de combustible? Justamente el trabajo de Azipod.

Ingenio en la analítica68Espectroscopia de gases Desde la previsiones meteorológicas hasta la mezcla de combustibles: aplicaciones de la espectroscopia basada en la transformada de Fourier.

75AquaMasterTM

Desde la minería hasta las redes de agua, la medición de caudales ayuda a las empresas a mantenerse en terreno firme.

78Los hacedores de noticiasLa automatización e integración avanzadas garantizan que las noticias sigan siendo calientes al salir de la rotativa.


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Más allá del cielo Una solución integrada de ABB para la primera unidad del mundo de lanzamiento de satélites en el marJane-Helen Pedersen, Jacqueline Rolffs

Durante los últimos años, el lanzamiento de satélites se ha convertido en un negocio comercial viable, en el que varias compañías luchan por conseguir una parte de este mercado altamente especializado. Una compañía que destaca entre todas las demás es Sea Launch, un consorcio internacional que opera desde una plataforma flotante en el Océano Pacífico. ABB proporciona a Sea Launch servicios críticos para la misión. Con su fiabilidad, experiencia y conocimiento técnico especializado, ABB contribuye a garantizar el éxito continuado de la empresa Sea Launch.


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Más allá del cielo

La compañía Sea Launch es líder comercial en el competitivo campo

de servicios para el lanzamiento de satélites comerciales. Este consorcio internacional, que ofrece servicios com-petitivos para el lanzamiento de gran-des cargas, es la única compañía del mundo que lanza satélites comerciales desde una plataforma flotante. La com-pañía, que ha cimentado su fiabilidad en su gran experiencia en el lanzamien-to de grandes cargas, posee un sólida cartera de clientes satisfechos. ABB contribuyó al temprano éxito de Sea Launch y continúa proporcionando a la compañía servicios críticos para las misiones.

Un potencial únicoCapacitada como nadie para lanzar satélites con una inclinación de cero grados en el ecuador, Sea Launch puede ofrecer la máxima capacidad de elevación y la trayectoria más directa de puesta en órbita. Esto hace posible un incremento en la masa de la carga útil, al tiempo que maximiza el tiempo de vida de los satélites en órbita. En siete años de operaciones comerciales, Sea Launch ha establecido una sólida base de clientes entre las principales compa-ñías mundiales de telecomunicaciones, que dependen de Sea Launch y de sus brillantes servicios para desarrollar sus propios negocios.

Una asociación internacional singularUna vez terminada su investigación inicial, en 1995, la compañía Boeing Commercial Space, con sede en Seattle, fundó Sea Launch uniendo fuerzas con la noruega Aker ASA (anteriormente Kvaerner), la rusa Rocket and Space Corporation (RSC)-Energia y la ucrania-na SDO Yuzhnoye/PO Yuzhmash. Su objetivo era construir y dirigir una unidad de lanzamiento de satélites con carga útil y cohetes incluidos. Se eligió un lugar de lanzamiento marino en el ecuador terrestre para la inserción directa en la órbita ecuatorial, así como para reducir riesgos medioambientales y minimizar los costes.

En un plazo de cinco años fueron cons-truidas la plataforma y la nave de en-samblaje y de mando (ACS, Assembly and Command Ship) 1 y el 27 de mar-zo de 1999 se realizó con éxito la pri-mera demostración de lanzamiento de carga útil. Tras su primera misión, la

compañía ha realizado otros 19 exitosos lanzamientos, prueba clara de la solidez del trabajo de esta compañía en un mer-cado relativamente plano.

Emplazamiento único y ventajosoSituado en el Ecuador, a 154º oeste, en aguas internacionales del Océano Pací-fico, el punto de lanzamiento se benefi-cia de las calmas ecuatoriales que a menudo reinan en la zona. Las condi-ciones de ligero viento en esta región son consecuencia de la convergencia de los vientos alisios de los hemisferios norte y sur y permiten a Sea Launch proporcionar un programa fiable de lanzamientos.

La compañía Sea Launch se beneficia también de la diversidad de competen-cias y experiencias aportadas por sus distintos socios. La compañía ha optimi-zado sus recursos integrando diversos sistemas y tecnologías Cuadro .

Sistemas ABB de servicios críticosTodas las operaciones de lanzamiento son controladas a distancia por las unidades de habla inglesa y rusa a bor-do de la nave de mando Sea Launch Commander. Estas operaciones inclu-yen el montaje del cohete en la rampa de lanzamiento, el acoplamiento auto-mático del abastecimiento de combus-tible y de los cables y conectores um-bilicales, la cuenta atrás, el despegue y el vuelo.

1 Nave Sea Launch Commander, centro flotante de control de misiones y factoría de ensamblaje de cohetes

La función de ABB es entregar siste-mas integrados completos de automa-tización, seguridad y generación y dis-tribución de energía eléctrica, tanto para la plataforma de lanzamiento autopropulsada Odyssey como para la nave Sea Launch Commander 1 . To-dos estos sistemas están clasificados como de críticos para la misión y afectan directamente al segmento del cohete. Incluyen, por ejemplo, el sis-tema de control de equilibrio/escora (para mantener la plataforma nivela-da) y el sistema ruso de supervisión de oxí geno, que es importante duran-te el abastecimiento de combustible del cohete (hay alrededor de 900 se-ñales E/S integradas dentro del siste-ma de ABB).

Durante las etapas de desarrollo de Sea Launch, se necesitaron ingenieros de ABB para resolver los problemas iniciales del software y de determina-dos equipos. Estos problemas, sin em-bargo, fueron resueltos rápidamente, y las responsabilidades principales de ABB son ahora entrenar a los opera-dores, proporcionar asistencia durante las operaciones de lanzamiento y adaptar los sistemas ABB a las modifi-caciones que se realizan después de cada lanzamiento. Un ingeniero de ABB Marine en Holanda ha participa-do en cada misión de Sea Launch hasta la fecha 3 .

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Un derroche de ingenioABB Marine de Rotterdam fue responsa-ble de la instalación y puesta en servi-cio del sistema de automatización de a bordo de la nave Sea Launch Comman-der y de implementar, modificar y po-ner en servicio la interfaz hombre-má-quina (HMI) para la aplicación (rusa) KBTM Moscow de medición de oxíge-no, que está implementada en el siste-ma operativo basado en UNIX de ABB. El grupo de Rotterdam participó tam-bién en la puesta en servicio de la pla-taforma de lanzamiento Odyssey.

ABB Marine de Noruega diseñó y entre-gó el equipo eléctrico y los sistemas de automatización para la plataforma de lanzamiento Odyssey y para la nave Sea Launch Commander.

Los ingenieros de ABB que participaron en los primeros diseños del equipo eléctrico y de automatización tuvieron que tener en cuenta las complejidades de este proyecto multinacional. El lan-zamiento de satélites desde el mar era una aplicación totalmente nueva, que exigía adaptar ciertas tecnologías. Por ejemplo, para evitar los posibles daños causados por vibraciones excesivas du-rante el lanzamiento, todos los compo-nentes críticos de los sistemas eléctricos y de automatización van equipados con amortiguadores de vibraciones.

La complejidad del proyecto se veía agravada por los requisitos de los com-ponentes individuales del equipo, que eran suministrados desde Estados Uni-

dos, Rusia, Ucrania y Noruega, y por las compañías internacionales participantes en cada etapa del proceso. El éxito de Sea Launch es una prueba de la flexibi-lidad de que han hecho gala todos los participantes.

Preparativos para el despegueDurante las primeras etapas de prepara-ción del lanzamiento, los segmentos del cohete y el propio satélite son entrega-dos en la instalación portuaria Home Port de Sea Launch en Long Beach (California ). El satélite es encapsulado y acoplado con el cohete a bordo de la nave Sea Launch Commander.

Dos días antes de la partida, el cohete es transferido al hangar de la platafor-ma de lanzamiento Odyssey. El cohete es instalado en el transportador móvil que se utiliza para montar el cohete en la rampa de lanzamiento.

La plataforma de lanzamiento Odyssey parte tres días antes que la nave Sea Launch Commander y ambas naves se reúnen cerca del lugar de lanzamiento para llevar a cabo los preparativos finales.

En el lugar de lanzamiento, la platafor-ma flotante es lastrada hasta el calado deseado de 21 metros y el personal, entrenado especialmente, inicia los pre-parativos. La mayor parte del personal (240 personas) se encuentra a bordo de la nave Sea Launch Commander, mien-tras que el resto (68) trabaja en la plata-forma de lanzamiento. El transporte

2 Equipo de ABB utilizado a bordo de la nave de mando

Cuadro Los socios y sus funciones

La compañía estadounidense Boeing es responsable de gestionar las instalaciones portuarias Home Port de Long Beach (California ) y del desarrollo y operación de la unidad de la carga útil. Boeing dirige también las operaciones de lanzamiento, inclusive el funcionamiento del centro de control, la concepción de misiones y la integración de sistemas. Aker ASA, empresa noruega establecida en Oslo, es la responsable del sector marítimo del programa. Entre sus competencias están la modernización de la plataforma de lanzamiento (una plataforma petrolífera marina modificada) de Kvaerner Rosenberg en Stavanger (Noruega) y la construcción de la nave Sea Launch Commander en Kvaerner Govan de Glasgow (Escocia).Yuzhnoye Design Bureau y Yuzhmashzavod Production Association, de Ucrania, fabri-can las dos primeras etapas del cohete de Sea Launch, el Zenit-3SL, una versión modificada de un fiable sistema, de rápida respuesta, que fue puesto en funcionamien-to a principios de los ochenta.La compañía rusa S.P. Korolev RSC Energia es responsable de dirigir las operaciones del cohete. También produce el Bloque DM-SL, la etapa superior del cohete, proba-da en vuelo, que despliega satélites en órbi-ta de transferencia geosíncrona.

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entre ambas naves tiene lugar por medio de un puente provisional. Ambas naves están equipadas con control de posicionamiento dinámico.

El día anterior al lanzamiento, los ope-radores se trasladan de la plataforma de lanzamiento a la nave de mando y el control es transferido a una consola ABB duplicada, instalada en el barco 2 . Esta consola se comunica con la plata-forma a través de la red extendida ABB, con una conexión conocida como hori-zonte óptico o línea visual (de teleco-municación).

Una vez que el cohete ha sido desplega-do y montado en la plataforma de lanza-miento, el personal que queda es aero-transportado en helicóptero a la nave de mando. En este momento, todo el con-trol es transferido a la unidad remota a bordo del barco. El cohete se carga en-tonces con combustible, una mezcla de oxígeno líquido y queroseno, y el equi-po transportador/elevador se retira al hangar. Minutos después se cierran las puertas del hangar y el cohete despega.

En 2005, Sea Launch conmemoró el décimo aniversario de su nacimiento, tras una década de innovación en el negocio de servicios de lanzamiento. El progreso continúa con el apoyo de un equipo dedicado a cumplir y superar los requisitos y expectativas de sus clientes. Sea Launch tiene como objeti-vo y compromiso conseguir lanzamien-tos exitosos de acuerdo con el progra-ma previsto, apoyándose en su recono-cido historial y en su sólida reputación. Sea Launch continúa obteniendo contra-tos, tanto de clientes nuevos como an-teriores, en un empeño que da expre-sión plena al ingenio, que tan frecuen-temente encontramos asociado a la compañía ABB.

Jane-Helen Pedersen

CoE Marine Oil & Gas Vessels, ABB AS

Oslo, Noruega

[email protected]

Jacqueline Rolffs

Marine Service Center, ABB b.v.

Rotterdam, Holanda

[email protected]

Si desea más información puede consultar

www.sea-launch.com

3 El ingeniero de ABB, presente en todas las misiones de lanzamiento, está considerado como un miembro de la tripulación.

Entregas realizadas para la plataforma de lanzamiento Odyssey:

Ocho generadores de alta tensión (6 kV, 3600 kVA), 4 a 60 Hz, 2 a 50/60 Hz y 2 a 50 Hz Todos los cuadros de distribución de alta y baja tensión para los sistemas de 60 y 50 Hz Todos los motores para los propulsores de inclinación y azimut Sistemas SCR (rectificadores controlados por silicio) para la propulsión Sistemas de automatización (2 controladores AC450, 2 cortafuegos [ANX-95], 1 dispositivo de seguridad 3000, 8 puestos de operador AS500, 1 estación 800xA de registro de variables)

Convertidor de protocolo para la interconexión entre el sistema de supervisión del oxígeno y los sistemas Advant de ABB (HMI)

Entregas realizadas para la nave Sea Launch Commander:

2 generadores de alta tensión (6 kV, 6.250 kVA, 50 Hz) 4 generadores de baja tensión (380 V, 1.525 kVA, 50 Hz) Todos los motores para los propulsores de inclinación y azimut (6 kV) Todos los cuadros de distribución de alta y baja tensión para los sistemas de 60 y 50 Hz Sistemas de automatización (3 controladores AC410, 1 dispositivo de seguridad 400/1.4, 2 cortafuegos [ANX-95], 4 puestos de operador AS500, 1 estación 800xA de registro de variables)

Cuadro Suministro de sistemas eléctricos y de automatización de ABB

El Elefante de plataTúnel de cavitación construido con una precisión de centésimas de milímetro Tadeusz Kobus, Agnieszka Gabrysiak

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La experimentación y verificación son los trabajos más espectaculares de un proceso de desarrollo, sobre todo cuando los parámetros de las prue-bas son de grandes dimensiones. Un ejemplo claro es ‘El Elefante de Pla-ta’, entorno de prueba construido pa-ra evaluar la hidrodinámica de las hé-lices de barcos.

La cavitación es muy importante en el diseño de las hélices de barcos. Este fenómeno se produce cuando las bur-bujas de vapor de agua formadas en zonas de baja presión penetran en zonas con presión más alta, donde se destruyen. Este proceso puede pro-vocar una erosión rápida de las su-perficies adyacentes.

El Elefante de Plata salió de Polonia en enero de 2006 con destino a Viet-nam, donde servirá al sector de la construcción naval, que está en pleno desarrollo. El comienzo de este viaje señalizó el final de uno de los proyec-tos de construcción más grandes y retadores de la historia de ABB Zamech Marine en Polonia.

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El Elefante de plata

En el Lejano Oriente se dice que todo ha de tener un nombre. Esto

es también cierto para los túneles de cavitación y para las grandes instala-ciones de pruebas en general. El Elefante de Plata ya había recibido un nombre en la nave de producción de Elblag (Polonia), aunque su bautismo oficial tuvo lugar en el centro SDRC (Ship Design and Research Center de Gdansk Cuadro 1 . El nombre se debe al tono plateado que adquirió el exterior del túnel con la pasivación y a la se-mejanza del tubo con un paquidermo con la trompa recogida.

Un túnel de cavitación se utiliza para analizar el flujo del líquido en torno a una hélice de barco y para evaluar y optimizar el diseño de tales hélices.

Cooperación contra la cavitaciónLa historia de este extraordinario proyecto empezó con un contrato de cooperación firmado por los gobiernos polaco y vietnamita. El sector de la construcción naval del Lejano Oriente, en fase de desarrollo, iba a recibir asistencia por parte de Polonia. SDRC, destacado especialista en hidrodinámi-ca, obtuvo un contrato para el diseño y construcción de un túnel de cavita-ción destinado a un centro vietnamita

de investigación. SDRC elaboró el concepto del túnel, cuyo desarrollo y ejecución fue adjudicado a ABB Zamech Marine de Elblag (Polonia) 1 Se trataba de un pedido nada habitual para esa fábrica. Raramente se constru-yen túneles de este tipo pero, además, el tamaño del túnel Cuadro 2 era muy superior a todo lo que hasta entonces había hecho la fábrica. Un túnel de cavitación se utiliza para analizar el flujo del líquido en torno a una hélice de barco y para evaluar y optimizar el diseño de tales hélices. Sin embargo, las hélices marinas pue-den tener un diámetro de cuatro o, incluso, ocho metros. No es nada fácil estudiar tan enormes estructuras en un túnel semejante. El túnel tendría

que ser de enormes dimensiones y el tiempo y los costes inherentes a la iteración del diseño de la hélice de prueba serían totalmente inaceptables. En lugar de ello, se utilizan modelos de 20 centímetros. Los resultados de estas pruebas se pueden ampliar de acuerdo con la escala para predecir con precisión las propiedades de la hélice de tamaño natural 2

Burbujas letalesLa acción de una hélice origina corrientes y turbulencias. Cuanto mayor es la velocidad con que circula un fluido, tanto menor es su presión (principio de Bernoulli). Cuando su presión es suficientemente baja, el

1 Preparada para aceptar grandes proyectos: la fábrica Elblag de ABB Marine en Polonia

2 Una hélice real de barco es demasiado grande para ser probada en un túnel de cavitación. Esta hélice está destinada al barco B 8276, construido por Gdynia Shipyard (Polonia).

Cuadro 1 Centro de Investigación y Diseño Naval

El centro SDRC (Ship Design and Research Center) fue fundado en 1971 como centro de diseño, construcción e investigación para las necesidades del sector polaco de la construcción y reparación de barcos. Superados los problemas organizativos surgidos a principio de los años noventa, SDRC defendió con éxito su liderazgo en el mercado de la hidromecánica, construcción naval, tecnología de materiales y corrosión. El final de la última década revitalizó la acti-vidad de diseño naval de la compañía. Los laboratorios SDRC, accesibles a los estu-diantes y al personal de universidades téc-nicas, ha puesto gran énfasis en mejorar la calidad de la enseñanza y el desarrollo de la ciencia. En abril de 2004, SDRC se convirtió en una compañía de propiedad estatal.

Cuadro 2 ‘El Elefante de Plata’ en cifras

Longitud: 21 mAltura: 12 mVolumen de agua contenida: 130 m3

Masa de la estructura (sin agua): 60 tPrecisión perpendicular de lasparedes de la cámara de medición: 0.1 mmRugosidad de placas interiores Ra 0,8 to Ra 2,5Pernos de sujeción de segmentos (véase también fotografía de portada): M36

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agua se evapora con desprendimiento de burbujas. Estas burbujas fluyen con el agua hasta que entran en zonas de mayor presión, donde implosionan. Esta acción libera importantes cantida-des de energía que se propaga por el agua en forma de ondas de choque. El resultado de ello es una alta emi-sión de ruido y vibraciones o, aún peor, puede suceder que la cavitación haga saltar partículas microscópicas

de las superficies sólidas (como las palas de las hélices). Con el tiempo, esta acción produce erosión, modifica la forma de la hélice y reduce su eficiencia, afectando gravemente a la vida útil de la hélice, al sistema de transmisión y al consumo de combus-tible.

Invertir en estudios sobre la cavitación es, por tanto, invertir en la vida útil y

en la eficiencia de la hélice desarro-llada.

El túnel en sí es un conducto de circulación de agua compuesto por cuatro partes cuya sección transversal varía en forma y diámetro 3 . El túnel se llena de agua y el modelo a exami-nar se sitúa en la parte superior de la cámara de medición 3g 5 . Usando con cierta impropiedad el lenguaje técnico se puede decir que el túnel de cavita-ción es un enorme tubo de acero con agua bombeada 4 en un circuito cerrado. Al generar un flujo definido y controlado en el interior de la cámara de medición se simulan las condicio-nes de funcionamiento de la hélice. Sensores situados en el túnel permiten estudiar con detalle el comportamien-to dinámico de la hélice en diferentes condiciones. Los resultados de este estudio permiten introducir medidas correctoras en el diseño.

Sencillez de proyecto, una quimeraEn teoría, todo iba muy bien: un diseño completo, unos requisitos bien especificados... todo lo que ABB Zamech Marine tenía que hacer era preparar los planos detallados y la soldadura y entregar el túnel. El contrato fue firmado en diciembre de 2003 y los ingenieros de ABB empeza-ron a trabajar inmediatamente. Cada parte de la construcción –incluso los detalles más nimios– era prácticamen-te única y se acumulaba al desafío con que había que enfrentarse.

Sin embargo, el diseño en sí no era el mayor problema. El reto principal fue satisfacer un requisito aparentemente ‘nimio’, especificado por SDRC: construir el túnel con acero inoxida-

4 Un diseño de hélice que ha soportado con éxito la corriente en esta cámara de medi-ción está en condiciones de funcionar en el océano.

3 Túnel de cavitación El Elefante de Plata

Un motor eléctrico de 1.500 rpm y 90 kW a impulsa un engranaje reductor con una relación de transmisión de 1:6,3. Las subunidades de este eje, montadas sobre un armazón común, están acopladas elásticamente. El agua del túnel es bombeada b por una hélice de barco de cuatro palas a una velocidad máxima de 200 rpm. Los elementos de la hélice son de bronce de gran resistencia. El paso de las palas es regulable. Después de abandonar la hélice, el agua pasa a través de un difusor c , es decir, una sección de tubo que reduce la presión del agua al aumentar su sección transversal y luego pasa a tra-vés de un resorbedor con una rejilla enderezadora d que estabiliza el flujo.

Los codos del túnel e contienen aletas cuyo número y forma son diferentes para cada codo.Antes de entrar en la cámara de medición, el agua circula por el llamado concentrador (confu-ser) f . Este elemento estabiliza el chorro de agua cuando sale del codo y también aumenta su presión al reducirse la sección transversal. Cada parte del concentrador es objeto de un minu-cioso análisis hidrodinámico y de un preciso mecanizado.El túnel completo está situado en un edificio. La planta superior permite acceder a la cámara de medición g , que contiene sensores que supervisan diversos parámetros del agua. Placas de ventanas de plexiglás de 80 mm de espesor, instaladas en las cuatro paredes de esta sección, permiten la inspección visual y la filmación de la prueba desde diferentes ángulos, así como el uso de instrumentos externos, como estroboscopios. Aunque ha sido diseñado sobre todo pa-ra hélices, el túnel se puede usar también para ensayar otros componentes, por ejemplo los cascos de los barcos. Al salir de la cámara de medición, el agua entra en un difusor h . Elemen-tos de desaireación del agua situados en el codo del túnel i y en el tanque de compensació j . ayudan a conseguir los parámetros de trabajo requeridos como, por ejemplo, una presión mano-métrica positiva o negativa. El túnel está sostenido y estabilizado mediante soportes k de acero.

a

b

c

d

e

k

g fh

i

j

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ble. Tradicionalmente, la ingeniería de precisión es uno de los fuertes de la planta de ABB Zamech Marine de Polonia, que es capaz de trabajar con precisiones de centésimas de milíme-tro. El reto principal, sin embargo, reside en el material elegido, la chapa de cromo-níquel. Este material tiene una gran conductividad térmica, lo cual impide unir dos chapas mediante soldadura continua. El trabajo tenía que interrumpirse una y otra vez, pro-longando considerablemente el tiem-po de producción. La construcción de algunas subunidades requirió el doble, o incluso el triple, del tiempo previsto. La deformación de compo-nentes previamente terminados plan-teó considerables problemas. Con fre-cuencia se comprobaba que una parte que había sido preparada, montada y soldada un día, había modificado sus dimensiones un día después. El acero seleccionado es muy resistente, pero también bastante dúctil, lo cual signi-fica más tiempo de proceso y un mecanizado especial.

A pesar de todos estos retos, la entrega fue puntual. Menos de un año después de firmar el contrato, SDRC podía empezar a poner en servicio y calibrar el túnel 6 . Menos de dos semanas después ya se había instala-do en el túnel gran parte del equipo especial de medición. Cada túnel de cavitación tiene características singulares debido a su forma y material, de modo que las pruebas han de ser muy detalladas. Las pruebas basadas en modelos ayudan a

determinar los factores de escala, de modo que los resultados se puedan aplicar a las hélices reales1).

En muchos puntos del túnel se instalaron manómetros, medidores de velocidad e instrumentos especiales de medición. La recepción de El Elefante de Plata por SDRC se realizó sin reserva alguna.

Suministro al sector navalToda la estructura fue desmontada en sus componentes para el envío. Algunas de las piezas más pequeñas fueron embaladas en contenedores, las de mayor tamaño fueron fijadas sobre plataformas y, finalmente, el túnel fue cargado en un barco.

A pesar de las complicaciones encon-tradas, este contrato fue rentable, no sólo financieramente, sino también como experiencia de aprendizaje. El equipo ABB encargado del proyecto obtuvo importantes y valiosos conoci-mientos, ya que revisar las rutinas establecidas permite profundizar los principios que subyacen a las mismas. Ya en la fase de diseño se refrescaron los conocimientos. La fábrica de Elblag es básicamente una planta de producción y, aunque de hecho diseña nuevos tipos de equipos, este trabajo se mantiene dentro de los límites de determinados procesos de fabricación bien definidos. El proyecto Elefante de Plata ha obligado a la fábrica a dejar de lado este estereoti-po y a alcanzar nuevos niveles de creatividad y flexibilidad, tanto de

pensamiento como de acción. El planteamiento de diversos problemas relativos al acero inoxidable ha permitido obtener muchos conoci-mientos nuevos que permitirán acce-der a nuevos mercados, tanto por los nuevos conocimientos y técnicas de fabricación como por el hecho de que éste es un auténtico proyecto de referencia.

Tadeusz Kobus

ABB Zamech Marine Sp. z o.o.

Elblag, Polonia

[email protected]

Agnieszka Gabrysiak

ABB Sp. z o.o.

Warsaw, Polonia

[email protected]

Nota1) Los parámetros del flujo del agua se gradúan sobre

la base de la semejanza de flujos (utilizando los

números de Reynolds, Freud, Nuselt y otros).

5 La bomba que mantiene circulando el agua está alimentada por un convertidor de frecuencia de ABB.

6 Fueron necesarias numerosas pruebas para estudiar y verificar las propiedades del túnel.

Problemas especiales, soluciones usualesLa prueba incontestable de la flexibi-lidad y modularidad de una solución es que ésta puede ser aplicada en campos que sus creadores nunca hubieran imaginado. Los artículos siguientes presentan diversos pro-

En acción ahorrando energía Los costes de funcionamiento de una de las mayores atracciones turísticas de Gran Bretaña están bajando. La implantación de equipos ABB de corrección de energía en Blackpool Pleasure Beach ha reducido el con sumo de energía de las nuevas atracciones en cerca del 25 por ciento, un resultado sensacional para el operador y para el cliente.

Blackpool es uno de los centros turísticos más concurridos de la

costa noroeste de Inglaterra. Black-pool es muy conocida por su repro-ducción a escala de la torre Eiffel, su iluminación invernal y las atracciones de su playa, un parque temático abierto todo el año. La ciudad atrae cada año a más de 6,2 millones de visitantes que disfrutan con sus famo-sas atracciones.

El consumo de energía es muy impor-tante en un centro de ocio que fre-cuentemente pone en funcionamiento nuevas atracciones, ávidas de energía. Con su última incorporación, la espec-tacular atracción ‘Bling’, inaugurada en 2004, los propietarios del parque recurrieron a ABB para poder tener el

necesario suministro de electricidad sin necesidad de ampliar la red eléc-trica que abastece Pleasure Beach.

No es la primera vez que ABB aplica su tecnología PFC de corrección del factor de potencia en este parque. Ya hace algunos años Blackpool inau-guró ‘The Walhalla’, en su tiempo la atracción de interior más espectacular de la historia.

La nueva atracción recibe su nombre, ‘Bling’ del mundo de la cultura pop. Esta atracción a base de mecanismos articulados gira a 95 kilómetros por hora en tres direcciones distintas, a una altura de hasta 30 metros sobre el suelo, exponiendo a los usuarios a 2,5 veces la fuerza de la gravedad.

‘Bling’ exige mucho de la red eléctrica trifásica. En principio debía tener un consumo en torno a 1.400 A por fase, pero el equipo ABB de correc-ción del factor de potencia (una batería de condensadores con un total de 300 kVAr) redujo la corriente de alimentación necesaria a 1.200 A por fase. La potencia requerida para el funcionamiento de la atracción se redujo en cerca del 25 por ciento.

El ahorro de energía llega a ser de hasta 3.800 dólares mensuales en tem-porada alta, de modo que el equipo de ABB deberá estar amortizado en menos de tres años.

ductos usuales de ABB en aplicacio-nes nada comunes, que llegan a lo decididamente exótico. Los requisitos que han de satisfacer son los mismos que en los merados tradicionales: ahorro de energía, mejora de la cali-

dad, aumento de la productividad. Con frecuencia, los ahorros son menores que en las soluciones estándar, pero su significado para el cliente puede tener una gran impor-tancia.

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Un ahorro energético y financiero del mismo orden se consiguió con la atracción Walhalla, inaugurada el año 2000. Una vez instalado el equipo automático de ABB para la corrección del factor de potencia, que compren-día dos baterías de condensadores con una potencia reactiva total de 900 kVAr, la corriente de alimentación se redujo a 1.500 A por fase. Con ello, la potencia requerida para el funcio-namiento de la atracción se redujo de 1,5 MVA a poco más de 1 MVA, es decir aproximadamente el 25 por ciento.

Karen Strong

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Problemas especiales, soluciones usuales

Nieve limpia de una red limpiaLos equipos que gobiernan los caño-nes de nieve artificial y los teleféricos de montaña puede producir interfe-rencias en las redes eléctricas y pro-vocar parpadeos en la iluminación y problemas de recepción de la señal de televisión. Pero ABB ha encontra-do la solución perfecta: filtros PQF que mejoran la calidad de la energía de la red para sistemas existentes y convertidores de frecuencia con uni-dades de alimentación integradas (ISU) para los dispositivos nuevos.

La maquinaria de nieve artificial y teleféricos de montaña suele estar

situada en los extremos de los valles, donde la red de alimentación eléctrica suele ser más débil. Con frecuencia, y salvo que se tomen las medidas adecuadas, al activar la maquinaria se producirán perturbaciones en las redes de suministro eléctrico.

Se proporciona filtrado simultáneo, programable individualmente, para 20 armónicos hasta la fre-cuencia armónica de orden 50. La eficiencia de filtrado suele ser superior al 97%.

Filtros de red para equipos existentes de nieve artificialLas bombas de impulsión más antiguas empleadas en las máquinas de nieve artificial suelen estar equipadas con convertidores de potencia convenciona-les, que generan armónicos disruptivos en el sistema de suministro eléctrico. El objetivo de ABB era eliminar estas per-turbaciones con un filtro de red espe-cial. Con poco trabajo es posible conec-tar el filtro a los accionamientos exis-tentes o integrarlo en nuevos sistemas.

Estos filtros de calidad de potencia (PQF) controlan permanentemente, en tiempo real, la corriente de la línea para determinar los armónicos exis-tentes e inyectan corrientes de com-pensación en la red cuyos armónicos son de fase exactamente opuesta. De este modo se anulan los armónicos, quedando una onda sinusoidal pura.

Los filtros PQF son inmunes a los cambios de los parámetros de la red y no se sobrecargan. Están disponibles

El motor asíncrono con convertidores de frecuencia 4Q se utiliza también con excelentes resultados en motores de bombas.

Cuadro El principio del filtro activo

El principio del filtro activo consiste en medir corrientes armónicas y generar activamente un espectro armónico de fase opuesta a la corriente armónica distorsionante medida. De este modo se anulan los armónicos originales.

El filtro activo está configurado en paralelo y supervisa en tiempo real las 3 fases de la corriente de la línea de baja tensión mediante un procesador de señal digital (DSP).

La salida de la unidad DSP, en combinación con un sistema de control por microprocesa-dor, genera una señal modulada en ancho de

impulso (PWM) para controlar módulos de potencia basados en tecnología IGBT (transis-tor bipolar de puerta aislada) actuando como una fuente de corriente. La señal PWM usa una frecuencia de conmutación fija.

El sistema opera bajo control de circuito cerrado con un tiempo máximo de respuesta no mayor de 40 milisegundos. El sistema de control impide que se sobrecargue el filtro activo.

Se proporciona filtrado simultáneo, programa-ble de forma individual, para 20 armónicos hasta la frecuencia armónica de orden 50.

La eficiencia del filtrado es generalmente superior al 97 por ciento.

El factor de potencia de operación del filtro activo se puede programar entre 0,7 inductivo y 0,7 capacitivo. El programador puede selec-cionar compensación de potencia reactiva, tanto fija como dinámica.

El filtro activo está protegido contra sobreco-rrientes de cortocircuitos, sobrecarga térmica y funcionamiento anormal de puentes IGBT.

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Aceite para los volantes de una prensa de aceitunasLa extracción de aceite de oliva es un asunto complicado. ABB colabora con Rapanelli Fioravante para ofre-cerle una solución innovadora para el control automático de máquinas.

En los molinos de ciclo continuo, las laboriosas fases de extracción

del aceite de oliva –trituración, amasa-do, decantación y depuración, extrac-ción del agua y de las impurezas sóli-das de las aceitunas– se realizan en sistemas automatizados de producción sin apenas intervención del personal. Aunque esto tiene muchas ventajas

frente a los métodos tradicionales, la producción de aceite de oliva –a dife-rencia de otros sistemas de extracción de aceite– requiere controlar con pre-cisión la temperatura y el tiempo de amasado.

El sistema se puede su-pervisar desde estaciones remotas a través de redes comunes de transmisión con fines de gestión, con-trol y mantenimiento.

Con el objetivo de mejorar los siste-mas empleados por los fabricantes de aceite de oliva, la empresa Rapanelli Fioravante Spa de Foligno (Italia), fabricante de maquinaria de extrac-

en versiones estándar para 70, 100 y 130 A y, a petición del cliente, en otras versiones (de 40 a 3.600 A). Estos filtros ya se están utilizando con excelentes resultados en diversos sistemas de nieve artificial.

Motor asíncrono para nuevos sistemas Hace cinco años, ABB desarrolló una brillante idea para nuevas instalaciones de teleféricos: los motores asíncronos de cuatro cuadrantes. En comparación con los motores CC, los nuevos motores CA trifásicos son más pequeños, requie-ren muy poco mantenimiento y ahorran energía. Presentan armónicos de co-rriente con frecuencias muy bajas, sin consumo de potencia reactiva, y pue-den manejar fácilmente sobretensiones en la red. El convertidor de frecuencia simplifica el arranque y funcionamiento y elimina la necesidad de hacer medi-ciones complicadas, que tanto tiempo necesitan.

Esta técnica se están aplicando actual-mente en los motores de cañones de nieve artificial, cuyos problemas son similares: problemas de colectores en los motores CC, así como armónicos de red y potencia reactiva en los con-troladores de tiristores.

La solución, también este caso, fue un motor asíncrono con convertidor de fre-

cuencia y unidad de alimentación inte-grada ISU-FU. Esta solución se utilizó por primera vez, con muy buenos resul-tados, en el Campeonato del Mundo de Esquí de 2003 celebrado en St. Moritz (Suiza). Más tarde se utilizaron otros sistemas de producción de nieve en las estaciones suizas de esquí de Laax, Flumserberg e Ibergeregg y en las fina-les de la Copa del Mundo de Esquí de

El filtro de potencia PQFM se puede conectar con muy poco esfuerzo a sistemas existentes como componente individual.

2005 en Lenzerheide. El resultado: ya no son necesarios los filtros de armóni-cos de red y los sistemas de compensa-ción en motores de bombas con poten-cias de 200 a 355 kW.

Ueli Spinner

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Jürgen Reese

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ran informes, proporcionan detalles de las sesiones de trabajo, fecha y hora, tiempo de amasado y temperatura del producto en todas las fases de funcionamiento.

La supervisión de la tempera-tura y la toma de muestras se pueden realizar en cada fase de funcionamiento gracias a la capacidad del sistema para identificar la posición exacta del producto en el ciclo de producción.

Toda esta información se resume en una página gene-ral visualizada. Desde ella se puede acceder a páginas de trabajo dedicadas a cada

una de las tres unidades de operación que constituyen el sistema. Todas las actividades de control se pueden do-cumentar con detalle.

Silvio Della Casa

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ción de aceite de oliva, ha colaborado con ABB para diseñar e implementar una solución innovadora para el control automatizado de las máquinas.

La nueva solución permite controlar individualmente las tres unidades que componen el molino, es decir: el grupo de trituración/amasado, el decantador (centrifugación de la pasta compuesta de re-siduos de aceitunas y mosto aceitoso), y los separadores finales para eliminar el exce-so de agua del aceite.

El nuevo sistema usa contro-ladores lógicos programa-bles AC31 de ABB y permite el soft-ware para satisfacer las necesidades de cada productor de aceite, por ejemplo para adaptar el número de decantadores o separadores utilizados en una determinada configuración.

También es posible modificar fácil-mente procesos concretos dentro del sistema de producción de aceite. El sistema se puede supervisar desde

La compañía Rapanelli de Foligno ha colaborado con ABB en el diseño e implementación de una solución innovadora para el control de molinos automáticos.

estaciones remotas a través de redes comunes de transmisión (teléfono, Internet, etc.) con fines de gestión, control y mantenimiento.

Cada una de las tres unidades del molino tiene un programa de control específico. Además, se pueden utilizar dos tipos de programa de supervisión para controlar el funcionamiento de las máquinas. Estos programas gene-

Fórmula de medi-ción del par motorABB ha desarrollado un sensor de par motor capaz de resistir el implacable entorno propio de un coche de F-1.

Esta idea de un sensor robusto fue desarrollada originalmente

para aplicaciones de automoción estándar y más tarde se adaptó para usos en entornos extremos, como se dan en las instalaciones de F-1. El sensor es suficientemente pequeño para integrarlo directamente en el tren de potencia, sobre el eje de entrada de la caja de cambios. Desde este punto tiene acceso al par real del motor y hace viables diversas aplicaciones de supervisión del motor y del tren de tracción. Se puede obte-ner inmediatamente un ‘mapa’ del motor mientras el coche está en la

pista y con él medir y optimizar el rendimiento de los cambios de veloci-dades.

Las condiciones de las carreras de F-1 son, sin duda, muy exigentes. Instala-do en el eje de entrada de la caja de

cambios, el sensor ha de soportar unas condiciones extremas: Velocidades de giro de hasta 20.000 rpm

Temperaturas de hasta 250°C Niveles de presión de hasta 1.800 MPa


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La automatización aumenta la competitividad Characteristix Limited, uno de los principales fabricantes de diseños de plástico moldeado producidos por encargo, ha doblado su capacidad de fabricación con la instalación de una celda con robots de ABB en su fábri-ca de Wadebridge en Cornualles (Rei-no Unido).

La celda de fabricación GeKu, que comprende un robot IRB 140 de

seis ejes de ABB, una máquina Krauss Maffei de moldeo de plástico por in-yección, un robot de haz GeKu, trans-portadores y prensa neumática, ayuda

sin contacto, usado en los coches de F-1. La capacidad del sensor para re-gistrar datos de forma precisa y siste-mática en el duro entorno de un co-che de carreras lo convierte en una poderosa herramienta, única en su clase, para optimizar el rendimiento del motor. La correcta puesta a punto del sistema de control, que implica ajustar el motor para obtener el máxi-mo par y la máxima salida de poten-cia, depende de un profundo conoci-miento del rendimiento del motor y por tanto de la optimización de los cam-bios de velocidades para reducir al mínimo la interrupción del par motor.

Otros requisitos son la tolerancia a altos niveles de vibración, la resisten-cia a los lubricantes y una durabilidad que garantice un perfecto funciona-miento, vuelta tras vuelta. Otro requi-sito del sensor es seguir funcionando sin ninguna atención especial ni nue-va calibración antes o después de la carrera.

Cuando un material ferromagnético se somete a la acción de un par, sus propiedades magnéticas cambian. Estos cambios (magneto-elasticidad), que se pueden medir, son la base del Torductor-S, un sensor de par motor

a Characteristix a mantener su compe-titividad pese a luchar con los gigan-tes industriales de Extremo Oriente.

Characteristix, que tiene una lista de prestigiosos asociados bajo licencia como 20th Century Fox, BBC World-wide, Disney, Universal Studios y Warner Bros, ha aprovechado un nicho de mercado suministrando con gran flexibilidad productos de tamaño pequeño a medio fabricados por lotes a clientes del Reino Unido y otros países europeos, que hasta entonces adjudicaban sus pedidos a suministra-dores de Extremo Oriente.

Characteristix no sólo ofrece realmen-te un procedimiento completo llave en mano, inclusive diseño y trabajo artístico, sino que su rápida produc-ción proporciona flexibilidad a los clientes para hacer pedidos de lotes

relativamente pequeños con cortos plazos de entrega.

Estos factores son claras ventajas res-pecto de los suministros de China, por ejemplo, sólo posibles en partidas extremadamente grandes y con plazos de entrega de tres meses y que exigen controlar a fondo la calidad y conve-niencia del producto antes de seguir adelante.

La celda de fabricación GeKu ha do-blado la producción hasta alcanzar 33.000 piezas diarias, entre ellas dise-ños de tarjetas de cumpleaños, figuras de pie, colgantes, figurillas, portalápi-ces, imanes para frigoríficos y sujeta-papeles de plástico, etc., moldeados con las inconfundibles formas de per-sonajes famosos de dibujos animados como Bob the Builder, Spiderman y Shrek, por citar sólo algunos.

Esquema de la máquina con sensor de par Esquema de máquina optimizada

390

380

370

360

350

340

330

15000 17000 18000 19000 20000

Nm

rpm

La puesta a punto del motor se suele realizar en un equipo de pruebas an-tes de montar el motor en el coche de carreras. Sin embargo, la experiencia ha demostrado que las condiciones en el equipo de pruebas no reflejan total-mente las del vehículo, de modo que la puesta a punto y el rendimiento no son óptimos. Situando un sensor del par motor en el eje de entrada de la caja de cambios es posible reunir in-formación de detalle sobre el motor y el tren de potencia mientras el coche está en plena carrera. Esto permite ajustar el motor a las condiciones de la carrera y supervisar el rendimiento durante la misma.

Además de medir la máxima potencia de salida, el sensor del par motor pro-porciona también información detalla-da del rendimiento del motor y de la caja de cambios, inclusive la respuesta del motor a las acciones del piloto y el desgaste del equipo. En un campo tan competitivo como éste, la detec-ción fiable del par motor es una ca-racterística muy deseable.

Lars A. Gustavsson

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Toblerone con el máximo cuidadoSeguramente no hay nadie en el mun-do que no haya oído de Toblerone, la marca más famosa de chocolate sui-zo. La inconfundible barra triangular de chocolate es producida por Kraft Food Schweiz AG en Berna. Ahora, Toblerone está disponible en porcio-nes individuales, pues el chocolate es manipulado y envasado en piezas individuales por robots de ABB.

El chocolate Toblerone gusta a gente de todo el mundo. Su forma –que

simboliza el Monte Cervino– es incon-fundible. La novedad es que el choco-late triangular ya se vende en piezas individuales que se pueden saborear

1 El sistema de envoltura de Toblerone

a

b

c

a Estación de transferenciab Estación de descarga

c Recogida y combinación de los productosd Máquinas de envoltura 1–5 (máquina 6 de reserva)

La celda de fabricación no sólo ha disparado la producción de emblemas y diseños para el fabricante de Cor-nualles, sino que ha aportado interés y variedad para gran parte del perso-nal de producción. Muchos de los empleados de la compañía, dedicados anteriormente a un trabajo manual, han aceptado el reto de la fabricación mediante robots, participando con interés en cursos de programación de robots e instrucción de operadores para ampliar sus conocimientos y ampliar sus habilidades.

El director Andy Knight resume la situación: ‘Una pequeña empresa de 11 empleados, situada en el área rural de Cornualles, seguramente no parece la más idónea para instalar robots y competir con Extremo Oriente. Sin embargo, la celda diseñada por GeKu y su robot de ABB nos han ayudado a ser ultracompetitivos y a mantener, y de hecho ampliar, una base de clien-tes a la que pertenecen algunas de las firmas más prestigiosas del mundo’.

David Marshall

[email protected]

d


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La solución de ABB: división del trabajo en subtareasLos contenedores que transportan las bandejas llenas de piezas de chocola-te se apilan sobre paletas y se envían a una estación de descarga, donde un robot IRB 6600 de ABB, con un alcan-ce de más de tres metros, transfiere cada contenedor a una estación de separación. Las bandejas se sacan de las pilas y se colocan, varias a la vez, en una de dos máquinas descargado-ras 2 . Una cinta transportadora situa-da debajo de cada descargadora entre-ga la bandeja inferior a una estación de transferencia.

Las bandejas llenas de chocolatinas son recogidas por un robot IRB 2400 en cada una de las estaciones de transferencia. Para poder envolverlas de forma individual, las chocolatinas han de permanecer uniformemente separadas cuando son transferidas a la cinta transportadora. Para conse-guirlo, la bandeja es movida desde debajo de las chocolatinas con tal suavidad que éstas terminan coloca-das con precisión sobre la cinta trans-portadora. Este proceso de manipula-ción es mucho más preciso que la transferencia manual y evita también que el producto sufra daños.

Una vez hecha la envoltura, las piezas de chocolate son recogidas por trans-portadores de cangilones que entre-gan el producto a un transportador central de recogida que se desplaza por toda la trayectoria del sistema. Al final de este transportador, las cho-colatinas son recogidas en un gran contenedor. Las deliciosas chocolati-nas Toblerone ya están preparadas para su distribución en todo el mun-do.

Werner Erismann

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de una en una, con un café o para pi-car entre comidas.

Los robots de ABB funcionan en la cadena de producción de Kraft Food apilando bandejas completas de trián-gulos individuales de chocolate y ‘en-viándolos’ a los sistemas de envasado 1 situados más adelante, donde cada pastilla triangular es envuelta indivi-dualmente en papel de aluminio.

Objetivos de Kraft FoodKraft Food encargó a ABB un sistema que debía cumplir los requisitos siguientes: enviar automáticamente las chocola-tinas a cinco máquinas de envoltura con papel de aluminio

recoger y combinar los productos envasados colocándolos en conte-nedores de paletas

tratar cuidadosamente el producto

maximizar el acceso para las tareas de supervisión, limpieza, servicio y mantenimiento

funcionar en tres turnos de trabajo utilizar un diseño sencillo de com-ponentes

proporcionar un sistema operativo sencillo que admita cambios fre-cuentes de personal

Solución de ABBEl diseño ideado por ABB para este sistema complejo y rigurosamente especificado prestó especial atención a la transferencia de las chocolatinas desde las bandejas al transportador de alimentación de la máquina de envol-ver. En caso de caída de las chocolati-nas durante este proceso se pararían las máquinas. Las chocolatinas han de ser colocadas con gran precisión para garantizar el óptimo rendimiento de envoltura.

2 Descarga de las bandejas de chocolatinas


Robots para los pacientes ¿Es posible que los robots y los humanos cooperen para mejorar los programas de fisioterapia? Andras Toth, Ivan Ermolaev

Los robots industriales pueden realizar muchos movimientos tridimensiona-les. Son precisos, potentes y obedientes, y pueden ejecutar muchas de las tareas repetitivas que hasta ahora han tenido que hacer los fisioterapeutas. La idea de utilizar robots para ayudar a los fisioterapeutas en el tratamiento de miembros lesionados es atractiva en principio, pero, ¿no será demasiado simplista? Esta pregunta fue objeto de un proyecto de investigación basado en robots industriales construidos por ABB. Con la llegada de robots suma-mente fiables, fabricados en serie, la perspectiva de la fisioterapia de neuro rehabilitación con la ayuda de robots ha pasado a ser realidad.

Ingenio en la medicina




Robots para los pacientes

La rehabilitación física de los pacientes con parálisis de un lado

del cuerpo (hemiparesia espástica) es un desafío muy complejo. La parálisis puede estar provocada por varias cau-sas, entre ellas la hemorragia cerebral o infarto (apoplejía), traumas, tumores, esclerosis múltiple y defectos congéni-tos. La causa más común es la apople-jía, que puede producir daños perma-nentes y es uno de los trastornos neu-rológicos más comunes en Europa, con un 80% de supervivientes que presentan importantes daños neuroló-gicos y un 31% que necesitan ayuda en las actividades de cada día. En la Unión Europa (UE), la incidencia media está entre 150 y 400 casos por cada 100.000 habitantes, aunque varía mucho de una región a otra. En Ho-landa, la incidencia es de 526, mien-tras que en Suecia es de 941 por cada 100.000 habitantes. En Asia Central y en los nuevos estados independientes de la antigua Unión Soviética, el índi-ce de incidencia es 600, mientras que en Estados Unidos es 214. Es necesa-rio mejorar la asistencia médica de

estos pacientes, no sólo en el campo de una terapia intensiva, sino también en la rehabilitación.

Los pacientes apopléticos responden positivamente al movimiento pasivo de sus miembros dañados: es posible reejercitar el cerebro y lograr un cierto grado de recuperación funcio-nal. En el caso de los miembros supe-riores, el movimiento pasivo implica la intervención de un fisioterapeuta que agarra el codo y la muñeca del paciente y flexiona repetidamente el brazo durante 40–45 minutos. Para conseguir una rehabilitación eficaz se debe hacer este ejercicio pasivo dos veces al día durante un período míni-mo de un mes, seguido de varios me-ses de ejercicio activo, en combina-ción con el trabajo activo del fisiotera-peuta. A menudo no son posibles estos niveles de atención, pero inclu-so si los pacientes tienen fácil acceso a fisioterapeutas bien formados, los tratamientos se podrían mejorar con la ayuda de robots.

Los pacientes apopléticos responden positivamente al movimiento pasivo de sus miembros dañados: es posible reejercitar el cerebro y lograr cierto grado de recuperación funcional.

Los comienzosLa historia de la robótica de rehabili-tación se remonta a los años ochenta del pasado siglo. Al principio no se consideraba que los robots industria-les fueran adecuados para la robótica de rehabilitación debido a la pesadez de sus movimientos y a su historial de accidentes. Pero en 1999, investigado-res de la Universidad de Tecnología y Economía de Budapest (Hungría) retomaron la idea de usar robots in-dustriales estándar para la terapia en humanos. El proyecto REHAROB fue el primero en el mundo que buscaba utilizar robots industriales estándar, fabricados en serie, para la fisioterapia de pacientes apopléticos con hemipa-resia espástica. Se creó un consorcio internacional, integrado por organiza-

ciones de Hungría, Reino Unido, Alemania y Bulgaria, que empezó a trabajar en el desarrollo de un sistema robótico, comercialmente viable, de dos brazos. El objetivo era suministrar terapia de movimientos tridimensiona-les personalizados de los miembros superiores para pacientes con hemipa-resia espástica y otras discapacidades en los brazos. Los trabajos iniciales fueron cofinanciados por la Comisión Europea y por los participantes en el proyecto. El Consejo de Investigación Médica de Hungría financió un pro-yecto complementario.

El sistema terapéutico REHAROB

El éxito comercial del proyecto dependerá del uso de subsistemas disponibles en el mercado. En consecuencia, el sistema REHORAB fue desarrollado en torno a dos robots industriales ABB cooperativos que podían programarse mediante una de-mostración (entrada de instrucciones de enseñanza) utilizando mediciones de fuerza/par. Estos robots son mani-puladores reprogramables, capaces de mover una pieza o herramienta a lo largo de una trayectoria prescrita con una velocidad y orientación definidas. En su función terapéutica, sus capaci-dades pueden servir para mover el brazo de un paciente, pero en este caso hay que tener muy en cuenta una complicación adicional: la seguri-dad del paciente y del operador. Por esta razón, los componentes elegidos para el sistema terapéutico REHAROB son dispositivos fabricados en serie, fiables y certificados; además el sistema fue complementado con varios dispositivos de seguridad re-dundantes. Además de estas medidas, el equipo del proyecto REHAROB redujo la máxima velocidad de los robots, que pasó de 3 m/s a 0,25 m/s.

El prototipo del sistema terapéutico REHAROB se muestra en 1 y las orto-sis instrumentadas (aparatos ortopédi-cos a medida) que sujetan el brazo y el antebrazo del paciente se presentan en 2a . Las ortosis están equipadas con el transductor estándar de fuerza/par, de seis grados de libertad, y con un mecanismo de desconexión de seguri-dad. La desconexión de seguridad puede activarse por una señal de emergencia del paciente, del fisiotera-

a Armario del robot b Robot industrial IRB 140 c Robot industrial IRB 1400H d Ortosis instrumentada del brazo e Ortosis instrumentada del antebrazo f Lecho g Panel de operaciónh Dispositivo de habilitación del paciente

(bloqueo de ‘conductor muerto’)

g

a

c

d

b

e

h

f

1 Sistema terapéutico REHAROB




peuta o del sistema. La máquina responde desconectando inmediata-mente el miembro del paciente de los robots, mientras continúa apoyándolo en las ortosis, según se muestra en 2b .

La terapia mediante robots se configu-ra en tres fases principales: el fisiote-rapeuta programa los robots demos-trando una serie de ejercicios básicos hechos en presencia del paciente. A continuación se editan los ejercicios individualmente, adecuándolos a las necesidades del paciente, y se combi-nan para producir un programa tera-péutico complejo personalizado. Finalmente, los robots reproducen el programa, permitiendo al fisioterapeu-ta cambiar el orden, la velocidad y el número de repeticiones de cada fase 3 . Puesto que el paciente está presen-te durante la fase de programación, cada régimen terapéutico se ajusta perfectamente a sus necesidades y el sistema terapéutico REHAROB puede gestionar el programa sin la supervi-sión personal del cuadro médico.

Los robots son productos muy flexi-bles, pero puesto que van fijados a la estructura del sistema terapéutico y trabajan en cooperación, existen ciertos límites de peso y altura del paciente. Los pacientes no han de pesar más de 150 kg y han de tener una altura de 160 a 190 cm. La limita-ción de la altura obedece a limitacio-nes de movimiento en los brazos de los robots, más que a motivos de seguridad: si el paciente es demasiado bajo o demasiado alto, los brazos del robot no podrán ejecutar con la debida amplitud los movimientos del programa terapéutico. Tales proble-mas se identificarán en la etapa de programación mediante una señal de ‘articulación fuera de rango’ propor-cionada al terapeuta durante la entra-da de instrucciones de enseñanza.

Ensayos clínicosEn el Instituto Nacional de Rehabilita-ción Médica de Budapest (hungría) se realizaron ensayos clínicos del sistema terapéutico REHAROB, de conformi-dad con lo estipulado por la Declara-ción de Helsinki [1] y por comités locales y nacionales de ética e investi-gación científica. El primer ensayo, que tuvo una duración de cuatro meses, demostró que la función del

sistema de fisioterapia robótica es segura y fiable, que los pacientes no tienen miedo a los robots y que para los fisioterapeutas es muy fácil apren-der a manejar el sistema. Doce partici-pantes, que padecían diversos grados de discapacidad, fueron sometidos a un total combinado de 240 sesiones de fisioterapia mediante robots (20 sesiones de treinta minutos cada uno). Todos los participantes mostraron una mejora significativa de su estado, de acuerdo con diversos indicadores de deterioro y discapacidad1). A juicio de los pacientes, los ejercicios robóticos eran tan eficaces y relajantes como la

tradicional fisioterapia hecha por el fisioterapeuta en persona.

Partiendo de las conclusiones del primer ensayo clínico, el proyecto FIZIOROBOT hizo determinadas modificaciones en el controlador de fuerza del sistema, la interfaz gráfica de usuario, las ortosis instrumentadas y el dispositivo de habilitación del paciente (‘bloqueo de conductor muerto’). Para investigar la eficacia del nuevo sistema se realizó un estu-dio clínico controlado sobre el FIZIO-ROBOT, siguiendo el mismo procedi-miento ético de aprobación empleado

3 Interfaz hombre-máquina del panel de operación REHAROB

2 Ortosis instrumentadas por el sistema terapéutico REHAROBa b




en el ensayo inicial. En esta investiga-ción, 30 pacientes con hemiparesia fueron divididos aleatoriamente en dos grupos de 15, el grupo robótico y el grupo de control. Los pacientes de ambos grupos recibieron 30 minutos de terapia Bobath2) en cada uno de los 20 días de trabajo consecutivos. Los integrantes del grupo robótico recibieron 30 minutos adicionales de terapia mediante robots durante los mismos 20 días. Estos pacientes recibieron un total combinado de 150 horas de terapia mediante robots, en las que no se produjo ningún inciden-te negativo. Se midieron varios pará-metros para evaluar la eficacia de los tratamientos. Hubo una mejora signifi-cativa en la puntuación media Ash -w orth modificada3) de los aductores del hombro en ambos grupos, aunque la mejora más acusada se produjo en el grupo robótico. En cuanto a los flexores del codo, los valores fueron prácticamente los mismos en ambos grupos, con una ligera ventaja, esta-

dísticamente no significativa, en el grupo robótico. No obstante, los re-sultados globales mostraron que, para la mayoría de los parámetros medi-dos, las mejoras observadas en el grupo robótico fueron más acusadas (valores medios más altos) que las del grupo de control.

El futuro de REHAROBEl sistema está siendo perfeccionado con un nuevo controlador de ABB: una sola unidad de control IRC5 Multimove sustituirá a los dos contro-ladores S4C Plus. La siguiente tarea será obtener la certificación médica de las autoridades húngaras (ORKI), que permitirá utilizar regularmente el sistema en la terapia robótica. A la espera de los resultados que dé un segundo ensayo clínico previsto para 2007, el Dr. Gusztav Arz, coordinador del proyecto REHAROB, espera que el sistema esté optimizado y preparado para la fabricación en serie. Antes de la comercialización del sistema se realizará un estudio de mercado deta-llado. El Dr. Arz añade: ‘Los planes comerciales son aún embrionarios pe-ro están bien esbozados, aunque es muy probable que se necesiten ayu-das externas para producir y comer-cializar el sistema REHAROB.’

Los robots también con-tribuyen a supervisar el progreso del paciente con registros detallados del régimen de ejercicios y de las respuestas del mismo.

El sistema terapéutico REHAROB ofrece un importante potencial para el tratamiento de los miembros superio-res por medios biomecánicos y me-diante fisioterapeutas, basados en una

fisioterapia inteligente. La función del robot no es sustituir al fisioterapeuta, sino más bien ampliar las opciones de tratamiento. Los robots también con-tribuyen a supervisar el progreso de los pacientes con registros detallados del régimen de ejercicios y de las respuestas de los mismos, lo que per-mite perfeccionar los programas de tratamiento y además podría contri-buir a desarrollar estrategias de reha-bilitación para otras afecciones neuro-motoras. El desarrollo de nuevos tratamientos será el objetivo de los futuros trabajos, una vez se haya con-seguido la certificación médica y el sistema terapéutico REHAROB se utili-ce clínicamente con total regularidad.

Andras Toth

Budapest University of Technology and

Economics

Budapest, Hungria

[email protected]

Ivan Ermolaev

ABB Robotics Division

Moscow, Rusia

[email protected]

4 Un paciente recibiendo fisioterapia mediante robots en el Instituto Nacional de Rehabilitación Médica de Budapest, Hungría

Agradecimiento

Este trabajo ha contado con patrocinio de la Unión Europea (concesión IST-1999-13109) y de Hungarian Medical Research Council (concesión ETT-073/2003 FIZIOROBOT).

Notas1) Los indicadores incluyen medidas del rango de movimientos, FIM (medida de independencia funcional), puntuación del cuidado propio y el índice Barthel de las

actividades diarias.2) La terapia Bobath es un método interdisciplinar ampliamente utilizado para el tratamiento de pacientes con deterioro de las funciones motoras como consecuencia de

daños en el cerebro o en la médula espinal. [2]3) Escala de calificación de seis puntos utilizada para medir el tono muscular

Bibliografia

[1] ‘http://www.wma.net/e/policy/b3.htm’

[2] Bobath B. Adult Hemiplegia: Evaluation and Treatment. 3ª edición. Butterworth-Heinemann. Oxford. 1990

Cuadro Andras Toth

Andras Toth es investigador senior del Departamento de Ingeniería de Fabricación de la Universidad de Tecnología y Economía de Budapest (Hungría). Sus intereses se centran en las propiedades no estándard de los robotos y en el uso de los mismos en la biomedicina, en la desactivación de explosi-vos y en labores de rescate. Si desea más información puede consultar reharob.manuf.bme.hu y www.rescuer-ist.net.

La respiración, el Sherlock Holmes de la gastroenterología Analizador respiratorio que atrapa las bacterias en el actoWalter Fabinski, Thomas Weyrauch

En diciembre de 2005, Barry Marshall y Robin Warren recibieron el premio Nobel de Fisiología y Medicina por el descubrimiento de la bacteria helicobacter pylori y de su importancia en la gastritis y las úlceras gástri-cas. Un descubrimiento sensacional que supu-so un cambio radical en el tratamiento de las enfermedades gástricas, aunque el diagnóstico seguía dependiendo de molestos procedimientos gastroscópicos o del uso de costosos espectrofo-tómetros de masas. Hartmann y Braun encontraron una solución sencilla y rentable para este problema, la cual es hoy día parte de ABB Automation. El nuevo dispo-sitivo, basado en el análisis del espectro infrarrojo, se utiliza actualmente en todo el mundo.





La respiración, el Sherlock Holmes de la gastroenterología

Marshall y Warren descubrieron que la bacteria h. pylori se fija en las paredes del estómago con sus flagelos y pue-de provocar enfermedades muy exten-didas como gastritis, úlceras y, en caso de infección crónica, cáncer. La infección de h. pylori afecta aproxima-damente a la mitad de la población mundial y es, por tanto, una de las infecciones bacterianas más comunes. Solamente en Alemania, más de 30 millones de personas están infectadas con la bacteria, 10 a 20 por ciento de las cuales desarrollarán una úlcera gástrica o duodenal. Hasta el descu-brimiento de Marshall y Warren se creía que nada vivo, ni siquiera las bacterias, podría sobrevivir en el me-dio ácido del estómago. Se alentó a pacientes que sufrían úlceras a que cambiaran sus hábitos de vida y evita-ran el tabaco, el estrés y el alcohol, y se les trató con bloqueantes histamíni-cos. Sin embargo, este tratamiento só-lo producía alivio a corto plazo, pero en modo alguno resolvía el problema. Las consecuencias del descubrimiento de Marshall y Warren no deben subes-timarse, ya que los dos premios Nobel han socavado una idea que parecía inamovible, provocando un cambio de paradigma. El descubrimiento puso en marcha la búsqueda de nuevos méto-dos de diagnóstico y tratamiento en innumerables investigaciones en di-versos campos científicos.

Clarificación y concepto de diagnóstico y tratamientoLas primeras investigaciones se centra-ron en la fisiología de la bacteria y su patogenicidad. H. pylori 1 es una bac-teria alargada, en forma de bastoncillo, que se aloja con sus flagelos en la mu-cosa protectora de la pared estomacal. Desde esta posición se alimenta y re-produce, generando sustancias tóxicas que dañan el revestimiento protector del estómago. Esto permite que el áci-do gástrico corrosivo ataque la pared del estómago, originando inflamación y afecciones más graves. Se estima que prácticamente todas las úlceras duodenales y el 80 por ciento aproxi-madamente de las úlceras gástricas son provocadas por la bacteria h. pylori. La inflamación crónica puede terminar por originar cáncer. Las investigacio-nes han revelado que la bacteria pue-de convertir en CO

2 y amoniaco la

urea que absorbe cuando se alimenta.

El amoniaco forma una capa alcalina protectora que cubre la célula bacte-riana neutralizando los jugos gástricos ácidos y permitiendo sobrevivir a la bacteria. El CO

2 producido por la bac-

teria se libera en el estómago y escapa con el aire de la respiración. Este me-canismo permite descubrir la presencia de la bacteria.

Las investigaciones han revelado que la bacteria puede convertir en CO2 y amoniaco la urea que ab-sorbe cuando se alimenta. El amoniaco forma una ca-pa alcalina protectora que cubre la célula bacteriana neutralizando los jugos gástricos ácidos y permi-tiendo sobrevivir a la bac-teria.

El carbono existe en forma de varios isótopos naturales, como 12C, 13C y 14C. Casi todo el carbono del mundo es 12C

(cerca del 99%), mientras que el 13C constituye aproximadamente un 1% y el resto sólo existe en cantidades muy pequeñas. A diferencia del isótopo radiactivo 14C, los isótopos 12C y 13C son estables y completamente inofen-sivos para el hombre. Esto significa que es posible administrar una dosis oral de urea irradiada con 13C a pa-cientes que padecen gastritis. Después de administrar la urea, la relación de 13CO

2 y 12CO

2 en la respiración de pa-

cientes infectados es modificada por la conversión bacteriana de la urea irradiada con 13C en 13CO

2. Se pueden

utilizar espectrómetros de masas para determinar la proporción de los dos isótopos en la respiración de los pa-cientes, pero son instrumentos caros de operar y mantener. Para resolver este problema se requería un instru-mento sencillo, robusto, rentable y, no obstante, muy sensible para aplica-ciones clínicas. Esta era la situación a principios de los años noventa del pa-sado siglo, cuando entraron en escena los especialistas en tecnología analíti-ca Hartmann y Braun (que en 1998 in-gresó en el sector de automatización de ABB).

1 Vista de la bacteria helicobacter pylori, tomada con un microscopio electrónico de exploración




Desarrollo de un concepto de diagnóstico y tratamientoComo posible punto de par-tida se consideró el analiza-dor Uras de radiación infra-rroja, que no usa medios dispersivos y ya había dado prueba de su capacidad en la tecnología de medición de procesos. La tarea consistía en ampliar la tecnología de medición Uras para determi-nar la relación de 13CO

2 y

12CO2 en la respiración de

los pacientes con alta reso-lución, en un sistema com-patible con los fármacos. El 13CO

2 y el 12CO

2 tienen mu-

chas propiedades comunes, pero di-fieren significativamente en sus masas atómicas. Esta diferencia se detecta fá-cilmente mediante análisis del espec-tro infrarrojo, según se muestra en 2 . Puesto que el principio de medición Uras no requiere ningún medio de dispersión, como mallas o filtros (utiliza los propios gases para la selección), los resultados se pueden comparar directamente con el espectro natural invariable Cuadro . Las pruebas iniciales de laboratorio resultaron muy alentadoras y Hart-mann y Braun desarrollaron con la Universidad de Düsseldorf (Institute for Laser Medicine) un instrumento Uras para uso clínico. Más tarde parti-ciparon varios fabricantes especializa-dos, que se encargaron de la distribu-

ción global de módulos OEM (fabri-cante del equipo original) de ABB Analytical. El resultado del trabajo fue un dispositivo técnico capaz de com-parar dos pruebas de respiración. El paciente sólo tiene que soplar en la primera bolsa de respiración (‘prueba de respiración de referencia’), tras lo cual se la administra la urea irradiada con 13C. Veinte minutos después el paciente proporciona una segunda muestra soplando en otra bolsa, tras lo cual se miden y comparan las proporciones de carbono en ambas muestras. Una diferencia significativa entre las proporciones de las dos muestras indica la presencia de helicobacter. La terapia recomendada para pacientes infectados suele ser un tratamiento con ‘triple terapia’ de 7 días, compuesta por dos antibióticos

diferentes y un bloqueante ácido.

Diseño y uso prácticoEl dispositivo técnico defini-tivo para entornos clínicos fue desarrollado por varios socios del área de ventas. El elemento central, sin embar-go, es el analizador Uras de ABB. Este dispositivo ha si-do integrado en un pequeño módulo OEM integrado en una unidad pensada para el uso clínico. La sensibilidad necesaria se consiguió optimizando tanto las tecno-logías de medición como las

del sistema. En consecuencia se re-quiere un sustrato relativamente pe-queño (basta una dosis de sólo 75 mg de 13C), que reduce el coste de las pruebas y de las bolsas de respiración reutilizables.

Si los resultados indican la existencia de infección se lleva a cabo el trata-miento y se realizan pruebas regulares de respiración para medir la eficacia de la terapia. En la figura 3 se compa-ran los resultados de un paciente in-fectado con h. pylori con los de otro no infectado.

Desarrollada la tecnología del instru-mento, se llevaron a cabo amplios en-sayos clínicos y se obtuvieron las li-cencias pertinentes. Mientras tanto, se había establecido que la distribución

2 Bandas de vibración y rotación de 12CO2 y 13CO2 en el rango intermedio de infrarrojos

450

400

350

300

250

200

150

100

50

02200 2220 2240 2260 2280 2300 2320 2340 2360 2380 2400

Ab

sorc

ión

Número de ondas (cm-1)

12CO2

13CO2

Cuadro Principio de medición Uras

El analizador de gases Uras se basa en la capa-cidad de las moléculas gaseosas para absorber específicamente radiación infrarroja (IR). Esto significa que se extrae energía de un haz de luz con un determinado rango de frecuencias, de-pendiendo de los componentes del gas y de su concentración, así como de la longitud de la célula de absorción. En la mayoría de analiza-dores de gases de radiación infrarroja se usa un fotodetector para registrar este efecto. Éste no es el caso con el analizador Uras.El analizador Uras contiene detectores cargados con gas, llamados por esta razón detectores ‘optoneumáticos’, en los que se aloja la muestra. La energía radiante absorbida por el gas de la muestra provoca un cambio de temperatura y

una variación de la presión, del orden de algunos nanobares, que es suficiente para producir una señal eléctrica por medio de un condensador de membrana. La comparación entre el gas del de-tector y el gas de la muestra es muy sensible pa-ra componentes como CO, CO2, SO2, NO, CH4 y N2O, por citar solamente algunos.En el Uras26, detectores de serie pueden de-terminar fiablemente las concentraciones de hasta cuatro componentes de gases de proce-so. La longitud de las células de muestras ins-taladas curso arriba de los detectores determi-na las concentraciones verificables, que varían desde unas pocas partes por billón en volumen (ppbv) (<10–5% en volumen) hasta una concen-tración volumétrica del 100%.

El analizador de gases Uras26 también tiene células de calibración integrada, que se despla-zan automáticamente por la trayectoria óptica del haz [1]. Estas células proporcionan una se-ñal de referencia y garantizan estabilidad a largo plazo. Los costes de mantenimiento se reducen apreciablemente, ya que la calibración interna evita la necesidad de utilizar costosas botellas de gas de prueba.Se consigue una medición estable mediante la modulación periódica de la fuente de radiación IR con un disco interruptor (‘rueda troceadora o discriminadora’) y la posterior amplificación selectiva de frecuencia y fase. Este tipo de proceso de señal se conoce generalmente como proceso de ‘bloqueo’ [2].




geográfica global de la bac-teria h. pylori es bastante va-riable. En los países de Eu-ropa central y septentrional, el índice de infección es aproximadamente el 30%, mientras que en África y Asia puede superar el 90%. Los ensayos también revela-ron, sin embargo, que la in-fección no siempre provoca enfermedades. Se calcula que sólo un 5% aproximada-mente de los infectados con h. pylori sufren efectos noci-vos serios.

El instrumento, comercializa-do con los nombres Fancy o Iris, se vende en los países industriales desde mediados de los años noventa y ac-tualmente se usa en todo el mundo. En Alemania y otros muchos países europeos, los costes de las pruebas de res-piración corren por cuenta de los seguros médicos.

Usos adicionalesAhora que se dispone de un método tan cómodo como éste, comprobar la respira-ción para detectar la bacteria h. pylori, parece razonable adaptarlo para otras pruebas de diagnóstico. Ya se está trabajando en otras aplica-ciones, como una prueba funcional hepática, la eva-luación del metabolismo de aminoácidos y el rastreo de deficiencias de la absorción de grasa. Estas pruebas de-penden de sustratos irradia-dos con 13C, que interaccio-nan solamente con los órga-nos estudiados, y de adaptar adecuadamente el software del dispositivo. Estas nuevas e inge-niosas aplicaciones también han supe-rar ensayos clínicos y obtener las li-cencias exigidas por la ley. Aunque las clínicas de gastroscopia constitu-yen el mercado principal para esta aplicación, hoy existen más de 20 pruebas diagnósticas para otros tras-tornos que dependen del análisis pre-ciso y sensible de la respiración que proporciona el sistema Uras. La figura 4 muestra un ejemplo de diagnóstico

hepático con metacetina irradiada con 13C. La curva superior muestra el curso de la relación 13CO

2/12CO

2 en un parti-

cipante sano, la curva inferior en un caso de cirrosis hepática severa.

El instrumento se usa también en todo el mundo en medicina veterinaria y nutrición animal, así como en diversos campos de investigación bioquímica.

El futuroEl uso de la tecnología espe-cífica de isótopos descrita en este artículo tiene un gran potencial para el diagnóstico médico, gracias, en buena parte, al rendimiento de la tecnología Uras. Al ser un mé-todo no dispersivo, el equipo es compacto y proporciona la resolución y el límite de de-tección requeridos, además de la robustez necesaria en un entorno clínico. Puesto que se basa en la proporción de dos isótopos estables, ya no es necesario usar isótopos ra-diactivos. ABB participa en nuevos ensayos clínicos para otras aplicaciones. Un proyec-to está estudiando actualmen-te el uso de la tecnología en unidades de cuidados intensi-vos. Los socios alemanes son el Münster College of Higher Education, los suministradores FAN GmbH (HeliFANplus) y WAT GmbH (IRIS), las clínicas universitarias de Ulm y Gies-sen, y la Charité de Berlín. El trabajo lleva el título ‘Prueba de funciones multiorgánicas’.

Así pues, si usted padece del estómago y quiere evitar que le hagan una gastroscopia, pí-dale a su médico que le haga una prueba de respiración.

Walter Fabinski

ABB Automation GmbH

Frankfurt, Alemania

Thomas Weyrauch

Marketing Communication

ABB Automation GmbH

Frankfurt, Alemania

[email protected]

Bibliografia

[1] ABB: Mit langem Atem im Messmarathon. ABB

Connect 3 (2002), 1, 13.

[2] J.H. Scofield: A frequency-domain description of

a Lock-In-Amplifier. American Journal of Physics

62 (1994), 2, 129–133.

5 Analizador de 13C por infrarrojos HeliFANplus

3 Ejemplo de una prueba en la que participan un paciente infectado con helicobacter pylori y otro no infectado. Las muestras se tomaron una hora después de la administración de urea irradiada con 13C.

Diagnóstico de una infección con Helicobacter pylori

Paciente infectado

no infectado

Incr

emen

to d

e la

rel

ació

n 13

CO

2/

12C

O2

rela

ción

(‰)

Tiempo en minutos

0 15 30 45 60

30

25

20

15

10

5

0

4 Ejemplo de una prueba hepática

Test de metacetina

50

40

30

20

10

0

-10

Incr

emen

to d

e la

rel

ació

n 13

CO

2/

12C

O2

rela

ción

(‰)

Tiempo en minutos

40 90 140

Una nueva ola de energía renovable El mal tiempo no existeAlbert Leirbukt, Peter Tubaas

Las aguas turbulentas, muy abundantes en el Mar del Norte, están llenas de energía. Si se pudiera capturar de forma rentable la energía de las olas, sería posible satisfacer una gran demanda de energía. ABB cumple una importan-te función en una notable iniciativa emprendida por Olsen Ltd para desarro-llar un dispositivo rentable de conversión de la energía de las olas.

Ingenio y energía


Ingenio y energía


Una nueva ola de energía renovable

Las aguas revueltas del Mar del Norte ofrecen más energía que los

grandes yacimientos de petróleo y gas del país. Al menos así lo ve el famoso naviero y empresario noruego Fred Olsen. ABB está contribuyendo a hacer realidad su sueño: conseguir un sistema financieramente sostenible para obtener energía de las olas. La creciente demanda de energía ha promovido muchos proyectos de desarrollo de tecnologías que permi-tan aprovechar diversas fuentes reno-vables de energía. La tecnología de la energía eólica ya tiene una larga trayectoria. Ahora podría ser el turno de la energía de las olas. Mientras observaba el montaje de una de sus plataformas, cerca de la costa escocesa, Fred Olsen empezó a pen-sar en la posibilidad de aprovechar la energía de las olas convirtiéndola en energía utilizable. Pero tuvo que espe-rar varios años para descubrir la for-ma exacta de convertir esta energía cinética en electricidad. Estando de vacaciones en España, observó el comportamiento de barriles de petró-leo flotando en el mar. Éste fue el punto de partida del proyecto FO3, destinado a desarrollar un sistema WEC (Wave Energy Converter).

Conversión de la energía de las olas en energía eléctricaHasta hoy se ha intentado muchas ve-ces diseñar dispositivos convertidores de la energía de las olas (WEC) y mu-chos de ellos han fracasado por causa del durísimo entorno en que han de funcionar los dispositivos. La conver-

sión WEC plantea varios desafíos específicos, pues abarca varias disci-plinas de ingeniería, entre ellas la in-geniería civil, la ingeniería eléctrica y la ingeniería de control. Un proyecto que no integre todas estas disciplinas está condenado al fracaso. El aspecto más crítico de un proyecto de desa-rrollo WEC es el diseño estructural. El dispositivo ha de ser extremadamente robusto, pero al mismo tiempo los costes de material y de fabricación han de estar limitados a un mínimo absoluto. Es muy difícil aunar estos objetivos de diseño, lo cual explica que hasta ahora no haya sido posible comercializar a gran escala la energía de las olas.ABB recibe muchas consultas de per-sonas que desean desarrollar disposi-tivos WEC, pero la iniciativa de Fred Olsen tenía un carácter singular. Gra-cias a sus muchos años de experiencia en el mar, los ingenieros de Olsen co-nocen a fondo los peligrosos retos del Mar del Norte.

Contribución de ABBABB está comprometida en todo el mundo con el desarrollo de soluciones energéticas basadas en recursos reno-vables y respetuosas con el medio am-biente. Desde las primeras pruebas de 2004, ABB colabora como socio en el proyecto de aprovechamiento de la energía de las olas, participando activa-mente en lo que podría ser la próxima aventura industrial en la costa noruega. ABB es un destacado proveedor de la industria petrolífera y gasística, tanto de tierra como de alta mar, a la que

suministra sistemas de automatización y seguridad para equipos eléctricos, como los aparatos de conexión y los transformadores, y para la instrumen-tación. Más concretamente, ABB ha aportado al proyecto FO3 de Olsen su experiencia y su profundo conoci-miento de la conversión de energía y de la automatización y ha suministra-do los componentes eléctricos y de automatización.

Simplicidad del principio de la conversiónEl concepto FO3 WEC se asemeja a una torre de perforación tradicional, pero una diferencia notable son los cilindros flotantes oviformes que cuelgan debajo de ella 1 . La energía de las olas se absorbe cuando éstas mueven los cilin-dros arriba y abajo. Este movimiento lineal vertical se convierte a continua-ción en movimiento giratorio por me-dio de un sistema hidráulico, un motor hidráulico que impulsa un generador para producir electricidad. Otra diferen-cia importante es que la estructura de la plataforma no es de acero, sino de material compuesto ligero. Inicialmente se construyó un modelo a escala 1:20 de la estructura de la plata-forma en los laboratorios Marintek/Sintef de Trondheim (Noruega). Los prometedores resultados de estas pruebas llevaron a la construcción de Buldra, el modelo de investigación a escala 1:3 del sueño de Fred Olsen 2 . aprovechar la energía de las olas. Mide 12 x 12 metros y tiene 8 metros de altura. Las torres hidráulicas tienen una altura de 7 metros. La versión a escala natural medirá 36 x 36 metros.

1 Concepto de plataforma WEC 2 Buldra como plataforma de investigación a escala 1:3

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Una nueva ola de energía renovable

Según las estimaciones de producción de energía de Fred Olsen, el modelo a escala natural producirá 2,52 MW con olas de 6 metros de altura con un período de 9 segundos. Esta energía, equivalente a la que proporciona una turbina eólica, es suficiente para abas-tecer 600 hogares. El objetivo es pro-ducir energía a un coste de 2,8 euros/kWh. El coste de construcción de cada plataforma se estima en 3 a 4 millones de euros.

Estado actual del proyecto The Norwegian authorities have grant-Las autoridades noruegas han concedido permiso a Fred Olsen para construir una central olamotriz junto a la isla de Kar-møy, en la costa occidental de Noruega. El proyecto se encuentra actualmente en su fase de diseño técnico y previsible-mente estará terminado en 2007.

Suponiendo que la iniciativa de Fred Olsen demuestre la viabilidad finan-ciera de la energía de las olas, ABB

estará en muy buena posición para suministrar equipos eléctricos y de automatización de fabricación a gran escala de plataformas WEC. La tecno-logía necesaria es similar a la que ABB suministra para las turbinas eóli-cas. Así pues, la experiencia y la cartera de productos de la compañía se ajustan a las necesidades de una potencial industria WEC.

Fred Olsen 3 ha demostrado que su proyecto de obtener energía de las olas es realista, pero todavía tiene mucho que hacer para probar su com-petitividad. La clave es la optimiza-ción. Los importantes márgenes de beneficio de la industria del petróleo y el gas no son de aplicación para la energía de las olas. Los costes de construcción, explotación y manteni-miento han de ser mínimos y la po-tencia de salida ha de ser máxima pa-ra garantizar una explotación rentable a largo plazo.El proyecto multidisciplinar SEEWEC (Sustainable, Economically Efficient, Wave Energy Converter) de crear un dispositivo capaz de convertir en elec-tricidad la energía de las olas, sosteni-ble y económico, está evaluando ac-tualmente cada aspecto del concepto FO3 para determinar los perfecciona-mientos posibles. Se están realizando pruebas en varios niveles diferentes, es decir, nuevas formas de cilindros, nuevos diseños de la plataforma y uso de nuevos materiales. También se es-tán realizando pruebas para determi-nar si sería más eficiente un genera-dor lineal o uno giratorio, cómo maxi-

mizar la producción de energía a par-tir de tipos determinados de ola, inter-conectar varias instalaciones WEC, llevar la energía a la costa, etc.En el proyecto SEEWEC, ABB tiene par-ticular interés en la eficiencia de la ge-neración de energía y en el diseño y fa-bricación de sistemas y componentes de segunda generación. La principal contri-bución de ABB al proyecto SEEWEC se hacen en el Centro de investigación cor-porativa de Västerås, Suecia. ABB parti-cipa también en diversas pruebas de campo y en la recogida de datos.

PerspectivasEn Noruega se dice que ‘el mal tiem-po no existe’ y es cierto, al menos en lo que respecta a la energía de las olas. Aún es pronto para decir si WEC se convertirá en una nueva industria, pero, de ser así, ABB está bien situada para hacerse con una parte importante del nuevo mercado, que será un esca-parate más para las avanzadas tecno-logías de energía y automatización de ABB.

Albert Leirbukt

ABB Power Systems

Oslo, Noruega

[email protected]

Peter Tubaas

ABB Corporate communications

Billingstad, Noruega

[email protected]

3 Fred Olsen, el empresario (a la derecha)

Presa de Guri Modernización del sistema de control, protección e instrumentación de la central hidroeléctrica de GuriEduardo Colmenares, Daniel Rubinstein, Miguel Flórez

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En 2005, ABB se adjudicó un contrato para diseñar, suministrar e instalar los sistemas de control, de protección e instrumentación para la Central Hidroeléctrica de Guri, el mayor proveedor venezolano de energía hidroeléctrica. La central está situada en el cañón de Nekuima, a 100 km aguas arriba de la confluencia de los ríos Caroní y Orinoco. El proyecto de modernización, que prolongará en 30 años la vida útil de la planta, lo ejecuta un consorcio trilateral en el que participan ABB Venezuela, ABB Canadá y ABB Suiza. La primera entrega está prevista para enero de 2007.

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Presa de Guri

La construcción de la presa de Guri se inició en 1963. La primera cen-

tral eléctrica, con diez unidades de generación y una capacidad total ins-talada de 2.065 MW, empezó a funcio-nar comercialmente en 1978. En 1985 se construyó una segunda central para alojar otras diez unidades de genera-ción de 730 MW cada una. Con ello la capacidad total de la planta se elevó a 10.000 MW, haciendo de Guri la se-gunda central hidroeléctrica del mun-do por su capacidad de producción eléctrica. La instalación tiene tres sub-estaciones de alta tensión que operan a 800 kV, 400 kV y 230 kV, todas ellas con configuración de interruptor y medio. La central suministra al merca-do eléctrico venezolano 12.900 GWh de energía, indispensable para satisfa-cer la creciente demanda del sector.

El proyecto de modernización que está realizando la propiedad, C.V.G. Elec-trificación del Caroní C.A. (EDELCA), comprende diversos trabajos que am-pliarán y perfeccionarán tecnológica y funcionalmente este gran activo del país durante los próximos 30 años. Una de las mejoras es la completa re-visión mecánica de las unidades de generación, que ya están ejecutando diferentes proveedores de turbinas y contratistas del campo mecánico. La modernización del sistema de control, protección e instrumentación está siendo realizada por ABB de acuerdo con un contrato aparte.Además de prolongar la vida útil de la central, el proyecto aumentará la disponibilidad de las instalaciones hasta más del 90% e incrementará la eficiencia de las unidades de genera-ción. En cualquier caso, el principal objetivo del proyecto de moderniza-ción es mantener la producción conti-nua de electricidad limpia y fiable.

Generalidades sobre el sistema de controlEl sistema de control distribuido (DCS) diseñado por ABB para la planta inte-grará los tres primeros niveles del sis-tema de control jerárquico ya existen-te. El primer nivel contiene los dispo-sitivos de campo (transmisores inteli-gentes y estaciones remotas E/S [entra-da/salida]) que comunican con el siguiente nivel de control por una red Profibus. El segundo nivel contiene el sistema de control de unidades (UCS,

Unit Control System), que se basará en el controlador AC800M de la platafor-ma IndustrialIT de ABB. Este nivel so-porta todas las secuencias de control automático para el funcionamiento de las unidades de generación. La redun-dancia del diseño del sistema garantiza la fiabilidad del mismo. Cada sistema UCS tendrá dos interfaces hombre-má-quina (HMI) redundantes, basadas en el portal de generación eléctrica (PGP, Power Generation Portal) de ABB. Controladores, HMIs y accesorios se montarán en los armarios ya existentes en la planta.

El siguiente nivel del sistema de con-trol comprende las consolas de opera-dor para cada unidad, que estarán situadas en las salas de control dispo-nibles en cada central eléctrica. Este nivel se interconectará con un sistema de control centralizado que fue insta-lado por SNC Lavalin a finales de los años noventa, y soportará el nivel de control completo de la planta y todas las avanzadas aplicaciones de control, entre ellas la planificación y control automáticos de generación eléctrica, el control automático de tensión, el control de caudal fluvial y otras fun-ciones.

Sistema de control distribuido (DCS)El sistema de control distribuido comprende las consolas del Portal de Generación Eléctrica de ABB en el nivel de operador, los controladores IndustrialIT AC800M de ABB en el nivel de proceso y los módulos E/S S800 de ABB, además de transmisores inteligentes, en el nivel de campo. En el nivel de operador, éstos pueden controlar y supervisar la planta hidro-eléctrica usando las funciones del pupitre de control, el panel principal de control (MCS) y UCS. El estado del proceso se presenta en monitores en color, en forma de visualizaciones del proceso, objetos y curvas, alarmas y listas de mensajes.

En el nivel de proceso, el sistema de control consta de controladores redundantes para cada unidad y de un sistema común a las dos centrales de electricidad. Los controladores tienen capacidad para el procesado analógi-co y digital y para el control lógico y de bucles, además de funciones de supervisión, de adquisición, aritméti-cas y de comunicación. Cada controla-dor dispone de puertos Ethernet locales que permiten la comunicación peer-to-peer (de igual a igual) sobre

Central eléctrica de la presa de Guri

765 kV

400 kV

230 kV

765 kV, por construir



230 kV, línea funcionando a 115 kV

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Presa de Guri

una red de área local (LAN) Ethernet redundante. Los controladores pueden funcionar también independientemen-te de la red LAN. El operador y los controladores se comunican entre sí utilizando OPC servidor/cliente. Se utilizan módulos de comunicación para permitir conexiones Profibus con estaciones E/S y transmisores inteli-gentes situados a gran distancia, así como conexiones en serie RS232 con dispositivos de otras compañías. Para comunicar con los clusters E/S locales se utilizan puertos de comunicaciones integrados en los controladores.

En el nivel de campo, los datos de entrada de campo y las salidas de proceso son gestionados por los módulos E/S S800 de ABB, que están agrupados en estaciones E/S remotas y repartidas en la planta, o en clusters de E/S local situados en el mismo recinto que el controlador. Además de los módulos E/S S800 hay transmiso-res inteligentes repartidos por toda la planta. Las entradas de campo defini-das como puntos de secuencia de eventos (SOE, Sequence of Events) son gestionadas por módulos especia-les SOE de la serie S800. Los puntos SOE se registran con una resolución de 1 ms y todos los puntos SOE están situados en los armarios UCS.

Filosofía de control de la plantaLa estación opera desde el sistema de control centralizado existente (Master SCADA Station) en la Central 2, desde las salas de control de la Central 1 y de la Central 2 y desde los sistemas

UCS. Se dispone de transferencia por control local/remoto entre el sistema UCS, la sala de control y la estación Master SCADA.

Dentro del sistema DCS, la planta se controla en el nivel de unidad. Un operador en el UCS de la Unidad 1, por ejemplo, tiene acceso a las funcio-nes gráficas, E/S y de control de dicha unidad. Todas las unidades operan del mismo modo. El sistema DCS no reali-za control en el nivel de planta. Este control lo realiza la estación Master SCADA, que se encuentra en un nivel de control superior al sistema DCS. El sistema de la estación Master SCADA existente se comunica con DCS a través de una interfaz.

Los módulos E/S y los transmisores inteligentes están distribuidos por toda la planta; los dispositivos E/S están situados junto al equipo o equipos que se están controlando y supervisando.

Ruta de controlEl control del operador puede hacerse en varios puntos de la planta. Por consiguiente es importante gestionar el punto de control e impedir el uso de un dispositivo desde dos puntos diferentes al mismo tiempo.

El control del operador se puede realizar en los siguientes puntos de la Central 1: La sala de control: pupitre de distri-bución (BB) y panel de control principal (MCS)

Unidades 1 – 10 de sistemas UCS en la central. En la Central 1 existen 10 sistemas UCS. En cada uno de estos sistemas se pueden controlar indivi-dualmente todas las unidades. Las funciones de control y supervisión comprenden el arranque/parada de la unidad y la supervisión y avisos de la misma.

Servicios auxiliares de 4,16 KV en la planta

Sistema de bomba de sumidero y desagüe PH1, en la planta

Servicios auxiliares de 440 V (sólo control local)

Servicios de control de planta (sólo control local)

Aliviadero: Canales 1, 2 y 3 Sistema de bomba de sumidero y desagüe de la presa

El control de operador se puede realizar en los siguientes puntos de la Central 2: La sala de control: pupitre de distribución (BB) y panel MÍMICO (MIMIC)

Unidades 11 – 20 de sistemas UCS en la central. En la Central 2 existen 10 sistemas UCS. En cada uno de estos sistemas se pueden controlar individualmente todas las unidades. Las funciones de control y supervi-sión comprenden el arranque/para-da de la unidad y la supervisión y avisos de la unidad

Sistema de bomba de sumidero y desagüe PH2, en la planta

Servicios auxiliares de 4,16 KV

Vista general de la turbina Vista general del generador

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Presa de Guri

Estructura general del sistema DCS

Interfaz hombre-máquina (HMI)El sistema ABB de portales de generación de procesos (Process Generation Portal) se utilizará en las estaciones de operador. El sistema de consolas se basa en estánda-res industriales y en el sistema operativo Windows XP. Tiene una arquitectura abierta que permite utilizar numerosos protocolos de comunicaciones con capacidad para interconectar con programas y bases de datos de terceros.

La estación ofrece al operador una interfaz gráfica con la planta. Además, el operador puede utilizar la gestión de alarmas, la secuencia de informes de eventos, las funciones de registro cronológico de datos y los mecanis-mos de autorización de usuarios.

El controlador AC800MAC800M aplica la tecnología de controladores más moderna de ABB. Los controladores están construidos como módulos montados sobre carri-les con dos puertos Ethernet integra-dos. Comprenden CPU, módulos de comunicación, módulos de fuentes de alimentación y varios accesorios. Los controladores se dispondrán en configuración redundante.

Campo E/S: módulos E/S S800 y transmisores inteligentesLos módulos E/S S800 y los módulos FCI (interfaz de comunicación Fieldbus) se combinan para formar estaciones E/S o clusters E/S. Se considera como estación E/S una entrada/salida conectada al controla-dor con Profibus-DP1). Una entrada/salida conectada al controlador con ModuleBus está considerada como cluster E/S.

Se instalarán transmisores e instru-mentos inteligentes en toda la planta. Puesto que estos dispositivos se comunicarán por medio de Profibus-PA2), se necesitarán convertidores Profibus-DP/PA para hacer posible la comunicación con los control-adores.

Protocolos y medios de soporteEl controlador utiliza los protocolos de comunicación y medios de soporte siguientes: Comunicación a través de la red de control (LAN)

Comunicación vía Modulebus Comunicación vía Profibus DP Comunicación vía Profibus PA

Comunicación a través de la red de controlUn controlador se comunica con otros controladores e interfaces HMI a través de la red Ethernet LAN y WAN (red de área extensa). La red de control opera a 100 Mb/s.

La red de control está estructurada como un anillo con líneas paralelas independientes. Por consiguiente, si se produce una avería en la línea A, la comunicación continuará por la

línea B, y si ambas líneas A y B se averían, entonces la estructura de anillo cam-biará a una estructura de bus.

Comunicación a través de la red E/SLa red E/S conecta todos los dispositivos E/S de la planta con el controlador. Hay 3 tipos de protocolos de comunicación utilizados para la red E/S:

ModuleBus, para comunicar directa-mente con los clusters E/S locales por cables de fibra óptica de plásti-co. ModuleBus soporta la funcionali-dad SOE.

Profibus DP, para comunicar directa-mente con las estaciones E/S remo-tas e indirectamente con los trans-misores inteligentes.

Profibus PA, para alimentar los dis-positivos electrónicos inteligentes (IEDs) y transferir información des-de el IED.

Sistemas de protecciónEl grupo Power Systems de ABB Suiza ofrece un sistema redundante de protección de generadores y transfor-madores para la planta modernizada. En la Central 1, 14 sistemas numéricos REG216 protegerán 3 unidades de 230 MW y 4 unidades de 360 MW, mientras que 14 IEDs REC316*4 de

TEl controlador AC800M

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Presa de Guri

tipo numérico protegerán las 7 corres-pondientes líneas cortas de transmi-sión a 400 kV desde la subestación de interconexión y los transformadores elevadores de la Central 1. El sistema de protección de los servicios auxilia-res de tensión media de toda la cen-tral será sustituido por los más moder-nos relés, que incluyen dispositivos 14xREF541, 18xRET541, 18xREJ521 y 75xREX521.

ABB Suiza está también contratada pa-ra modernizar los 20 sincronizadores automáticos y 20 dispositivos de con-trol de sincronismo en la subestación de 230/400/800 kV de la central hi-droeléctrica, así como para instalar un sistema completamente nuevo de registro de perturbaciones para las 20 unidades de generadores y un sistema de supervisión de estaciones SMS530 para todas las protecciones suminis-tradas.

Sistema de instrumentación y otros sistemasABB Venezuela, líder del consorcio, es responsable de la coordinación inter-na y de la dirección de los trabajos. Su contribución al proyecto es el dise-ño del sistema de instrumentación, que comprenderá transmisores inteli-gentes repartidos por toda la planta. Las comunicaciones entre los disposi-tivos de campo y el sistema de control tendrán lugar por una red Profibus.

ABB Venezuela también se encarga de los trabajos previos de ingeniería necesarios para instalar en la planta los nuevos sistemas, así como de la instalación e integración de los mismos.

ABB Venezuela preparará, además, los sistemas siguientes: Sistemas de supervisión de vibracio-nes y de entrehierro para las unida-des generadoras

Sistema de televisión de circuito ce-rrado para supervisar los procesos y vigilar la seguridad

Sistemas de comunicación: equipo de teleprotección y redes de fibra óptica

Un trabajo de equipoABB Automation es líder mundial en tecnología avanzada de sistemas de control. Esta tecnología se está implan-tando en las modernas centrales hidro-eléctricas para satisfacer las necesida-des de los usuarios: un control alta-mente automatizado, seguro y fiable, y acceso a información sobre la planta.

El programa de modernización de la central hidroeléctrica de Guri demues-tra cómo una acertada coordinación de personas y productos puede satisfa-cer las necesidades de un proyecto de grandes dimensiones. ABB tiene personal especializado y muy experi-mentado en todo el mundo. La experiencia y el conocimiento especia-

lizado de ABB, adquiridos durante la ejecución de numerosos proyectos en los campos más diversos, garantizan a los clientes la disponibilidad de perso-nal idóneo para sus necesidades. ABB ofrece una gran variedad de productos plenamente compatibles que satisfacen las necesidades de los proyectos de control de procesos, desde las aplica-ciones más pequeñas a las de mayor envergadura, como es el proyecto de Guri. El equipo de proyectos de ABB ha podido satisfacer los requisitos de este proyecto singular y adaptar sus productos y servicios para responder a los requisitos específicos del cliente.

Los retos del proyecto de moderniza-ción de la central de Guri exigen un sólido trabajo en equipo. ABB Vene-zuela, ABB Canadá y ABB Suiza han asumido estos retos y establecido una estrecha colaboración, uniendo sus capacidades y compartiendo su experiencia. Un grupo de ingenieros y técnicos de EDELCA también participa en el diseño del sistema de control en el marco de un programa de formación ‘en el trabajo’ realizado en las instalaciones de ABB en Canadá. La formación facilitará la integración de los nuevos sistemas en la planta y garantizará la transferencia tecnológica de ABB a EDELCA.

Eduardo Colmenares

Asea Brown Boveri, S.A.

Caracas, Venezuela

[email protected]

Daniel Rubinstein

ABB Inc

Burlington, Canadá

[email protected]

Miguel Flórez

ABB Schweiz AG

Baden, Suiza

[email protected]

Notas1) Profibus-DP: bus de campo de proceso, periféricos

descentralizados2) Profibus-PA: bus de campo de proceso,

automatización de proceso

La vía ‘costera’ hacia laenergía limpia Central combinada de calor y electricidad en Władysławowo, PoloniaAnita Romanowska

Muchos procesos de producción han estado dirigidos tradicionalmente a conseguir un solo producto final. Cual-quier subproducto se consideraba en principio como residuo y cualquier uso que pudiera encontrarse para él se consideraba algo casual, no un logro del diseño. El aumento de los costes de la energía y la conciencia, cada día mayor, de los problemas medioambientales, están haciendo nacer una nueva forma de pen-sar, pero es raro que para un subproducto desechado se hayan encontrado nada menos que cuatro buenas aplicaciones.

En una plataforma de perforación subma-rina de la costa polaca se quemaba el gas extraído con el petróleo. Muy cerca, la estación balnearia de Władysławowo se calentaba con varias instalaciones alimen-tadas con carbón y petróleo, perjudicando claramente la calidad del aire local. ¿Qué mejor uso para el gas desperdiciado que sustituir estas unidades por una central combinada de electricidad y calefacción urbana? ABB recibió el encargo de super-visar la construcción y entregar el sistema de control y gran parte del equipo eléctrico de las instalaciones. Además de producir electricidad y calor y mejorar la calidad del aire, la nueva central, situada en la playa, suministra propano licuado (LPG) y gasolina a otros usuarios. Una buena solución para un producto desperdiciado hasta ahora.

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La vía ‘costera’ hacia la energía limpia

La idea de construir una central de generación combinada de calor y

electricidad en la playa de un centro turístico de la costa báltica surgió en 1997. En primer lugar se realizó un minucioso análisis técnico y financiero que demostró la viabilidad económica y ecológica de la inversión. Los resul-tados del estudio fueron tan convin-centes que la propuesta atrajo rápida-mente el apoyo financiero necesario.

El coste del proyecto superaba los 56 millones de dólares. La financiación se obtuvo con préstamos de accionistas y de instituciones de participación que financian proyectos ecológicos, como Ecofund Foundation, National Fund for Environmental Protection and Water Management y Bank for Environmental Protection.

La construcción de la central de gene-ración combinada de calor y electri-cidad de Władysławowo’s produjo

finalmente los siguientes resultados: eliminación de unas 120 calderas y salas de calderas locales alimentadas con carbón o petróleo

reducción de 134.000 toneladas anuales de contaminantes descarga-dos (polvo)

reducción de residuos sólidos como resultado de la sustitución del combustible sólido (carbón) por gas

reducción de las emisiones de dióxidos de azufre, dióxidos de carbono y óxidos de nitrógeno

Los hechosEl objetivo principal del proyecto era aprovechar 100.000 m3 de gas que ardían improductivamente cada día en la torre de perforación del Mar Báltico con grave perjuicio para el medio ambiente. Sólo el 10% del gas se utilizaba para cubrir las necesidades energéticas de la plataforma. La planta de generación de calor y electricidad de Władysławowo 1 ha resultado ser

una empresa de carácter único en el ámbito nacional o incluso europeo. La planta usa el gas natural extraído junto con el crudo. Hoy se suminis-tran unos 100.000 m3 diarios de gas natural con gasoducto submarino tendido recientemente.

En 2001, Energobaltic, la compañía creada para realizar esa inversión, estaba buscando un contratista que pudiera realizar el proyecto. El contra-tista elegido tendría que supervisar la construcción de una instalación combinando tres procesos tecnológi-cos distintos: el transporte del gas desde la torre de perforación hasta la costa, el tratamiento del gas en la costa y la producción segura y fiable de calor y energía eléctrica para las necesidades locales.

Después de diversas negociaciones con varias renombradas compañías internacionales, en febrero de 2002

1 Una sola planta proporciona electricidad, calefacción urbana, propano licuado (LPG) y gasolina a partir del gas, que de otro modo se perdería.

Red de distribución de calor en Wladyslawowo, aprox 10 km de longitud; 120 centros de distribución de calor

Terminal de corriente de centro de conmutación 30/11 kV

Control de entradaEstación de descarga de fuel

Centro de conmutación de 0,4 kV y sala de control de fuel líquido

Muro antifuego

Estación separadora

de gas

Sala de control de estaciónseparadora de gas

Fire pool con estación de bombeo

Edificio de administración

Nave de producción de calor y electricidad

Estación reductora de gas

Estación de bombeo de fuel

Depósitos de fuel

Punto de carga en camiones LPG y C5+

Gasoducto sumarino de 82,5 km y 115 mm de diámetro

Estación de nitrógeno

Estación de bombeo LPG y C5+

Bus de transmisión de gasDepósitos LPG y C5+

Antorcha de tierra

Estación receptora de gas

Torre BALTIC BETAestación compresora y de desecado de gas

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Energobaltic adjudicó la responsabili-dad de supervisar y ejecutar el proyecto a ABB Zamech Gazpetro. Durante más de un año, un equipo de ingenieros y expertos coordinó todas las actividades del proyecto, entre ellas la determinación de proveedores y contratistas con un sistema de licita-ción, la verificación de la documenta-ción técnica actualizada, la supervi-sión y coordinación de los trabajos de obra, la supervisión del arranque y la puesta en servicio de las instalaciones y la liquidación y control financiero del proyecto.

El proyecto se desarrolló en dos fases principales. La primera comprendía la construcción de la planta de genera-ción de calor y el sistema centralizado de calefacción urbana. El objetivo era tener en funcionamiento el sistema a mitad de septiembre de 2002 para contar con calefacción durante el in-vierno de 2002/03. A pesar del corto plazo previsto para la construcción, sólo 7 meses, se cumplió la fecha tope y el suministro de calor a la ciudad se estableció oficialmente el 18 de septiembre de 2002.

En la segunda fase se construyó la conducción de suministro del gas desde la plataforma de perforación mar adentro hasta tierra firme. Además se instalaron los sistemas de tratamiento y almacenaje costero del gas y las turbinas de gas con caldera de recuperación.

El 30 de junio de 2003 concluyó defi-nitivamente el proyecto. Las instala-ciones empezaron a funcionar a plena capacidad.

Protección de un lugar sensibleLa planta de generación de energía tér-mica y eléctrica está situada en la zona industrial del puerto de Władysławowo. La ciudad de Władysławowo se encu-entra al pie de la península Hel, cerca del parque Nadmorski Coastal Landsca-pe Park. La instalación ha sido cons-truida en los terrenos que antes ocupa-ban una instalación de caldera alimen-tada con carbón y una planta de trata-miento de aguas residuales. Se prestó especial atención a la estética para garantizar la armonía con el entorno local. La ciudad, con unos 12.000 habi-tantes, es un balneario. Durante el verano, el número de habitantes se mul-tiplica por cinco.

El gas residual, que anteriormente ardía en la plataforma petrolífera, resultó tener una interesante composición química. Sólo contenía un 45% de me-tano, pero era muy rico en hidrocarbu-ros pesados –más del 20% de propano y butano y su potencia calorífica ascen-día a 54 MJ/Nm3. Por tanto, la central generadora de energía térmica y eléctri-ca se amplió con una instalación de refino de gas para separar del llamado ‘gas húmedo’ las fracciones líquidas de propano-butano y gasolina química. Este aspecto del proyecto es un impor-tante generador de ingresos. Así pues, CHP Władysławowo fabrica actualmen-te cuatro productos: electricidad, calor, propano licuado (LPG) y gasolina (C5+). Después de la separación de LPG y C5+ se transfiere un gas ligero (mez-cla de metano y etano) para alimentar turbinas de gas y calentar calderas de agua. El propano-butano licuado y la gasolina C5+ se almacenan para su venta posterior.

Debido a su atípica composición quí-mica, el gas residual de la producción de crudo tenía que someterse a un primer tratamiento en la torre de per-foración submarina ‘Baltic-Beta’ 2 del Mar Báltico (a unos 75 km de la cos-ta). Dada la presencia de gran canti-dad de propano y butano en el gas, se considera que este es un gas ‘hú-medo’ y se transfiere a presión muy alta. Después de secar el gas y com-primirlo hasta una presión de 130 bares (llamada ‘fase densa’), el gas se transfiere por un gasoducto submari-no hasta la estación de separación del gas situada en la planta generadora de calor y energía eléctrica de Władys-ławowo.

El elemento más interesante del proyecto es el sistema de suministro de gas a la costa. El gas fluye por un gasoducto submarino tendido en el lecho marino. La conducción, de 115 mm de diámetro y 82,5 km de longi-tud, responde a la tecnología más avanzada. Desde un buque polivalen-te 3 se desplegaron tubos de acero flexible revestido con polietileno (análogamente al tendido de cables eléctricos) en tramos de unos 11 km. Los tubos fueron posicionados y empalmados con la ayuda de precisos sistemas de navegación marítima. A continuación se enterró el gasoducto utilizando equipos marinos especiales.

Todos los procesos tecnológicos del complejo están conectados a un sistema de control central 4 basado en la arquitectura de control de pro-cesos Advant de ABB. El sistema de control central conecta con todos los sistemas de control local, así como

2 Tratamiento inicial del gas en la torre de perforación ‘Baltic-Beta’. Hasta ahora este gas ardía de forma improductiva.

3 El gasoducto fue tendido en tramos de 11 km.

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con el sistema de seguridad que garantiza la seguridad de funciona-miento de toda la instalación. La planta generadora de calor y electrici-dad de la costa y la torre de perfora-ción de alta mar están conectadas por satélite, de modo que el personal de ambas instalaciones tiene acceso a toda la información necesaria. De hecho, el sistema de control supervisa todas las etapas del proceso, tanto en tierra como en el mar, con excepción de la etapa de perforación petrolífera. ABB también suministró numerosos aparatos eléctricos 5 para Władysławowo, entre ellos los accionamientos del sistema de automa-tización, la aparamenta de media ten-sión y los transformadores de potencia para la torre de perforación, así como el motor eléctrico para el compresor situado en la plataforma petrolífera.

Beneficios gracias al aprovechamiento del gasEl funcionamiento de CHP Władys-ławowo ha permitido aprovechar 100.000 m3 diarios de gas que ardía improductivamente, prescindiendo así del consumo de 750.000 toneladas anuales de carbón.

Gracias a la inversión se han podido desconectar unas 120 calderas y salas de calderas alimentadas con carbón y petróleo, con una potencia total de 18 MWt, y suministrar anualmente unos 76.000 MWh de electricidad a la red eléctrica nacional. Aproximadamente el 90% de las salas de calderas eli-minadas estaban alimentadas con car-bón. El resto funcionaba con petróleo

y los costes de explotación eran de-masiado altos para la propiedad. Su sustitución requirió construir un siste-ma de calefacción urbana, para el que se utilizó la tecnología más avanzada.

El proyecto persigue el objetivo eco-lógico de mejorar notablemente la calidad del aire y en limitar el uso del carbón, eliminando así los problemas propios del transporte por ferrocarril y carretera y la manipulación y alma-cenaje del carbón, reduciendo así la cantidad de residuos sólidos de la combustión del carbón.

La solución adoptada es acorde con las últimas tendencias mundiales de ingeniería energética y satisface la legislación polaca sobre energía, que recoge las recomendaciones de la Comisión Económica Europea, del Segundo Protocolo del Azufre y del Acuerdo Marco de las Naciones Unidas (sobre el cambio climático).

Las turbinas de gas tienen juntas una capacidad de generación de electrici-dad de aproximadamente 11 Mwe, más calor hasta 18 MWt. Dos calderas de recuperación, de 8,85 MWt cada una, utilizan los gases calientes resi-duales de la combustión para calentar agua, con la que se transporta calor al sistema de calefacción urbana. Los sistemas de control regulan las cal-deras para satisfacer ajustadamente la demanda de Władysławowo.

Tres calderas auxiliares de agua, de 5 MWt cada una, se mantienen como reserva para el caso de que se produ-jera alguna obstrucción o parada de la

planta de separación de gas o de las turbinas de gas, contribuyendo a ga-rantizar que los habitantes de Władys-ławowo dispongan siempre de una fuente segura de calor.

La experiencia de ABBLa ejecución de este complejo proyecto ha ampliado los conocimientos y la capacidad de los ingenieros de ABB Zamech Gazpetro. Los técnicos tuvieron que hacer gala de su profundo conocimiento especializado y de su creatividad para combinar los muchos procesos t ecnológicos complejos y conseguir que la instalación funcionen de forma segura y totalmente automatizada.

Anita Romanowska

ABB Zamech Gazpetro Sp. z o.o.

Elblag, Polonia

[email protected]

4 El sistema de control se basa en la arquitectura Advant de ABB.

5 Tecnología de medición de ABB, un componente pequeño pero muy importante

El reto ártico El enorme proyecto de Snøhvit, más allá del círculo polar ártico, es un reto para los ingenieros de ABBPeter Tubaas

ABB asumió un gran desafío al con-vertirse en suministrador para el pro-yecto Snøhvit (Blancanieves) de gas natural licuado de la compañía Sta-toil. Se trata de una compleja instala-ción situada cerca de Hammerfest, por encima del círculo polar ártico, en el norte de Noruega.

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proyecto de construcción que jamás haya visto Noruega.

En pocos años, el gas del yacimiento de Snøhvit, situado a unos 140 kilómetros de la costa en el Mar de Barents, llegará a la planta de proceso de gas para su tratamiento y envío al mercado mundial de LNG. Los pro-ductos básicos de la planta son el gas natural licuado (LNG, 5.750 millones de m3/año), los gases licuados de petróleo (LPG, 247.000 toneladas/año) y los condensados (747.000 toneladas/año). Todos los productos se exportan por vía marítima.

Snøhvit es la primera explotación realizada en el Mar de Barents. Los yacimientos de petróleo y gas fueron descubiertos a principios de los años 80. Junto con los yacimientos de Albatross y Askeladd, Snøhvit contie-ne más de 300.000 millones de m3 de gas natural. El gas se extraerá desde el fondo del mar utilizando medios submarinos controlados a distancia desde Melkøya. El sistema de control submarino fue entregado por ABB en el Reino Unido (ahora Vetco Aibel). La parte principal del sistema de control submarino, que es parte integral del sistema general de seguridad y automatización, fue entregado por ABB en Stord, Noruega.

Los retos del ÁrticoSnøhvit es una instalación extremada-mente compleja que, sin contar las durísimas condiciones meteorológicas, planteaba numerosos retos a ABB.

Hammerfest, situada a una latitud de 70 grados y por tanto bastante por encima del círculo polar ártico, es la ciudad más al norte del mundo 2 Los equipos utilizados en el proyecto Snøhvit tendrán que soportar condi-ciones meteorológicas durísimas.

‘El clima ha sido un problema impor-tante para nosotros. El equipo de intemperie ha de satisfacer requisitos extremos. Muchas instalaciones tienen equipos electrónicos sensibles. Todo el equipo ha sido probado en condi-ciones de todo tipo y estamos con-vencidos de que resistirá el tiempo frío y húmedo de la región de Ba-rents’, asegura Sturle Riple.

2 Mapa del norte de Noruega

1 Reno con Melkøya al fondo [Fotografía: Marit Hommedal/Statoil]

Personal trabajando en la instalación deSnøhvit [Fotografía: Marit Hommedal/Statoil]

El inmenso yacimiento de gas de Snøhvit, nombrado como el famo-

so personaje Blancanieves, podría convertirse en un auténtico cuento de hadas, y no sólo para Statoil Cuadro . Situado en una región noruega con economía tradicionalmente pesquera, el yacimiento y las instalaciones darán un gran impulso a la comunidad local. El proyecto también beneficiará a ABB, uno de los principales contratis-tas, y a las demás compañías partici-pantes. El camino ha sido largo y si-nuoso desde que Statoil descubriera el yacimiento a principios de los años 80, pero las instalaciones estarán fun-cionando en verano de 2006.

ABB y LNGEl centro global de excelencia para las actividades de gas natural licuado (LNG) se halla en un departamento de ABB en Oslo (Noruega), desde el cual se ha coordinado la mayor parte del proyecto Snøhvit. El sistema de auto-matización fue diseñado y probado completamente en las instalaciones de ABB en Bergen.

ABB ha tenido un papel muy impor-tante en este proyecto, ya que sumi-nistró la planta de proceso de gas y diversos equipos eléctricos y sistemas de control. En el contrato inicial, el cliente especificaba productos, solu-ciones y servicios de gran calidad con cortos plazos de entrega. ABB cumplió todos los requisitos con la entrega puntual de equipos y servicios de pri-mera clase durante todo el proyecto.

‘Snøhvit es un ejemplo de excelente cooperación con el cliente. Gracias a una detallada planificación y al conti-nuo diálogo con Statoil hemos podido mantener en todo momento el calen-dario previsto. Ha sido un proyecto muy estimulante, que ha hecho surgir lo mejor de los empleados y de los productos de ABB’, afirma Sturle Riple, director de proyecto y respon-sable del suministro del sistema de seguridad y automatización (SAS) de Snøhvit.

Snøhvit, antecedentesDurante los últimos cuatro años, la isla deshabitada de Melkøya 1 3 , muy próxima a la ciudad de Hammerfest, se ha convertido en la mayor obra del norte de Europa y en el mayor

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Cuadro Statoil

Statoil es una compañía de explotación integra-da de petróleo y gas establecida en Stavanger (Noruega). Se dedica a la exploración y produc-ción en 15 países y explota 24 yacimientos de petróleo y gas en la plataforma continental noruega. Está representada en 33 países.

La compañía representa el 60% de toda la pro-ducción noruega de petróleo y, como operado-ra de 23 instalaciones en el fondo marino, es una empresa líder de la producción submarina.

La compañía explota unas 2.000 estaciones de servicio en los países escandinavos, Polonia, los estados bálticos, Rusia e Irlanda.

Statoil es uno de los productores y transpor-tistas de petróleo y gas del mundo que más respeta el medio ambiente.

En 2005, el grupo tenía 25.644 empleados y sus ingresos totales ascendieron a 393 mil millones de coronas noruegas (unos 65.500 millones de dólares).

Control completo Durante su estrecha colaboración de tantos años con sus clientes, ABB ha desarrollado una acreditada metodolo-gía para el suministro de sistemas integrados de automatización y una completa gama de productos y siste-mas, estándar y especiales, que satis-facen plenamente los requisitos espe-ciales de la industria.

Los sistemas de seguridad son desde hace mucho tiempo parte integrante de la tecnología de ABB. El objetivo de estos sistemas es supervisar situa-ciones peligrosas y controlar de forma fiable y segura todo lo relacionado con la seguridad. El primer sistema integrado de seguridad y control fue entregado por ABB a mediados de los años 80. Industrial IT 800xA, actual-mente el principal sistema de automa-tización en el sector del petróleo y del gas, se basa en un sólido sistema de seguridad.

Ningún sistema es tan importante para una planta de tratamiento como el sistema conjunto de seguridad y automatización. El número de señales en circulación en la planta de proceso de Snøhvit es enorme; el sistema de control ha de manejar más de 30.000

señales simultáneamente. Una inte-rrupción imprevista de la producción resulta extremadamente cara. Por consiguiente, los sistemas de control de ABB se construyen y prueban para proporcionar el máximo nivel de seguridad y reducir al mínimo los tiempos muertos.

‘Probamos el sistema completo en Bergen antes de enviarlo a Hammer-fest en diciembre de 2005. El equipo está instalado y en funcionamiento’, afirma Sturle Riple.

Vista general del procesoEl proceso del yacimiento Snøhvit de Statoil, muy amplio, comprende el control submarino, los procesos com-plejos de LNG, el almacenaje y la carga de los productos finales.

Statoil ha buscado proporcionar a sus operadores ‘una sola ventana’ en esta gran planta de proceso, de ahí la elección del sistema 800xA Extended Automation de ABB como interfaz de operador para los sistemas de seguridad y automatización.

Además, el sistema de automatización de Snøhvit tenía que ser muy fiable y ofrecer alta disponibilidad. Para ga-rantizar estos requisitos, el sistema ABB 800xA instalado es totalmente redundante en todos los niveles, es decir, contiene buses Profibus, contro-ladores, red, servidores y clientes 800xA redundantes.

ErgonomíaLa fase de proyecto ha durado más de cuatro años, durante los cuales se ha puesto gran énfasis en proporcionar a los operadores el mejor entorno ergonómico posible. En condiciones normales de producción, esta gran y compleja instalación estará controlada por sólo tres operadore desde una sola sala de control. Un cuarto opera-dor participará durante la carga.

Una gran pantalla de proyección curva de 1,5 m x 16 m situada ante los opera-dores presenta la información básica del avanzado proceso desde el sistema 800xA. Ocho proyectores instalados en el techo muestran información del siste-ma 800xA proyectada en un gráfico con-tinuo. La visualización también incluye información de vídeo del sistema de

televisión en circuito cerrado de la plan-ta, de modo que en pantalla se cuenta con información del proceso y vídeo en directo junto con los datos del proyecto.

Una pantalla de tal tamaño tiene c omo finalidad proporcionar a los operado-res una visión general del estado y del proceso completo para favorecer la cooperación entre ellos. Se han desarrollado símbolos especiales en el sistema 800xA para presentar la infor-mación de forma que permita identifi-car rápidamente las anormalidades del proceso. El diseño de la gran pantalla y de los símbolos se basa en el con-cepto Rich Information Display, desa-rrollado por el Institute for Energy Technology (IFE) de Halden (Noruega) Funciones de alarmaPara reducir la carga de trabajo de los operadores, se han integrado diversas funciones de gestión de alarmas en los sistemas 800xA. La gestión de alarmas se basa en los principios siguientes: priorización de alarmas, encaminamiento de las alarmas hacia el operador responsable, facilidad de acceso a información sobre tipos de alarmas, alarmas de grupo, alarmas de desconexión y supresión de alarmas.

Desde la lista de alarmas, el operador puede acceder a información detalla-da de clasificación de las mismas sim-plemente clicando con el ratón sobre el objeto ‘clasificación de alarmas’ en el menú contextual del sistema 800xA. La ventana de clasificación de alarmas proporciona informaciones como el tiempo de respuesta o las causas y consecuencias posibles del problema, y sugiere al operador medidas correctoras.

Demanda de energía de la plantaLa potencia total anual requerida por la planta de Snøhvit es aproximada-mente 1,65 TWh. La planta dispone de cinco turbinas de gas, que generan 5x50 MW de energía eléctrica. Estas turbinas impulsan tres compresores de licuefacción. El calor de escape se usa para satisfacer los requisitos de tem-peratura del proceso.

Todo el equipo eléctrico, inclusive el sistema de control y supervisión eléctrico (ECSS), fue entregado por ABB como un único paquete. En un principio, se habían emitido cuatro

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3 Vista general de la planta de gas natural licuado en Melkøya, en el norte de Noruega [Fotografía: Eiliv Leren/Statoil]

órdenes de compra separadas: aparamentas de alta tensión, de media tensión y de baja tensión, y ECSS. Las cuatro órdenes se fusionaron poste-riormente en una sola para resolver mejor los diferentes problemas de interconexión propios de un ámbito eléctrico tan amplio.

Requisitos de energía eléctricaEl suministro de equipos eléctricos de ABB a Snøhvit es muy amplio y comprende principalmente sistemas basados en el amplio programa de componentes electrónicos de ABB, que incluyen la aparamenta de alta, media y baja tensión y el sistema ECSS. Los productos entregados constituyen una completa gama de soluciones de distribución eléctrica y accionamientos eléctricos, de acuerdo

con los estándares de la industria del petróleo y el gas. Estas soluciones generan beneficios para el cliente, pues reducen los costes de explota-ción y las emisiones, aumentando al mismo tiempo la seguridad.

La aparamenta de alta tensión es del tipo EXK-0, para una tensión nominal de 145 kV. La instalación incluye un aparato de conexión de media tensión UniGear ZS1, con tres aparatos de conexión para 11 kV y un cuarto para 6,6 kV. Ambos modelos están equipa-dos con un sistema óptico de detec-ción de arco. ABB ha entregado a Snøhvit un total de 28 aparatos MNS de conexión de baja tensión para 690 V y 400 V. Constan de 500 cubículos con 2.500 consumidores.

Muchos de ellos están equipados con arrancadores de motor inteligentes, que proporcionan al cliente la infor-mación más importante del sistema. La localización y corrección de errores será más rápida y podrá realizarse a distancia, es decir, con menos recur-sos in situ.

Para garantizar el máximo nivel de seguridad, los paneles de alta y media tensión, así como el equipo de baja tensión, están equipados con la uni-dad de protección y control REF542 de ABB.ECSS, el núcleo del sistema eléctrico, se comunica con la amplia gama de equipos mediante enlaces de comuni-cación en serie y Ethernet. También está conectado con el sistema de au-tomatización y con otros aparatos de terceros. El sistema consta de 48 controladores AC800M. Con más de 43.000 señales procesadas en un momento cualquiera, el sistema ECSS proporciona numerosas funciones para suministrar de forma estable la energía que necesita la instalación LNG.

Requisitos cambiantesEl desafío más difícil para ABB fue satisfacer con tal rapidez los rigurosos requisitos del negocio de LNG. El tiem-po disponible para diseñar y completar las entregas era limitado y, en el momento de la firma del contrato, el diseño de las instalaciones eléctricas estaba todavía en sus preliminares. La amplitud del equipo eléctrico, sobre todo la aparamenta de baja tensión, aumentó mucho durante la fase del proyecto.

Debido al emplazamiento remoto de Snøhvit y a las difíciles condiciones climáticas, el equipo tenía que ser muy fiable y, sin embargo, suficiente-mente compacto para el poco espacio disponible. El equipo eléctrico tuvo que ajustarse a otras restricciones, ya que fue necesario instalarlo previa-mente sobre una barcaza en las tran-quilas aguas del Mar Mediterráneo para evitar los efectos del tiempo reinante en el norte de Noruega. La barcaza fue transportada después a Melkøya para ser fijada a un muelle espe-cial y conectada al resto de la instalación.El proyecto Snøhvit es todo un desa-fío, pues todos sus sistemas operacio-nales han de interaccionar entre sí para garantizar seguridad de funciona-

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El reto ártico

miento y eficiencia máxima. La planifi-cación, por supuesto, ha de ser muy minuciosa. ABB se ha encargado de todos los servicios de ingeniería, inclu-sive gran número de estudios realiza-dos en cooperación con ABB en Alemania. ABB ha realizado también pruebas en todos los módulos y siste-mas antes de la instalación, y también in situ después de la instalación.

Gestión de la energía eléctricaPara evitar las paradas, que pueden costar muchos millones de dólares, los complejos de gas natural licuado han de tener un suministro fiable y estable de energía eléctrica. En las regiones con suministro público de electricidad poco fiable o inexistente, las compañías de LNG dependen de su propia capacidad de generar energía; si un suministro eléctrico problemático provoca una sola desco-nexión imprevista se perderán varios días de producción, con costes que superan los 10 millones de dólares. En respuesta a este problema, casi todas las nuevas instalaciones de LNG incluyen ahora un sistema de gestión de energía (PMS, Power Management System). Pero la mayor parte de los sistemas cuentan simplemente con las funciones SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), que claramente son insuficientes. Un sistema eficaz de gestión de la energía

ha de conseguir varios objetivos. Ha de resistir grandes perturbaciones, propias del sistema o ajenas a él, sin que peligre la estabilidad de funciona-miento. Ha de equilibrar la demanda de energía y el suministro energético disponible, evitando así las perturba-ciones y los apagones. Es necesario garantizar el buen diseño del sistema eléctrico de la planta para controlar los costes de energía, mejorar la seguridad y reducir tanto el impacto medioambiental como los efectos sobre la salud de las personas.

El sistema de gestión de la energía debe supervisar continuamente el equipo para garantizar óptimo rendi-miento y estabilidad a lo largo del tiempo. Las propiedades dinámicas, extremadamente rápidas, del proceso eléctrico requieren tiempos de respuesta del orden de milisegundos para impedir que los relés de protec-ción emitan órdenes de desconexión que provoquen la sobrecarga de los equipo y posiblemente la parada final.

Si un sistema es capaz de satisfacer todos estos criterios, el retorno de la inversión en una instalación de LNG se puede medir en semanas, no en años. Los mayores beneficios se pueden obtener de la eficiencia de generación de energía, de la importa-ción y del uso en distintas condicio-

nes de operación y del mínimo gasto de capital en el sistema eléctrico. Como ejemplo, digamos que el siste-ma PMS de gestión de energía de la plataforma IndustrialIT de ABB no sólo contiene la tradicional funcionalidad SCADA, sino también numerosas solu-ciones eléctricas complementarias, en-tre ellas el control de la potencia y la desconexión de la carga. ABB ya ha entregado y puesto en servicio más de 30 sistemas de gestión de energía eléctrica, demostrando que el sistema PMS aumenta sustancialmente el tiem-po productivo y mejora la eficiencia y la fiabilidad de la planta. Estos resultados tienen efectos muy positi-vos sobre la inversión de capital y los costes de explotación.

El valor de la experienciaEn la situación actual, con una de-manda total de combustibles sólidos que supera las posibilidades de sumi-nistro, la producción y entrega de petróleo y gas es más apasionante que nunca. Statoil confía en una compañía como ABB, que cuenta con experiencia y renombre para satisfacer estas complejas necesidades.

Con más de 50 años de experiencia en más de 40 países, ABB es el primer proveedor de sistemas y tecnologías vitales para el suministro de petróleo y gas. La innovación basada en la ex-periencia y una demostrada capacidad para gestionar grandes proyectos de automatización, telecomunicación y electrificación distinguen a ABB como uno de los principales proveedores industriales.

‘Estamos orgullosos de lo que hemos conseguido en tan poco tiempo y estamos seguros de que Statoil, una vez más, estará satisfecha con nuestras entregas’, concluye Riple.

Peter Tubaas

ABB Corporate Communications

Billingstad, Noruega

[email protected]

Mantenimiento del proceso [Fotografía: Marit Hommedal/Statoil]

Ingenio y energía


Electrificación de Londres Un cable subterráneo conecta subestaciones para satisfacer la gran demanda eléctrica de Londres Stephen Trotter

ABB contribuye desde hace muchos años a garantizar el suministro eléctrico de Londres. Algunos recientes proyectos de infraestructura energética de la red nacional hechos para Londres han dado como resultado un enlace subterráneo de alta tensión de 20 km de longitud y dos nuevas e importantes subestaciones de interior GIS, aisladas con gas, todo ello con objeto de dar res-puesta al rápido aumento de la demanda de electricidad de la capital.

La demanda de energía eléctrica sigue aumentando en todo el

Reino Unido, pero la tasa de creci-miento en Londres está en torno al doble de la media nacional. Algunas estimaciones indican que el creci-miento se mantendrá durante al me-nos otros 10 años. Para garantizar el futuro del suministro eléctrico de Lon-dres, National Grid ha invertido desde 1990 más de 1.000 millones de euros (1.270 millones de dólares) en refor-zar la red de transmisión en Londres y zona metropolitana, lo que representa aproximadamente el 20 por ciento de las inversiones totales de National Grid en toda Inglaterra y País de Ga-les.

Una de las medidas adoptadas por National Grid fue la adjudicación a ABB de un proyecto llave en mano con una duración prevista de tres

años, que debía estar finalizado en verano de 2005. El proyecto tenía por objeto crear ‘London Connection’ para satisfacer la demanda de electricidad de la capital y de la zona noroeste de Londres.

‘London connection’Tendido en un túnel de tres metros de diámetro y 20 km de longitud, el cable enlaza una subestación amplia-da en Elstree con una subestación construida por ABB en St John’s Wood. Este ha sido el proyecto de construc-ción de túneles más importante de National Grid.

La conexión de Londres, ‘London Connection’, utiliza tecnología avanzada XLPE de aislamiento de polietileno reticulado, que apenas requiere mantenimiento y es hoy por hoy el cable subterráneo XLPE de 400

Ingenio y energía


La electrificación de Londres

bury. Para perturbar el tráfico lo menos posible, cada trans-formador se trasladó a la ins-talación en horas de madru-gada (véase fotografía de portada). Hubo que retirar el mobiliario urbano de la ruta y reforzar varios tramos de carreteras y puentes para que pudieran soportar el peso.

Control y protecciónLa subestación se puede controlar a distancia desde el Centro de Control Británico de National Grid, situado en Wokingham. Una sala de control de reserva permite también supervisar localmen-te la subestación y del túnel, los aparatos de conexión y protección, las mediciones de potencia y los sistemas constructivos y de seguridad. La comunicación se realiza sobre todo con fibra óptica para alcanzar grandes veloci-dades de transmisión de da-tos totalmente inmune al rui-do eléctrico. Todo el equipo se sincroniza en tiempo

absoluto utilizando tecnología GPS (Global Positioning System).

Comunidad localEl equipo local de ABB trabajó en estrecha colaboración con National Grid cultivando las buenas relaciones con la comunidad local. Por ejemplo, se repartieron notificaciones por co-rreo a unas 1.500 direcciones locales para informar a los habitantes sobre los trabajos más importantes, como la instalación de pilotes o la recepción de grandes cargas. Un centro de información telefónica atendió a los habitantes afectados durante las 24 horas del día. ABB siempre estaba disponible para resolver cualquier problema. Mencionemos la rapidez de reacción cuando el montaje de una grúa torre de 30 metros de altura afectó a la recepción de la señal de televisión de algunos habitantes.Durante todo el proyecto se mantu-vieron niveles muy altos de higiene y seguridad. En 2004 se concedió a ABB un certificado por haber alcanza-do 250.000 horas de trabajo sin pérdi-das de tiempo debidas a accidentes personales.

kV más largo de Europa 1 . Un cable subterráneo similar fue instalado por ABB en Berlín en 1998.Para el proyecto de Londres, ABB instaló, puso en servi-cio y probó 61 km de cable de 150 mm de diámetro, con un peso total de 2.440 tone-ladas, que se suministró en 63 grandes bobinas 2 .

La subestación de St John’s WoodAdemás de satisfacer la de-manda energética siempre creciente de la capital, era necesario modernizar la subestación de St John’s Wood, del oeste de Londres, para hacer frente al incre-mento de demanda local.

Por consiguiente, National Grid decidió construir una nueva subestación en St John’s Wood. Aunque en esta ubicación había existido una central eléctrica, había muy poco espacio disponi-ble; el suelo es muy escaso en esta parte de Londres y no existía la posibilidad de adquirir más terre-nos. Así pues, la nueva subestación de 400 kV con sus 18 calles tenía que ca-ber en una superficie de sólo 90 x 30 m.Para minimizar el impacto visual de la subestación sobre la comunidad local y concentrar los equipos en un área tan limitada, se utilizó la avanzada tecnología GIS de ABB de subestacio-nes compactas, aisladas con gas 3 .

En tanto que contratista principal, ABB fue responsable total del proyecto de St John’s Wood, inclusive la puesta fuera de servicio de la planta antigua, la instalación de la nueva planta, la re-novación de los componentes que se conservaban de la planta antigua y la conexión entre las viejas y las nuevas instalaciones. Debido a la falta de es-pacio para el ‘tendido’ había que pla-nificar con gran cuidado. Las entregas, coordinadas ‘just-in-time’, tenían que resolver las complejidades propias del trabajo en una zona residencial super-poblada. El número de movimientos de vehículos en la instalación da idea de la magnitud de la empresa: sólo para el equipo GIS se hicieron 200

1 Cable subterráneo XLPE de 400 kV de ABB

transportes y cerca de 7.500 más para la obra civil.

Subestación GISLa instalación de St John’s Wood es la mayor subestación GIS de 400 kV del Reino Unido. El equipo de ABB está diseñado para minimizar las fugas de gas, cuya supervisión se puede realizar por control local o remoto.

En el caso infrecuente de que se requiera mantenimiento o reparación, el diseño de la subestación mantiene la máxima disponibilidad del sistema, ya que sólo es preciso desconectar los componentes y la calle afectados.Las limitaciones de altura edificada se resolvieron construyendo un sótano de seis metros de profundidad debajo del edificio de la subestación.

AutotransformadoresSe instalaron cuatro autotransformado-res ABB (240 MVA, 400/13-2 kV) para reducir la tensión y alimentar las sub-estaciones locales. Los gigantescos transformadores, de 171 toneladas de peso cada uno, fueron transportados por mar al puerto londinense de Til-

Ingenio y energía


La electrificación de Londres

2 Cables de ABB en grandes bobinas

3 La subestación compacta aislada con gas de ABB tiene la superficie adecuada en planta

City Road NorthMientras un equipo local de ABB se afanaba en el oeste de Londres, otro equipo trabajaba intensamente en el otro lado de la ciudad, creando la nueva subestación ‘City Road North’ de National Grid. El contrato era parte de la remodelación urbana de la cuenca del canal City Road en Isling-ton, en la zona norte de Londres.

La nueva subestación City Road North, construida junto a la subestación exis-tente de City Road, es parte esencial de un programa de la compañía eléctrica local, EdF, para reforzar la red eléctrica del norte de Londres. La

subestación está alojada en un edificio nuevo de ladrillo, diseñado por Mar-kwick Architects, que reduce al míni-mo el impacto visual en la zona. Este programa se ajustaba al plan de reur-banización del ayuntamiento de Is-lington, que buscaba crear alternativas de acceso y recreo para mejorar el entorno urbano local.ABB se responsabilizó de todo el diseño técnico y de toda la obra civil de City Road North, así como la instalación y puesta en servicio de la subestación y de los equipos auxilia-res. La primera tarea in situ del equipo de proyecto fue demoler un bloque de oficinas para dejar paso a

la construcción de la nueva subesta-ción. La naturaleza del emplazamien-to, un lugar muy concurrido en plena ciudad de Islington, era un gran desa-fío. Rodeado por locales residenciales, comerciales e industriales, su parte posterior daba al canal Regent. El tras-lado de equipos y elementos pesados dentro y fuera del solar exigía una planificación logística muy cuidadosa.El proyecto también comprendía el desvío de un cable de 400 kV al inte-rior de la nueva subestación. El cable había servido para enlazar la antigua subestación City Road con la subesta-ción de West Ham, situada a seis millas de distancia en el este de Lon-dres. El desvío era necesario para completar los circuitos West Ham/City Road North y City Road North/West Ham.

El trabajo continúaEl excelente trabajo de la tecnología ABB en St John’s Wood y City Road, apoyado por la probada capacidad de cumplir complejos programas de entregas, ha dado como resultado la adjudicación a ABB de dos proyectos de ampliación por parte de National Grid. Ambos proyectos se encuentran en preparación.

ABB es responsable del diseño técni-co y de la obra civil de los dos pro-yectos de subestaciones de St. John’s Wood y City Road North, así como de la instalación y puesta en servicio de las mismas. Los sistemas de protec-ción y automatización de la nueva subestación de City Road se basarán en el concepto NICAP (National scheme for Integrated Control and Protection), de uso general en la red nacional. Este planteamiento permite a ABB reducir notablemente los pla-zos de entrega, ya que se aprovechan soluciones previamente proyectadas, ensayadas y aprobadas para integrar rápidamente las nuevas calles en los sistemas existentes de la subestación.

Stephen Trotter

ABB Power Systems

Stone, Reino Unido

[email protected]

Nacido para adaptarseTransformador para un tren que circulará por cualquier parteJoel Vauchel, Harry Zueger

ABB ofrece una amplia gama de productos para el sector ferroviario. Nuestra compañía suministra sistemas de alimentación eléctrica para redes ferroviarias, así como la mayoría de los sistemas eléctricos para locomoto-ras. En especial, ABB es líder mundial de transformadores de tracción. ABB produce actualmente un transformador de este tipo que hará totalmente versátiles los nuevos trenes de SNCF, la compañía ferroviaria francesa. El mismo tren podrá obtener su alimentación eléctrica desde la catenaria, independientemente de los niveles de tensión proporcionados, o desde un generador diesel si la línea no está electrificada. Este tipo de tren será tan flexible que podrá circular por toda la red ferroviaria de Francia.

Este es un logro muy especial, ya que el tren se desarrolló desde una plataforma especificada para permitir ciertas combinaciones de los tres sistemas de alimentación (dos tensiones de electrificación y energía diesel), pero no los tres en un mismo vehículo. Por consiguiente, el transformador fue diseñado para instalarlo en el mismo espacio del tren que el generador, lo que hacía que los dos modos se excluyeran mutuamente. Pero cuando se solicitó un tren con los tres sistemas, ABB afrontó el reto y demostró que era posible encontrar una solución.

A principios del siglo XX, la mayo-ría de los ferrocarriles eléctricos

usaban una fuente de alimentación de CC con tensiones de 600 V a 3 kV. Estas tensiones, relativamente bajas, podían suministrarse directamente a los motores de tracción, lo que contri-buía a mantener sencilla la construc-ción de las locomotoras. Sin embargo, las corrientes necesarias para suminis-trar la potencia requerida eran muy altas (con frecuencia del orden de varios miles de amperios durante períodos prolongados) y esto hacía necesario disponer de un tercer carril o de una potente catenaria1).

Ya durante los primeros años del siglo XX, y de forma creciente durante los años que van de 1920 a 1950, se im-plantaron tensiones de transmisión más altas (especialmente en Estados Unidos, pero también en Alemania y en Francia), que hacían posibles in-tensidades más bajas y por tanto permitían eliminar el tercer carril y reducir el peso y coste de la catenaria. Las avanzadas redes ferroviarias mo-dernas utilizan sistemas de CA de alta tensión con tensiones de catenaria de entre 15 kV/16,7 Hz (en Suiza, Alema-nia, Austria, Suecia y Noruega) y 25 kV 50/60 Hz (en muchos otros paí-ses). La construcción de una catenaria más ligera no sólo reduce los costes, sino que además permite alcanzar mayores velocidades. Las velocidades superiores a 250 km/h no serían posi-bles sin un sistema de CA.

Además de la mayor ligereza de la cate-naria, la principal ventaja de una tensión más alta está en reducir el número de subestaciones de alimentación requeri-das (generalmente cada 20-25 km para 15 kV y 50 km para 25 kV, en lugar de cada 10 km para 1,5 kV de CC).

Ingenio en movimiento




Nacido para adaptarse

información) y a los sistemas de seguridad (frenos, cargadores de batería).

Los principales fabricantes de material rodante, como Bombardier, están lanzando ‘plataformas’ de trenes versátiles que permiten derivar fácil-mente, a partir de un diseño común, variantes de trenes accionados con propulsión diesel y/o eléctrica. La nueva serie de trenes AGC (autorail à grande capacité) 1 que están siendo entregados a SNCF, la compañía ferroviaria nacional francesa es un buen ejemplo de este diseño Cuadro .

Diseñados para propulsión diesel y eléctricaUna vez hechas todas las entregas, ya estarán en funcionamiento más de 500 trenes AGC. Estos trenes se utilizarán en toda la red SNCF, de 29.500 km, de los que 15.800 km no están electrifica-dos, 5.800 km están electrificados a 1,5 kV CC y 7.900 km a 25 kV CA. Bombardier suministra variantes diesel, diesel/CC y CA/CC de trenes AGC. ABB entrega los motores de tracción para todas las unidades, los generadores para la propulsión diesel y los transformadores de tracción para el funcionamiento con corriente alterna.

Con el fin de satisfacer plenamente estos requisitos, ABB tuvo que diseñar un transformador de tracción peque-ño, robusto y fiable, que pudiera ins-talarse en el mismo espacio y lugar que el bloque de alimentación del motor/generador diesel. De este mo-do, las condiciones permitieron a Bombardier fabricar la misma caja o estructura con independencia del sistema de propulsión utilizado.

Transformador montado bajo el suelo Este transformador va instalado deba-jo del suelo, inmediatamente detrás del bogie frontal; el resto del tren es totalmente de suelo bajo para facilitar el acceso a viajeros discapacitados, pasajeros que viajan con bicicletas, cochecitos de niños, etc. El piso bajo permite también permanecer menos tiempo en las estaciones, hacer más rápido los servicios y utilizar mejor la capacidad de la línea.

1 La modularidad permite crear variantes de propulsión diesel a y eléctrica b del automotor AGC para SNCF (ferrocarriles franceses). ABB suministra los generadores, transformadores y motores de tracción.

a b

A bordo de la locomotora, sin embar-go, la tensión de la catenaria ha de adaptarse al nivel de tensión adecua-do para el sistema de tracción, gene-ralmente de entre 1.000 y 2.000 V. Para esto es necesario disponer de un transformador de tracción.

50 por ciento de cuota de mercadoLa fábrica de ABB Sécheron Ltd., situada en Ginebra (Suiza), fabrica transformadores de tracción desde la introducción de los sistemas de ali-mentación de CA. Hace seis años, la fábrica concentró su trabajo de trans-formadores en las aplicaciones de tracción, un sector que lidera con una cuota del 50% del mercado mundial. Actualmente la compañía mantiene alianzas estratégicas con Stadler Rail, Bombardier, Siemens y Alstom, fabri-cantes de material rodante.

Un transformador de tracción ha de satisfacer los siguientes criterios básicos de rendimiento: Es el único punto de transferencia de energía entre la catenaria y los motores, lo que exige máxima fiabilidad, ya que cualquier avería del transformador hará que se pare el tren.

Mínimo tamaño, ya que se dispone de poco espacio.

Peso mínimo, pues la carga axial normalmente no puede superar el valor de 22,5 toneladas. La limitación es aún más estricta para trenes de alta velocidad o de vía estrecha.

Se requieren varios niveles de salida de baja tensión para suministrar potencia no sólo al sistema de trac-ción, sino también a los sistemas auxiliares (aire acondicionado, ilu-minación, señalización, sistemas de

2 El transformador montado bajo el piso en el tren AGC

Potencia nominal 1.800 kVAPrimario 25 kV / 72 ASecundarios 932 V / 484 ADevanado de filtro 1 x 110 kVA, 1.000 V / 110 ASobrecarga 2.750 kVAClase térmica A (H pars el hilo)Dimensiones 2.951 x 2.583 x 842 mmPeso 3.040 kgImpedancia 28% (1,72 mH)Material del depósito aceroNormas IEC 60310 NFF 16-101,2,3 NFF 65101

3 El transformador del tren AGC XBiBi



Nacido para adaptarse

expresó su deseo de disponer de trenes totalmente versátiles, que pu-dieran funcionar con las tres opciones de suministro de potencia. En otras palabras: el tren ideal, capaz de circular por todos los rincones de Francia, de Dunkerque a Niza y de Brest a Estrasburgo.

Este nuevo ‘modelo’, llamado AGC XBiBi (bimodo y doble tensión) no estaba incluido en el concepto AGC original; el transformador de tracción y el motor diesel se excluían mutua-mente, ya que ocupaban la misma po-sición. ABB tuvo que resolver el pro-blema elaborando una solución de mí-nimo coste, corto plazo de entrega y alta modularidad que no afectara al diseño general del tren AGC. Había que mantener la construcción de sue-lo bajo y no era factible modificar el vagón diesel.

Transformador de tracción en el techo del AGC XBiBiBasándose en su experiencia con transformadores de tracción instalados en el techo, como los entregados para los trenes NINA de Bombardier y para los trenes FLIRT2) de Stadler y X60 de Alstom, ABB diseñó un transformador horizontal de tracción instalado en el techo 3 , eléctricamente idéntico al de montaje debajo del piso 2 . Así, no fue necesario adaptar el sistema de pro-pulsión o control.

Los parámetros eléctricos fundamenta-les del transformador de tracción AGC XBiBi son idénticos a los del transfor-mador AGC estándar instalado debajo del piso. Las dimensiones se modifica-ron a 3.216 x 2.382 x 860 mm. Ambos modelos de transformador son del tipo de devanados en capas para mi-nimizar las vibraciones.

Hoy día, todos los fabricantes de trenes están promoviendo el concepto de ‘plataforma’. Por tanto, es impor-tante investigar todas las soluciones posibles en una fase temprana con objeto de minimizar el tiempo y el trabajo de ingeniería para adaptar los productos.

Además de los transformadores descri-tos, ABB Sécheron ofrece una amplia gama de avanzadas tecnologías de transformadores de tracción. La com-pañía ha desarrollado soluciones lige-ras para integrar las funciones del fil-tro de línea de CC y de la reactancia chopper en la parte activa del trans-formador. Estas soluciones se utilizan en las últimas locomotoras multisiste-ma de Bombardier (serie TRAXX) y en los trenes de alta velocidad.

Joel Vauchel

Harry Zueger

ABB Sécheron SA

Ginebra, Suizia

[email protected]

[email protected]

Diesel Eléctrico 25 kV y 1.5 kV Diesel y 1.5 kV Número de vagones 2 3 4 2 3 4 3 4 Bogies Bo’ 2’ 2’ Bo’ 2’ 2’ Bo’ Bo’ 2’ 2’ 2’ Bo’ Bo’ 2’ Bo’ Bo’ 2’ 2’ Bo’ Bo’ 2’ 2’ 2’ Bo’ Bo’ 2’ 2’ Bo’ Bo’ 2’ 2’ 2’ Bo’ V. máxima (km/h) 140 160 140 160 160 160 160 160Potencia del motor (kW) 622 2×622 2×622 1300 1300 1300 2×622/1300 2×622/1300Aceleración (m/s²) 0-50 km/h 0.45 0.66 0.52 1 0.82 0.67 0.81 0.66Capacidad (sentados/de pie) 144/130 208/200 272/251 144/130 208/200 272/251 208/200 272/251 Peso (t) 92.6 130.6 158.5 94.6 121.6 149.5 131.6 159.9

Cuadro Parámetros básicos de trenes AGC para SNCF (ferrocarriles franceses)

Notas1) La catenaria es la estructura de la línea aérea.2) Véase también ‘El convertidor compacto’, en la

página 52 de este número de Revista ABB.

4 Transformador montado en el techo del tren AGC XBiBi: tiene las mismas propiedades eléctricas que el transformador instalado bajo el piso 2 , pero sus dimensiones son 3.216 x 2.382 x 860 mm.

El módulo del transformador 2 integra el depósito de expansión del aceite y el sistema de refrigeración. Esto signi-fica que ya no es necesario llenar el circuito de aceite después de montar el transformador en el tren. En la caja de conexiones también van montados diversos dispositivos de supervisión y protección, como fusibles de acción rápida y transformadores de corriente. El enfriador, equipado con motores de dos velocidades, está sobredimensio-nado para ofrecer una reserva de su-perficie mayor que la habitual, lo que hace el transformador más robusto en las duras condiciones de servicio. El montaje flexible bajo el piso reduce al mínimo el ruido provocado por la estructura.

Completamente versátil: el tren que irá a cualquier lugarPoco después de la entrega de los pri-meros transformadores de ABB, SNCF

El convertidor compacto Nueva generación de convertidores compactos IGBT de bajatensión para aplicaciones de tracciónPeter Dähler, Gerold Knapp, Armando Nold

No es necesario viajar mucho en Suiza para ver trenes de múltiples unidades suministrados por Stadler Rail, el fabricante suizo de material rodante. Los más sobresalientes son los exitosos trenes regionales FLIRT y GTW, que ofrecen un rendimiento y comodidad muy apreciados. Pero poca gente sabe que los convertido-res de potencia de estas unidades son suministrados por ABB. El convertidor compacto de baja tensión CC750® es parte integrante de la brillante historia del ferrocarril.

Con independencia de la fuente de alimentación con la que opere, este convertidor, compacto y versátil, suministra la tensión y frecuencia adecuadas para los motores de tracción, así como la electricidad para los sistemas de a bordo, como la iluminación y el frenado, y para otros sistemas auxiliares. El convertidor CC750® de ABB usa la última genera-ción de módulos semiconductores y una plataforma de control progra -m able de alto rendimiento.


Revista ABB 3/2006 52



El convertidor compacto

La función de un convertidor es adaptar la energía de la catenaria

(cable aéreo) a la tensión y frecuencia deseadas para el funcionamiento del motor a la velocidad y par pretendi-dos. El convertidor CC750® fabricado por ABB alimenta los motores de tracción de los trenes FLIRT1) [1,2] y GTW2) de Stadler Rail 1 , utilizados por los Ferrocarriles Federales Suizos (SBB) y por muchos otros operadores. El convertidor CC750® también sumi-nistra la electricidad para los sistemas a bordo, de iluminación, frenado y HVAC (corriente alterna de alta ten-sión). Usa la última generación de módulos IGBT3) de baja tensión y está equipado con una plataforma progra-mable de control rápido.

El modelo CC750® fue presentado en un artículo publicado recientemente por Revista ABB [3], centrado princi-palmente en el sistema de control AC 800PEC del CC750®. El presente artí-culo analiza el convertidor en sí.

Un sistema Compact Converter CC750 AC consta de un transformador de entrada, dos convertidores de tracción con convertidores auxiliares de poten-cia y cargador de batería integrados, y un sistema de control AC 800PEC [4] de ABB 2 . El convertidor CC750® se puede usar con muchas configuracio-nes de catenarias usuales, como por ejemplo 15 kV / 16,7 Hz y 25 kV / 50 Hz, y también con combinaciones de dife-rentes sistemas (para servicios trans-

fronterizos). Existen configuraciones con dos o cuatro convertidores por tren, que proporcionan una potencia de tracción total de 1,3 MW o 2,6 MW en la llanta. Los convertidores pueden situarse dentro del vehículo o ir insta-lados en el techo o debajo del piso.

La avanzada tecnología de control ha-ce posible que los convertidores fun-cionen sin circuito resonante en serie en el enlace de CC, de lo que resulta un sistema de transmisión considera-blemente más ligero.

Cada convertidor en su propia cajaUna característica esencial del CC750® es el montaje de cada convertidor en su propia caja, a prueba de vibracio-nes 3 . El convertidor, refrigerado por agua, está situado en una caja cerrada con circulación interna de aire a pre-sión y un cambiador de calor aire-agua. El hardware de control está montado sobre una estructura pivo-tante para facilitar el acceso a la sección de potencia.

Los condensadores del enlace de CC 4 están situados inmediatamente de-trás de los módulos IGBT, formando una batería de condensadores de baja inductancia.

Los conectores para la refrigeración por agua, así como la interfaz para el control del vehículo, están situados en la parte superior del convertidor.

Semiconductores en convertidores de tracciónLos convertidores compactos son unidades robustas que incorporan la moderna tecnología IGBT. Cada unidad individual se basa en un bloque funcio-nal de electrónica de alimentación (PE-BB, Power Electronics Building Block) PowerPak 4. Tanto los convertidores de la red como del motor están equipados con semiconductores y controladores de puertas integrados. En el lado del convertidor de la red se requiere una conexión en paralelo de los dos módu-los de potencia para gestionar la co-rriente máxima. En cambio, se propor-ciona un módulo de potencia por fase en el lado del motor.

Ambos inversores operan en todo el rango de velocidades con un único patrón de impulsos PWM, utilizando una frecuencia portadora de 2 kHz. Las distorsiones de las corrientes de fase sinusoidales tanto en el lado de la red como en el lado del motor del conver-tidor son muy bajas 5 .

En el caso de transitorios de corta duración como, por ejemplo, los debidos al rebote del pantógrafo, un limitador de tensión limita la tensión del enlace de CC a 800 V.

Sin filtro sintonizado en el enlace de CCA diferencia de los modernos diseños de convertidores monofásicos, el enlace de CC no cuenta con ningún filtro sintonizado.

1 Los ferrocarriles regionales están ganando atractivo y eficiencia gracias al despliegue de modernos automotores ligeros: a tren FLIRT1) de los Ferrocarriles Federales Suizos (SBB) y b tren GTW2) de THURBO (Thurgau-Bodensee Bahn). Ambos utilizan el convertidor de potencia CC750® de ABB.a b




2 Sistema de convertidor de tracción en THURBO GTW con dos unidades CC750® que suminis-tran en total 1,3 MW de potencia de tracción.

a

b

c

d e

fg

h

i

j

l

m

n

k

a pantógrafo (catenaria de 15 kV, 16 2/3 Hz)b interruptor principalc transformadord y e unidades convertidoras de potencia CC750®

f devanado de transformador auxiliar para alimentar la calefacción del treng inversor de red (entrada de 390 V)

h enlace de CC (750 V)i inversor de tracción (480 V / 0 – 170 Hz,

potencia de tracción 750 kVA)j y k motor de tracción asíncronol alimentación auxiliar trifásica

(50 kVA / 3 x 400 V CA)m cargador de batería (12 kW / 36 V CC)n pulsador de freno

En su lugar, para absorber la fluctua-ción de potencia de la red monofási-ca, se ha ampliado notablemente la capacitancia del enlace de CC para mantener una fluctuación de la tensión incluso a plena carga. Debido a la alta densidad de energía de los condensadores electrolíticos en el enlace de CC, el coste y el volumen de los componentes de dicho enlace se redujeron masivamente en compa-ración con una solución estándar con filtro sintonizado.

Protección en caso de fallo de un semiconductorUn enlace de CC de gran capacitancia 4 es ventajoso para la estabilidad de la tensión del enlace. Sin embargo, plantea nuevos problemas de protec-ción contra los cortocircuitos. Una desconexión de desaturación autóno-ma, como la que se usa frecuente-mente hoy día para intervenir en caso de fallo de un semiconductor, es insu-ficiente para impedir un cortocircuito

total del enlace de CC cuando fluye energía adicional desde la fase conec-tada (por ejemplo, la red o el motor) hacia el semiconductor defectuoso. Una avería grave de un transistor IGBT que cortocircuite todo el enlace de CC provocará el fallo del segundo in-terruptor del semipuente, fuertemente afectado por arcos eléctricos y transi-torios de tensión. Por consiguiente, en tal situación habrá que adoptar medi-das adicionales para evitar daños me-cánicos graves en el IGBT y en el equipo circundante:Desconectar por detección de la desaturación sigue siendo la primera medida para solucionar el fallo de un IGBT que corcocircuita un inte-rruptor del semipuente. La desco-nexión sólo tiene éxito si la energía de cortocircuito de la fase conectada es pequeña, por ejemplo, un fallo IGBT de un convertidor auxiliar o de un convertidor del motor, si el motor está operando a una velocidad y un par bajos.

En lugar de esperar a que se abra el interruptor, una unidad de detección de cortocircuitos detecta el fallo en unos pocos microsegundos y lo comu-nica al sistema de control, que adopta medidas correctoras. De este modo se evita una posible explosión y sólo se producen daños mecánicos localiza-dos en el semiconductor causante del problema, sin ruptura del blindaje del mismo.

Después de una avería grave en un IGBT es preciso sustituir el semicon-ductor, así como los fusibles y el tiris-tor de la barra de bloqueo del enlace de CC 6 , Estos elementos de protec-ción (fusibles y tiristor) tienen bajo coste y pueden sustituirse fácilmente. Entre las ventajas de este sistema de protección están la eliminación del impacto sobre los componentes veci-nos (depósito de residuos conductores

3 Ya no es necesario hacer ímprobos esfuerzos para aflojar un tornillo que parece inalcanzable: el hardware de control del CC750® se abre hacia un lado para permitir el acceso a la sección de potencia.

4 Batería de condensadores del enlace de CC. Los condensadores de alta densidad de energía contribuyen a la estabilidad ope-racional, pero la mayor cantidad de energía almacenada requiere tomar precauciones.




sobre superficies aislantes) y del pos-terior trabajo de limpieza. La repara-ción es más rápida, ya que la facilidad de acceso simplifica la sustitución de los componentes. Además, se puede reducir o eliminar el refuerzo de pare-des y aplicar otras medidas para cana-lizar el plasma en caso de que se pro-duzca tal incidente sin poner en peli-gro la seguridad de los viajeros. Por último, se reduce notablemente el im-pacto acústico de un fallo grave del semiconductor.

Alimentaciones auxiliaresLas alimentaciones auxiliares 2 l–n se integran en el cubículo de los conver-tidores principales, haciendo del con-vertidor CC750® un sistema completo que cubre todas las necesidades de energía, de tracción y auxiliar, del vehículo. Las alimentaciones auxiliares, suminis-tradas directamente por el enlace de CC de la tracción principal, utilizan la misma serie de semiconductores y el mismo esquema de protección que la unidad de tracción principal. Compar-tir la gran capacitancia del enlace de CC con los convertidores principales significa que las interrupciones breves de la catenaria de alimentación no afectan al funcionamiento de las alimentaciones auxiliares.La alimentación trifásica de 50 kVA 2l está totalmente protegida contra sobrecargas y cortocircuitos y propor-ciona una tensión de salida sinusoidal de baja distorsión.La unidad del cargador de batería de 12 kW 2m atiende la batería del vehí-culo de 200 Ah y se puede adaptar fácilmente para diferentes algoritmos de carga de la batería. También ali-menta la línea del vehículo de 36 V que suministra la energía para el control del vehículo, los accionamien-tos de las puertas, la iluminación, etc.

Bibliografía

[1] Peter Bruderer Stadler Rail Bussnang, Description of FLIRT train, Railvolution 4/2004 pages 58-72

[2] Steffen Obst, Ruedi Beutler, Der FLIRT – das Resultat

hoher Kundenanforderungen, Eisenbahntechnishe Rundschau, 12/2005 pages 767-771

[3] Armin Eichmann, Andreas Vollmer, Laminación y control, plataforma de control AC 800PEC para numerosas aplicaciones, Revista ABB 2/2006, páginas 26-28

[4] Ernst Johansen, Patrones de diseño, patrones de codiseño para control avanzado con AC 800PEC, Revista ABB 2/2006, páginas 62-65

Notas1) FLIRT (Flinker Leichter Innovativer Regional Triebzug), tren regional innovador, rápido y ligero2) GTW (Gelenktriebwagen), automotor articulado3) IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), transistor bipolar con puerta aislada.

5 La modulación PWM por anchura de impul-sos con una portadora de 2 kHz minimiza la distorsión de las corrientes de la red a

y del motor b (medición con velocidad del vehículo de 50 km/h y par motor del 80%).

210

-1-2

-260 -240 -220 -200 ms

210

-1-2

-260 -240 -220 -200 ms

kA

kA

a

b

6 Un cortocircuito en el enlace de CC puede causar daños considerables. Conjunto de protección con IGBT, barra colectora, detección rápida de cortocircuitos y barra de bloqueo de CC.

Experiencia de campoGracias a la estabilidad de la estructu-ra de control y a la gran capacitancia del enlace de CC, el sistema ha demostrado ser muy fiable incluso en el caso de rebote del pantógrafo o de malas condiciones en la vía. El siste-ma de protección del convertidor ha demostrado ser muy eficaz para evitar daños en el cubículo del convertidor si se produjera un fallo de los semi-conductores. No obstante, la mejora de fiabilidad de los semiconductores es en general una tarea permanente para garantizar que los modernos sistemas de convertidores satisfagan los altos estándares de fiabilidad y disponi-bilidad esperados por los clientes.

Con la última generación de módulos IGBT de baja tensión se consigue un diseño compacto y económico de todo el sistema convertidor para vehículos de transporte de cercanías. Debido a la alta frecuencia de conmu-tación de los transistores IGBT se puede aplicar una estrategia simple de modulación PWM, sin necesidad de alternar entre varias estrategias de modulación. El sistema de control está equipado con una nueva plataforma interna que aplica la tecnología FPGA y un entorno de programación basado en MATLAB®/Simulink®. Gracias a estas avanzadas herramientas [3] es posible proporcionar un software de gran calidad y realizar modificaciones fácilmente, incluso durante el funcionamiento del sistema.

Peter Dähler

Gerold Knapp

Armando Nold

ABB Switzerland Ltd

Turgi, Suiza

[email protected]

[email protected]

[email protected]



Grúas inteligentesEuromax, la moderna terminal automática de contenedores Uno Bryfors, Hans Cederqvist, Björn Henriksson, Andrew Spink

El transporte en contenedores ha funcionado como catalizador para el crecimiento del comercio mundial. Una de las razones del éxito de los contenedores es que han reducido notablemente los costes de transporte, hasta el punto de que un envío por barco representa una parte mínima del precio del producto. Para aumentar aún más la productividad, los puertos de todo el mundo están procurando automatizar la manipulación de cargas.

En una moderna terminal de contenedores se mueve más de 10.000 unidades cada día. Cada uno de estos movimientos es único: ha de ser rápido y conducir al destino exacto sin interferir con otros contenedores, grúas o vehículos. Hasta ahora, estos movimientos se realizaban con equipos controlados manualmente, pero la tecnología de ABB ha conseguido automatizar por completo estas operaciones.

El contenedor de mercancías, que fue introducido durante los años

sesenta, ha revolucionado las opera-ciones marítimas y portuarias en todo el mundo. Durante 2006, los puertos del mundo manejarán unos 300 millo-nes de contenedores, transportando una innumerable variedad de produc-tos por todo el mundo. Dada la impe-riosa necesidad de conseguir más pro-ductividad y eficiencia, la manipula-ción automatizada del cargamento se está haciendo imprescindible. La introducción del contenedor de transporte ha reducido costes y ha aumentando notablemente el volumen de mercancías transportadas por barco. Un contenedor marítimo tiene 8 pies de anchura y 8,5 ó 9,5 pies de altura. La longitud más extendida es de 20 pies de longitud, definida como 1 TEU (twenty feet equivalent unit) y de 40 pies (2 TEU). Antes de utilizarse los contenedores, el proceso de carga y descarga era tan lento que los bar-cos tenían que permanecer en puerto durante semanas. Hoy en día, un gran barco portacontenedores que trans-porte un total de 6.000-9.000 TEU puede intercambiar normalmente entre 4.000 y 5.000 TEU (hasta 50.000 toneladas) en menos de 24 horas.Este aumento de eficiencia ha sido muy importante para la rápida globali-zación del comercio y de la fabrica-ción en todo el mundo. Los costes de transporte constituyen actualmente una parte muy pequeña del precio que paga el consumidor final.Durante los últimos años, la automatiza-ción ha revolucionado muchos sectores industriales, pero los operadores por-tuarios han tardado en beneficiarse de



Grúas inteligentes

la automatización. El tamaño de los contenedores, grúas y terminales, y el funcionamiento preciso en cualesquiera condiciones meteorológicas han sufrido cambios importantes, lo cual ha llevado a desarrollar equipos especiales y nuevos conceptos de control. Hoy se dispone de tecnología probada de automatización para manejar las máquinas y controlar las condiciones adecuadamente para un funciona-miento eficiente y económico.

ABB toma la delanteraABB marcha en cabeza en la automati-zación del sector de contenedores por-tuarios de todo el mundo, pues ha conseguido mejorar el aprovechamien-to de los recursos y reducir los costes para la compañía naviera, para el ope-rador del puerto y, finalmente, para el consumidor. ABB ha entregado en todo el mundo sistemas eléctricos y de automatización para un gran número de grúas móviles automáticas, sector en que ha conseguido el liderazgo mundial, y grúas de barco a muelle (de brazo móvil). ABB ha tenido ade-más un papel destacado al suministrar 52 grúas móviles totalmente automati-

1 Manipulación de contenedores en una terminal automática:

a Grúa de barco a muelle b Vehículo automáticoc Zona de contenedores d Grúa-pórtico automática sobre raílese Camión de carretera f Camión de transporte internog Grúa-pórtico para vagones controlada manualmente

a

b

c

d

e

g

f

2 Con las modernas grúas de barco a muelle es posible realizar la carga/descarga de un barco con 4.000-5.000 TEU (equivalente de 20 pies) en menos de 24 horas.

zadas para la terminal de contenedores de Altenwerder (CTA) en Hamburgo (fotografía de inicio) –la terminal de contenedores más avanzada del mun-do–, que empezó a funcionar en 2002.Este año han entrado en funcionamien-to los sistemas de automatización para seis grúas móviles en el puerto de Kaohsiung (Taiwan) y se han iniciado las entregas para el gran proyecto Euromax de Rotterdam, en Holanda.

EuromaxLa terminal marítima Euromax es una empresa joint-venture formada por las navieras Hutchinson-Whampoa de Hong Kong y AP Möller de Dinamarca, dos de las mayores operadoras de ter-minales del mundo. El objetivo de la

nueva empresa es diseñar, construir y operar una nueva terminal en Rotter-dam, utilizando avanzada tecnología para mantener bajos los costes por contenedor manejado gracias al menor tiempo de atraque de los barcos.En 2005 se evaluó a los posibles pro-veedores de la terminal automatizada. ABB obtuvo el pedido para el equipo eléctrico y de automatización, la com-pañía Zhenhua Port Machinery Com-pany (ZPMC) de Shanghai (China) fue elegida para los componentes mecáni-cos de las grúas.

El proceso de Euromax (CTA)El proceso 1 y el tipo de grúas utiliza-das serán básicamente idénticos a los de CTA. Los contenedores se cargan y

Euromax en breve

Fase I de la terminal, construida para 2.100.000 TEU/año. Empezará a operar comercialmente en 2007 y requerirá el siguiente equipo de manipulación:

12 grandes grúas de barco a muelle 4 grúas de barcaza 58 grúas RMG automáticas (grúas-pórtico sobre carriles)

2 grúas RMG manuales para vagones de ferrocarril

El suministro de ABB: Más de 300 accionamientos de grúa ACS 800

1.600 motores de AC, de 10 a 400 kW Aparamenta y transformadores de media tensión

Sistemas de control de la grúa ACS 800 Sensores avanzados Mantenimiento y supervisión de la terminal

Cámaras y equipo de operación remota

Este equipo ha sido montado en las grúas en fábrica y puesto en servicio en la terminal Euromax.



Grúas inteligentes

descargan desde el barco con una grúa de barco a muelle (STS, Ship-To-Shore) 1a 2 . Este tipo de grúa suele pesar de 1.500 a 2.200 toneladas y hace entre 35 y 50 movimientos por hora. Cada movimiento desplaza de 1 a 4 contene-dores entre el barco y el muelle. Las grúas STS son manejadas de forma se-miautomática por un conductor desde una cabina situada sobre el trole, a unos 50 metros de altura sobre el mue-lle. El contenedor es cargado automáti-camente en un vehículo de guiado automático (AGV, Automatic Guided Vehicle) 1b 3 que lo lleva a una zona de almacenaje 1c . Esta zona está dividida en bloques, cada uno de ellos cubierto por dos grúas-pórtico automá-ticas, montadas sobre carriles (ARMG) 1d 3 . El contenedor es recogido por una de estas grúas y trasladado a la posición deseada en el bloque, todo de forma totalmente automática. La ubicación del contenedor en la zona de almacenaje es elegida por el sistema operativo de la ter-minal (TOS, Terminal Opera-ting System), un sistema avanzado de control de proceso que imparte las órdenes de trabajo a las grúas ARMG. Los contenedores que se han de enviar por tierra se cargan en camiones de transporte por carretera 1e o en camio-nes internos 1f para llevarlos a un punto de carga ferrovia-ria 1g en la zona de la termi-nal. El funcionamiento de las grúas ARMG es totalmente automático, con excepción del trabajo con camiones de carretera en la interconexión del lado de tierra; en este caso, los movimientos se controlan manualmente por necesidades de seguridad, dada la interacción con los chóferes. Desde el momento en que la carga se eleva varios metros por encima del camión hasta que se coloca en la pila de contenedores, el movimiento es controlado por un operador situado en un despacho alejado 4 (un supervisor para cada 8 a 12 grúas ARMG), utilizando de 4 a 6 cámaras compactas instaladas en la grúa.

Productividad de atraque: rapidez con que se descarga y se vuelve a cargar un barco

Productividad de las grúas móviles Número de contenedores manejados por zona

Tiempo de servicio para camiones de transporte

Costes de energía por TEU Productividad de la mano de obra, número de contenedores manejados por hombre-año

Para cumplir todos estos indicadores, se han de satisfacer varios requisitos técnicos: Diseño de los equipos pensado para un entorno muy duro, para un fun-cionamiento fiable con manteni-miento mínimo

Manejo de grandes y flexibles estructuras de grúa

Funcionamiento automático, rápido y preciso

Manejo de las condiciones del terre-no y de los carriles adecua-dos para definir conceptos eficientes de ingeniería civil Flexibilidad, trabajo con

varios contenedores y varios tipos de vehículo Seguridad de las intercon -

exiones con los equipos manejados por personal

Tecnología de automatización de ABBLos paquetes de automatiza-ción para las grúas estandari-zadas ARMG STS se basan en el movimiento rápido y preciso de posición de la carga, posición final y posiciones de los obstácu-

los, combinado con el con-trol avanzado de cargas.

Medición de la posición de la cargaEl sistema LPS (Load Positio-ning System) 5 consta de una cámara equipada con proce-sador de vídeo y módulo emisor de infrarrojos montado sobre el travesaño. Este emi-sor incluye varios marcadores de infrarrojos, cada uno de los cuales es identificado por la cámara con una precisión de menos de un milímetro.

4 Supervisión de grúas-pórtico automáticas montadas sobre carriles en CTA Hamburgo.

3 Manipulación automática de contenedores con vehículos guiados automáticamente y con grúas-pórtico automáticas montadas sobre carriles.

Operaciones portuariasLos indicadores básicos de rendimien-to para un puerto de contenedores son los siguientes:

Trole v v v

Cargav = 0 a = máx.

a = 0v = constante a = máximo v = 0 v = velocidad

a = aceleración

α α

5 El sistema de posicionamiento de cargas usa sensores de infrarrojos para identificar con exactitud la posición de la carga.

v, α

Velocidad, ángulo

Tiempo

velocidad del trole

ángulo de carga

velocidad de carga

a b c d e

b

c

d

ea



Grúas inteligentes

El sistema de control utiliza entonces las posiciones del marcador para calcu-lar la posición y orientación de la carga con respecto al trole. Esta información se realimenta a los controladores de posición y movimiento para garantizar la máxima precisión. Posiciones de destino y obstáculosTPS utiliza un preciso rayo láser diri-gido por espejos servocontrolados pa-ra permitir una exploración tridimen-sional 6 . En las aplicaciones ARMG, uno o dos de estos escáneres van montados sobre el trole y realizan diversas tareas en las secuencias automáticas. Durante las operaciones automáticas dentro de la pila, el siste-ma TPS localiza la posición y tamaño exactos del contenedor de destino, comprueba el espacio libre respecto

de las pilas adyacentes y verifica las posiciones de los contenedores ya apilados. Además, TPS genera referen-cias de corrección al operar con con-tenedores en zonas de transferencia con vehículos, automáticos o manua-les. Además, TPS localizar los obstá-culos que pudieran afectar a las car-gas suspendidas.Juntos, los sistemas LPS y TPS permi-ten a las grúas móviles de ABB formar rápidamente y con alta reproducibili-dad pilas de contenedores cargados de hasta 25 m de altura, con una tolerancia de unos pocos centímetros. Control de cargaEl sistema de control de carga de ABB se basa en un modelo de software de la física de cargas suspendidas. El modelo comprende algoritmos para el control de los movimientos pendula-res en el trole, de las direcciones del pórtico y de la inclinación (rotación en torno a la vertical) cuando se eleva y transporta un contenedor 7 .Con la retroalimentación de posición que aporta el sensor de posición de la carga es posible considerar influencias externas, como el viento o la asime-tría de las cargas.La productividad óptima se consigue en las condiciones siguientes: Trayectoria de carga corta pero se-gura Se ahorra mucho tiempo si se adopta la trayectoria más corta, por encima de los contenedores. La tra-yectoria se calcula con las medidas hechas por el TPS.

Acercamiento rápido a la posición de destino El modelo basado en el control de la oscilación y de la posición de la carga calcula el

acercamiento óptimo de la carga con cables de 3-50 metros de longi-tud y con velocidades de trole y de tornos de 300 m/min y 200 m/min respectivamente.

Posicionamiento sin ajustes finales El sistema TPS proporciona medi-ciones continuas de la posición de destino, haciendo posible el control de la carga para alcanzar directa-mente dicha posición.

Integración de la informaciónLas grúas automáticas reciben las ór-denes del sistema TOS (Terminal Ope-rating System). TOS optimiza la utili-zación de la zona, mientras el sistema de control de grúas determina la tra-yectoria óptima de transporte y se en-carga de evitar las colisiones.El sistema de control de grúas se en-carga del despliegue de y de la inte-racción con los controladores de grúas a distancia. También se encarga de la seguridad de acceso de los vehículos y del personal a la zona automatizada.Las grandes flotas de grúas hacen im-prescindible este sistema para integrar las amplias funciones de manteni-miento y supervisión con la informa-ción referente a la logística y a las operaciones. El personal de operación y de mantenimiento dispone así de una vista general y un control com-pletos de la terminal y de apoyo para la toma de decisiones. ABB y el sector portuarioABB ha desarrollado un concepto de au-tomatización de grúas para contenedores que permite combinar la automatización con diseños eficientes de grúas y de ter-minales. La moderna teoría de control garantiza la rapidez de manipulación. Los sensores innovadores proporcionan la flexibilidad necesaria.Con el suministro de sistemas integra-dos estandarizados, inclusive equipos eléctricos y accionamientos, así como del sistema de gestión de las numerosas informaciones, ABB ha hecho posible la automatización rápida de terminales nuevas y de terminales ya existentes.

Uno Bryfors

Hans Cederqvist

Björn Henriksson

Andrew Spink

ABB Process Automation (Business unit Marine)

Vasteras, Suecia

[email protected]

6 El sistema de posicionamiento de destino utiliza láser y espejos de precisión para identificar con gran exactitud la caja que se ha de coger.

SKEW CONTROL DRIVESACC800

ACC800

LPS

7 El movimiento automático del trole ha de tener en cuenta las oscilaciones de los contenedores.

Elevación y tracciónABB entrega un sistema especial de elevación para un ferrocarril marinoKlaus Kacy

Revista ABB 3/2006


Cuando se navega por las vías fluvia-les de Canadá, pocos piensan en ABB o en los tornos de extracción que se utilizan en las minas. Y menos aún que su viaje es posible gracias, precisamente, a esta tecnología.

La ruta Trent-Severn Waterway es una vía navegable de 386 km de longitud que atraviesa la región central de

Ontario, entre el lago Ontario y la ba-hía Georgiana. Está dedicada sobre todo a la navegación de recreo. Un barco que hace esta ruta pasa por 44 esclusas y Big Chute Marine Railway (BCMR) es una de ellas.

La instalación del mecanismo elevador resultaba complicada por las diferencias de pendiente –subida

del +20% hasta la horizontal y bajada del -20%–, una transición que la carga útil había de superar sin sacudidas (prueba de la copa de vino). ABB aceptó este reto adaptan-do un sistema de izado ya utilizado en los tornos de extracción de minas y añadiéndole varias nuevas caracte-rísticas.

El canal Trent-Severn Waterway es una zona protegida de valor histó-

rico, explotada por Parks Canada Agency y muy importante para todos los canadienses como símbolo de identidad y de herencia histórica. La instalación Big Chute Marine Rail-way (BCMR) forma parte de esta vía navegable.Las embarcaciones con pasajeros atra-viesan el lugar sobre un vehículo transportador semisumergido, sujeta-das por medio de eslingas. El trans-portador se mueve por un ferrocarril inclinado que lo saca del agua, lo ele-va y más tarde desciende para devol-ver las embarcaciones al agua, en el otro lado 1 . El proceso completo dura unos 15 minutos. Los operadores del elevador viajan sobre el transportador y lo controlan usando un sistema de radiocomunicación bilateral (emisor y receptor). Puesto que la gente de los barcos y del transportador se desplaza horizontalmente, la mayor parte de ellos de pie, es importante que el mo-vimiento sea suave. El sistema BCMR original tuvo repeti-dos problemas de funcionamiento, de modo que Parks Canada Agency deci-dió sustituirlo por otro sistema más fiable, seguro y robusto, basado en la tecnología de tornos de extracción mi-nera. ABB firmó un contrato para un

60


Elevación y tracción


actúan del modo siguiente:Entre el extremo oriental d y el punto de transición orien-tal e , los 4 tornos están ti-rando de la carga (todos es-tán en modo motor).En el tramo comprendido en-tre los puntos de transición e y f , el transportador se des-plaza cuesta abajo y los tor-nos E1 y E2 están en modo de frenado (regeneración). Para mantener en tensión los cables de los tornos W1 y W2, ambos tornos han de proporcionar un par común. Por consiguiente, operan en modo motor. La fuerza total de los cables experimentada por el transportador es la di-ferencia entre la fuerza de frenado de los tornos E1 y E2 y la fuerza de arrastre de los tornos W1 y W2.Cuando el transportador se encuentra entre el punto de transición occidental f y el extremo occidental del carril h , los 4 tornos están rete-niendo la carga descendente (modo de regeneración).En la dirección contraria son necesarias transiciones similares en los modos de operación.Una característica distintiva del sistema es la inversión de la velocidad de un par de tornos al pasar por el punto de transición. Por ejemplo, cuando el transportador pasa por el punto de transición oriental e , los tornos W1 y W2 mantienen su velocidad igual a la del transportador, mientras que los tornos E1 y

E2 la reducen, se paran e invierten su dirección (pasando de enrollamiento a desenrollamiento). Los requisitos del sistema de control, accionamiento y frenado de los tornos se discuten en el Cuadro .

Descripción del sistemaTornosEl sistema consta de cuatro tornos 5 , to-dos ellos con tambor de 2,14 m. La caja del tambor tiene acanaladuras en espiral para el cable de 32 mm. Cada torno tie-ne cuatro unidades de freno de alta presión –dos en cada lado– que actúan sobre el mismo disco. El tambor del tor-

nuevo sistema con cuatro tornos de un solo tambor, inclusive todo el equipo eléctrico e ingeniería necesarios. Las condiciones del contrato eran todo un desafío. Sólo había seis meses de plazo para la entrega (incluida la puesta en servicio) y el período de garantía estaba fijado en cin-co años. Teniendo en cuenta el carácter singular del siste-ma y la amplitud del trabajo (con muchas tareas de inge-niería civil en el edificio de tornos), finalizar el pedido dentro del plazo fijado fue un logro admirable.

Tramos de cablesLa instalación BCMR funciona con un complejo sistema de tramos de cables 2 . El siste-ma consta de cuatro tornos de un solo tambor i , dos en el lado este (E1 y E2) y dos en el lado oeste (W1 y W2). Los cables de los tornos del lado este corren a través de poleas horizontales (S1 y S2) hacia el conjunto vertical de poleas que forman el punto de transición oriental e , des-de donde se desplazan hacia la placa de tracción situada debajo del transportador b . Análogamente, los cables de los tornos del lado oeste se desplazan a través del punto de transición occidental f en dirección al transportador.En la situación mostrada en 2 , la placa de tracción se encuentra entre los dos pun-tos de transición e y f . En esta situa-ción, los cables están sujetos a la pla-ca por ambos lados 4 . Sin embargo, más allá de estos puntos de transi-ción, todos los cables sujetan desde el mismo lado 3 .

Nuevo sistema de elevación para BCMRLa configuración de las vías y la disposi-ción de los tramos de cables requieren di-ferentes modos de operación de los ac-cionamientos de los tornos, dependiendo de la dirección del recorrido y de la posi-ción del transportador. Para la dirección de este a oeste (de izquierda a derecha en 1 ), los accionamientos de los tornos

2 Trazado de cables del ferrocarril naval. Los cables cambian de dirección cuando el transportador pasa por las poleas S1-S4.

W2W1

E2

E1

S4S3

S1

S2

N E

W

b

f

g

ie

d

3 En la figura 2 , los cables se muestran fijados al transportador desde ambos lados. Sin embargo, después de pasar por el punto de transición f todos los cables tienen la misma dirección.

i

f

b

g

S

OPERATIONAL DISPLAY1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

11 12 13 14 15

16 17 18 19 20

24VDC (IS)

24VDC (IS)

110VAC

24VDC

110VAC

OUTPUT TO RECORDER 0-10 Vdc

-CH.2+-CH.1+

DEFABC

.4

.11.10

DEFABC

.3

.8 .9

2002409

90/8420

110-130 V, 50-60 HZ, 200VA

DIGITALHOIST

MONITOR

FABRIQUE AU CANADA

ST. LAURENT, QUEBECASEA BROWN BOVERI INC.SOUTH AFRICA

CANADA

AUSTRALIA

USA

MADE IN CANADA

626467

603527PATENT No:

TYPE: 110

D1

MASTER CONTROLLER

OTE

OTW

TESTTRAFFIC MODE

SETTING

ALLOWED

33 34 35 36

ON

OFF

21

AUTO

ROPING

TEST

22

NORMAL OWE

UHM

BR.B

BR.ABR.R

23

O

HOIST SELECTOR WORK ON BRAKE

RESET

37

BRAKE A

BRAKE B

EAST 1

EAST 2

WEST 1

OWW

WEST 2

24

ALL

25

OFF SLOW

EASTFAST

EAST

26

STOP

SPEED CONTROL

SENSITIVEMEMBRANE

MOUSE)

(PRESSURE

SLOWWEST

WESTFAST

27

Alarm

Test

Run

General

Comm Kbd

Prod. Start

Nematron

F()

Cancel

Off

On

0

Space

Back Enter

.

1 2

4 5

-

3

6

Menu7 8 9

Stop

200

250250

200

FPM

0100 100

1

SPEED

15

5

C

PST O

RMEE EG N Y

SMP2000

19

LOAD CURRENT

18

600

A

600

0 200

400

200

400

9

6

3

4

5

2

1

1 El ferrocarril y el edificio de tornos a Carriles b Transportador de barcos c Panel de control montado sobre el transportador, d Extremo oriental del ferrocarril e Punto de transición este f Punto de transición oeste g Extremo oeste h Edificio de tornos i Cuatro t ornos con tambor individual j Unidad de control de frenado k Punto de control, l Central de control de tornos con panel de control, m Sistema de accionamiento CC, n Control ‘electronic lilly’

S1S3 S4

E2 M

E1 MM

W1

W2

S2

d

e

c

bf

a

g

k

n

ml

j

h

i




no es impulsado por un motor de CC a través de una caja de engranajes. Debi-do a las limitaciones de espacio, los mo-tores están montados verticalmente. El tamaño, relativamente pequeño, del alo-jamiento de los tornos viene impuesto por los requisitos medioambientales del edificio donde se alojan (está situado en el parque regional y su aspecto y tama-ño externo no pueden tener carácter in-dustrial).

Control de frenosEl sistema de control de frenos consta de dos unidades independientes, cada una de ellas equipada con un regulador de frenado de emergencia que propor-ciona una suave, pero eficaz, decelera-ción bajo todas las condiciones de la carga. El sistema de frenado ha de controlar diversas posibilidades de dis-tribución del par de frenado entre los tornos en una situación de parada de emergencia. Esto se consigue diferen-ciando la presión de frenado entre los dos sistemas de control y mediante la aplicación retardada de las unidades de frenos para los tornos cuando operan en modo de ‘tracción’.La parte hidráulica de los sistemas de control de frenos 6 son estaciones

control del transportador, que se comunica con el sistema por medio de un radioenlace. Las otras estacio-nes de control se usan con fines de mantenimiento e inspección.

Sistema de accionamiento de los tornosEl ferrocarril dispone de dos acciona-mientos digitales DCS-502 de ABB. Un accionamiento controla los tornos del lado este y el otro los del lado oeste. Para el mantenimiento es posible con-mutar cada accionamiento, de modo que el sistema funcione con un solo motor. El software de los accionamientos tiene varias características concebidas espe-cíficamente para este sistema elevador: Modo de control de velocidad o de par motor, dependiendo del escena-rio de carga (dirección de recorrido y posición del transportador)

En el modo de control de par, el par (la corriente) puede actuar siguiendo el par motor de la otra pareja de tornos o puede ajustarse para que proporcione tensión mínima en los cables.

La transición entre los modos de operación se produce de forma suave y ‘sin sacudidas’.

El sistema utiliza diferente lógica y diferentes parámetros cuando opera con un único motor.

Ambos accionamientos incluyen con-trol FEM (fuerza electromotriz), utili-zado frecuentemente en motores de tornos ABB. En este sistema de eleva-ción, ambos motores alcanzan su ten-sión nominal cuando la velocidad alcanza el 70 por ciento. Después de esta aceleración, la tensión de los motores (FEM) se mantiene constante controlando el campo del motor. Tal estrategia de control tiene numerosas ventajas: se reducen los efectos nega-tivos del accionamiento sobre la red

4 Los cuatro cables están fijados al transportador

de modo que puedan tirar hacia el mismo lado, o

que dos cables puedan tirar hacia los dos lados.

hidráulicas duales de ABB, de tipo estándar, como las utilizadas para los tornos de extracción minera. Son unidades autónomas con dos bombas (una funcionando, la otra de reserva), un depósito de aceite, componentes de acondicionamiento del aceite y válvulas que proporcionan frenado regulado y no regulado.

El control de tornosEste sistema se aloja en el cubículo de control de tornos, cuya parte frontal dis-pone de un panel de mandos con una moderna interfaz hombre-máquina. Este panel se usa principalmente durante las operaciones de mantenimiento.El PLC (controlador lógico programa-ble) de los tornos se ocupa de todos los aspectos de control y seguridad de los mismos. Básicamente es un siste-ma de control ABB como el utilizado normalmente en los tornos de extrac-ción de minas, con funciones adicio-nales específicas para esta instalación de elevación. Una de las característi-cas distintivas de este sistema es la determinación de la posición del transportador. El sistema recibe seña-les de posición de todos los tornos por medio de codificadores incremen-tales. La posición y velocidad de los tornos en las zonas de transición no reflejan la velocidad y posición del transportador. Por tanto, el PLC de control de los tornos incluye una función de software que garantiza una transición precisa y ‘sin sacudidas’ de las señales de velocidad y posición desde un par de tornos al otro.

Estaciones de control de los tornosEl sistema de elevación BCMR consta de siete estaciones de control de tornos. Durante el funcionamiento normal se utiliza la estación de




(mejor factor de potencia, menos caída de tensión y menos distorsiones armónicas). Se reduce la corriente de rizado de CA en los motores, al igual que la corriente de cortocircuito de CC (par de cortocircuito del motor).

Navegación sin problemas gracias a ABBEl elevador puede manejar una carga útil de hasta 90 toneladas. Un solo via-je a través de él dura 15 minutos. Desde su inauguración, el sistema ya

Klaus Kacy

ABB Automation, Mining Division

Burnaby, BC, Canadá

[email protected]

Bibliografía

[1] Kacy, K, 1998. Advantages Of Digital Control In

Mine Hoist Applications. CIM Conference in Mon-

treal, Canada.

[2] Kacy, K, Brian O’Neil, 2005. Multiple Hoisting Sys-

tem for Incline Haulage with Positive and Negative

Slope. Hoist & Haul 2005 Conference, Perth, Aus-

tralia.

a b

Cuadro Requisitos del ferrocarril Big Chute Marine

El sistema de control, accionamiento y frenado de los tornos cumple los requisitos siguientes:

Sistema de accionamiento y control Para garantizar tensión constante en los cables de cada pareja de tornos, la tracción y el desplazamiento de ambos cables han de ser idénticos.

Cuando todos los tornos operan del mismo modo (motor o regeneración), la tracción ins-tantánea de los cables de los 4 tornos ha de ser idéntica.

Para evitar que los cables se aflojen cuando un par de tornos opera en modo motor y el otro en modo de regeneración, la tracción de los cables del par de tornos que actúa sobre el transportador desde el lado descendente ha de ser constante.

Puesto que, en la zona de transición, la velocidad de un par de tornos no refleja la ve-locidad del transportador (en realidad, este par de tornos cambia de dirección en esta zona), el otro par ha de controlar la velocidad (y la posición) en esa zona; es decir, los tornos del lado oeste son responsables de controlar la velocidad y la posición en la zona de transición

este. La transición del control de velocidad y posición de un par de tornos al otro ha de producirse de forma precisa y ‘sin sacudidas’.

El par motor (tracción de cables) en cada punto de transición ha de variar suave y gra-dualmente desde el par constante, proporcio-nando la tracción mínima requerida de los cables de un par de tornos hasta igualar el par motor de todos los tornos y viceversa. El objetivo es minimizar la oscilación de veloci-dades, que podría aumentar por la acción conjunta de la flexibilidad de los cables, del peso de los cables suspendidos en tramos horizontales y de la gran masa del transporta-dor con carga útil (cerca de 200 toneladas).

Sistema de frenos Se utilizan controles de frenado de emergen-cia regulado, ya que éste ha de ser suave y seguro en diferentes condiciones de carga.

El par de frenado de emergencia ha de poder ser distinto para cada pareja de tornos cuando sea necesario. Por ejemplo, durante el descen-so desde el punto de transición este al punto oeste, la fuerza (el par) de frenado de emergen-cia que actúa sobre el transportador la han de

proporcionar exclusivamente los tornos del lado este. El par de frenado en los tornos del lado oeste ha de ser menor del requerido para ami-norar la velocidad de las masas giratorias de estos tornos, evitando así que se aflojen los ca-bles y eliminando el ‘rebote’ que se produciría si estos tornos no frenaran en absoluto.

Durante el recorrido ascendente por la pendiente del lado oeste (todos los tornos operando en modo motor), el par de frenado de emergencia ha de ser mínimo, para que los tambores de los tornos no frenen la marcha del transportador más rápidamente de lo que lo haría la fuerza de la gravedad. Así se evita el aflojamiento excesivo de los cables. Además, después de la parada se ha de aplicar inicial-mente un pequeño par de frenado mecánico para provocar un suave retroceso de los tornos (y el transportador) durante el ‘latigazo’ provocado por los cables aflojados. Esto redu-ce la tensión de los cables durante el ‘latigazo’ y también el efecto de ‘rebote’ al que se vería sometido el transportador si se aplicara la máxima fuerza de frenado inmediatamente después de la parada de los tornos.

6 La tecnología ABB de tornos de extracción de minas participa en el arrastre de los barcos. En la imagen, las válvulas de control de frenado.

ha transportado 11.000 embarcaciones.El sistema de elevación ha demostra-do su fiabilidad operando impecable-mente durante todo el período de garantía. Parks Canada Agency está muy satis fecha de su rendimiento. Esta singular instalación confirma la calidad de los equipos y la competen-cia de ABB en los tornos de extrac-ción minera.

5 Esta vista del edificio de tornos muestra los cuatro tornos en el limitado espacio disponible.

Shin Nihonkai Ferry, el principal operador de transbordadores de Japón, recibió dos nuevas e innovadoras construcciones en 2004. Los nuevos transbordadores RoPax (sistema roll on - roll off de transbordo horizontal de vehículos y pasajeros) fueron los primeros barcos del mundo en los que se instaló el sistema de propulsión Azipod® en contragiro de ABB. En los primeros meses de operación, los transbordadores consiguieron un rendimiento del combustible y una economía de transporte notablemente mejores.

Romper límitesLa propulsión CRP Azipod® crea nuevas oportunidades de negocio para los transbordadores Shin Nihonkai de JapónLars Anderson, Thomas Hackman



Shin Nihonkai Ferry (SNF) Cuadro 1 , fue la primera compañía en inau-

gurar una ruta de transbordadores en el Mar del Japón, en 1970. Fue la pri-mera operadora de grandes transbor-dadores de alta velocidad. En 1995 mandó construir dos transbordadores, Suzuran y Suisen, con 31 nudos de velocidad máxima. En otra demostra-ción de su capacidad innovadora, SNF ha seleccionado la propulsión de con-tragiro (CRP, Contra-Rotating Propul-sion) con propulsión ‘pod’ eléctrica para sus dos grandes transbordadores de alta velocidad [1].



Romper fronteras

Shin Nihonkai Ferry se mostró muy interesado por CRP Azipod cuando se presentó el concepto de propulsión, que prometía una gran reducción de los costes de gasóleo. Tras realizar detallados estudios, MHI eligió como solución un casco de un solo talón de quilla con propulsión Azipod CRP, una unidad Azipod de 17,6 MW de gobierno acimutal instalada en modo de contragiro, detrás de la hélice principal 1 .

La construcción de prototipos siempre implica algún riesgo. Sin embargo, dado que la propulsión pod CRP era la única solución capaz de cumplir el horario de 24 horas con servicio dia-rio de transbordadores, se seleccionó el sistema de propulsión Azipod CRP. Con esta decisión, SNF y MHI termi-naron con el estancamiento del sector naval, que durante décadas no se ha atrevido a aprovechar las ventajas de la propulsión en contragiro Cuadro 3 .

Las entregas de ABB Marine comprendían una unidad Azipod de 17,6 MW para cada transbordador, en funciona-miento tándem con una hélice pod de paso controlada por un engranaje reductor. ABB también entregó los sistemas de control y los sistemas de generación y distribución eléctrica, de 27 MW y 6,6 kV.

El diseño de la planta de pro-pulsión incluye dos motores Wärtsilä 12V46 que impulsan una hélice CP a través de una caja de engranajes de doble entrada y salida única. Otro par de motores 12V46 mueve los alternadores que suminis-tran energía eléctrica a la uni-dad Azipod. La distribución de potencia es de 25,2 MW en la hélice CP y 17,6 MW en la unidad Azipod, lo que hace un total de 42,8 MW. Para conseguir la misma velocidad de navegación, un sistema de propulsión convencional de doble eje requeriría una potencia total instalada de aproximadamente 47 MW.

Condiciones meteorológicas exigentesLas condiciones meteorológi-cas en el Mar del Japón son di-ferentes en invierno y en vera-no. La estación invernal dura de noviembre a marzo y, du-rante este tiempo, el Mar del Japón está azotado por las tempestades. La temperatura del aire puede descender por debajo de cero y, aunque el mar realmente nunca se con-gela, el hielo acumulado en los barcos puede ser un problema.

Los transbordadores más grandes y rápidos de JapónLas dos últimas incorporaciones a la flota de SNF, Hamanasu y Akashia, fueron entregadas por Mitsubishi Heavy Industries (MHI, Nagasaki) en 2004. Con una eslora total de 224,5 metros, y una velocidad de régimen de 30,5 nudos, estos dos transborda-dores RoPax son los mayores y más rápidos de Japón Cuadro 2 . También son los dos primeros barcos del mundo que se benefician de las ventajas del sistema de propulsión Azipod® en contragiro de ABB.

Principales ventajas de la propulsión pod CRP Shin Nihonkai Ferry opera una extensa red de rutas de transbordadores entre las islas Honshu y Hokkaido, en el norte de Japón. La elec-ción de la propulsión CRP Azipod® se debió sobre todo al mayor coste del combusti-ble de los buques, pero también trajo consigo otras ventajas.

La ruta Maizuru-Otaru, de 573 millas náuticas, es la más larga de la red. Debido a su gran longitud, siempre ha-bían sido necesarios tres transbordadores para el servi-cio diario. Los tres transbor-dadores, desplazándose a 20 nudos, cubrían la distancia en 30 horas y podían cumplir el horario de llegadas y salidas en ambos puertos.

Para ofrecer el servicio diario con sólo dos transbordadores, los barcos tenían que ser más grandes y mantener una velo-cidad de crucero de 30,5 nu-dos. Shin Nihonkai Ferry había estudiado la forma de alcanzar estos objetivos, pero pronto constató que los costes a estas velocidades eran pro-hibitivos.

Para demostrar su viabilidad ante SNF, una solución con dos barcos tenía que reducir notablemente el consumo de combustible.

Cuadro 1 Shin Nihonkai Ferry Co., Ltd.

Nombre comercial Shin Nihonkai Ferry Co., Ltd.Empleados 585 (231 en tierra, 354en mar)Oficina central Osaka, JapónSucursales 9 oficinas en JapónPresidente Yasuo IritaniPrincipales compañías Kanko Kisen, Hankyu Ferry, del grupo Kampu Ferry, Orient Ferry, Japan Cruise Line, Kyowa Shoji

Cuadro 2 Especificaciones de los transbordadores

Transbordadores RoPax Hamanasu y Akashia

Eslora 224,82 metrosManga 26,0 metrosProfundidad hasta 2ª cubierta 10,0 metrosCalado 7,4 metrosTonelaje bruto 34.131 toneladasPeso muerto 6.649 toneladasPasajeros 820 personasCamarotes 144 unidadesRemolques 158 unidadesCoches particulares 65 unidadesVelocidad máxima 32,04 nudosVelocidad de régimen 30,5 nudosPotencia instalada 50.400 kW Potencia total de propulsión 42.800 kWUnidad Azipod® 17,600 kW

Entregas de ABB para cada barco

1 generador principal de 3.450 kVA, 6,6 kV 2 generadores principales de 14.353 kVA, 6,6 kV 3 cubículos de punto neutro 3 cubículos reguladores de tensión 1 cuadro de distribución principal de 6,6 kV 2 transformadores de propulsión 1 transformador de excitación 1 convertidor de propulsión 1 sistema de propulsión Azipod® CRP de 17,6 MW de potencia 2 motores propulsores 2 transformadores de distribución 2 dispositivos de premagnetización de los transformadores de propulsión 2 fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS) 1 sistema de control de propulsión CRP



Romper fronteras

el tiempo de ida y vuelta de los vehículos se reduce en un 25%, lo que es muy atractivo para los distribuidores de carga-mentos. Por ejemplo, el menor tiempo de transporte hace que seamos una alternati-va al cargamento aéreo para productos alimenticios perecederos de gran calidad. Esto significa que no sólo estamos mejo-rando nuestras operaciones, sino que tam-bién estamos abriendo nuevas oportuni-dades de mercado.’

20% menos de consumo de combustibleEl objetivo para Hamanasu y Akashia era conseguir un consumo de com-bustible 10% menor que con los trans-bordadores convencionales de doble hélice.

En mayo de 2004, Hamanasu empezó las pruebas marítimas iniciales,

Los vientos durante las tormentas de invierno alcanzan frecuentemente velocidades superiores a 30 m/s, con olas de más de 8 metros de altura.Normalmente, Shin Nihonkai retrasa o cancela las salidas de los transborda-dores cuando la altura de las olas supera los 5 metros, pero, debido a la longitud de sus rutas, las condiciones meteorológicas varían y los transbor-dadores pueden retrasarse por causa de tempestades imprevistas. Mantener una alta velocidad media es esencial: una reducción de la velocidad de tan sólo 1,5 nudos puede provocar un retraso de una hora en esta ruta.

Durante la estación de verano, el tiempo es más calmo, pero en las rutas de los transbordadores se suelen producir tifones con cierta frecuencia. Éstos son bastante fáciles de predecir,

pues suelen moverse lentamente. Sin embargo, un transbordador puede verse obligado a atravesar un tifón para mantener el servicio diario.

Construidos para las expectativasMr. Yasuo Iritani, presidente de Shin Nihonkai Ferry, explica que decidió seguir adelante con el proyecto por los positivos resultados de sus estu-dios del concepto.‘Estos barcos son algo más caros que los transbordadores convencionales, pero los ahorros operacionales son suficientemente importantes para recuperar el gasto inicial’, explica. Mr. Iritani comenta también que, con los nuevos transbordadores, SNF ha conseguido su principal objetivo: mantener un servicio de 24 horas en la ruta Maizuru-Otaru.‘En comparación con el servicio existente,

Cuadro 3 Ventajas generales de la propulsión en contragiro

Hay dos razones principales para que las compañías navieras consideren la propulsión en contragiro. Una es la mayor eficiencia de este sistema, que puede absorber pérdidas rotacionales con la hélice de popa girando en sentido contrario. La propulsión en con-tragiro proporciona también la ventaja de distribuir la carga de empuje sobre un mayor número de palas de hélice en un espacio li-mitado. El área total añadida de las paletas proporciona mejores características de cavi-tación, por lo que se puede suministrar más potencia a un sistema de propulsión CRP con hélices de menor diámetro. Este aspec-to es especialmente importante para barcos potentes de pequeño calado. Sin limitacio-nes de diámetro, una tercera ventaja es el menor ruido y cavitación del sistema. Ade-más, la maniobrabilidad mejora mucho si se utiliza una unidad de propulsión eléctrica acimutal en popa.

Ventajas para Shin Nihonkai

El transbordador RoPax Akashia y su buque gemelo Hamanasu son los primeros barcos que cuentan con propulsión Azipod® CRP. Los nuevos transbordadores equipa-dos con Azipod® CRP consumen 20% menos de combustible que sus predecesores y al mismo tiempo proporcionan un 15% más de capacidad de transporte. Se espera conseguir otros

ahorros reduciendo los costes de explota-ción, concretamente del mantenimiento y re-puestos de los motores diesel.

La ruta:

Servicio diario entre Maizuru y Otaru: 573 millas náuticasOpciones:

3 transbordadores: 20,0 nudos, 30 horas2 transbordadores: 30,5 nudos, 20 horas El reto: necesidades de alta potencia con altos costes de combustible La solución: hélice (CP) principal de cuatro paletas con 5,6 metros de diámetro y una hélice Azipod® con 4,8 metros de diámetro y 5 paletas.

Desde el casco con talón simple de quilla, hidrodinámicamente eficiente, hasta el siste-ma de propulsión Azipod® CRP sumergido,

estos buques están diseñados para conse-guir una navegación suave. Dado que la potencia se divide entre las dos hélices, es posible utilizar hélices más, que reducen el ruido y las turbulencias.La unidad Azipod® funciona también como timón y mejora la gobernabilidad estabilizan-do el flujo y aumentando la potencia. Facilita la maniobrabilidad en puerto, especialmente a bajas velocidades, y reduce el tiempo de atraque.

Shin Nihonkai Ferries: disposición de

la maquinaria

La potencia total de propulsión es 42,8 MW: 25,2 MW (60%) en la hélice de proa y 17,6 MW (40%) en la unidad Azipod.

Los transbordadores Hamanasu y Akashia presentan una eficiencia hidrodinámica

10-15% mayor que los barcos con sistemas convencionales de doble eje. Esta eficiencia de propulsión ultra alta se consigue combinando dos sistemas de propulsión inde-pendientes en una configuración de un único eje; una unidad de propul-sión con alojamiento, gobernable con orientación acimutal, instalada en modo de contragiro, y alineada directamente aguas abajo con una hélice principal accionada mecáni-camente, pero sin conexión física entre ambas.

W 12V46C12600 kW

CRP AZIPOD 17,6 MW

W 12V46C12600 kW

W 12V46C12600 kW

W 12V46C12600 kW

2910 kW

Accionamiento

Accionamiento

3,1 kV 6,6 kV

3,1 kV 6,6 kV



Romper fronteras

previstas con mucha antelación. En las pruebas de velocidad, con una poten-cia repartida entre la hélice de proa (55%) y la de popa (45%), el buque registró una velocidad máxima de 32,04 nudos, un logro notable.Aún más destacable fue el consumo de gasóleo, que estableció una nueva refe-rencia para la industria. Las pruebas ma-rítimas confirmaron los resultados de la extensa prueba realizada en la cuenca modelo de MHI en Nagasaki. Tras varios meses de funcionamiento en su ruta, la compañía naviera sabe que, durante el mismo servicio de 24 horas, los dos bar-cos ahorrarán del 20% de combustible en comparación con los dos antiguos transbordadores accionados con motor diesel, de doble eje, que operaban tem-poralmente en la ruta. La velocidad de régimen de los transbordadores de do-ble eje era sólo 29,4 nudos y su capaci-dad de transporte 15% menor que la de los nuevos barcos.

Mejor maniobrabilidad con propulsión Azipod® La maniobrabilidad del barco también estuvo siempre en primer plano. Cuan-do se maniobra en puerto a baja velo-cidad, la unidad Azipod funciona como timón y generador de empuje lateral. A velocidad de crucero, la capacidad de gobierno de la unidad Azipod es limita-da, pero, a pesar de su tamaño, Hama-nasu y Akashia pueden maniobrar a baja velocidad, sin ayuda de remolca-dores, con vientos de hasta 18 m/s. Los transbordadores convencionales más pequeños, de doble hélice, necesitan ayuda en estas condiciones.

Operación flexibleLa instalación de propulsión también ofrece una distribución de potencia muy flexible. Por ejemplo, los barcos transportan gran cantidad de produc-tos alimenticios perecederos –entre ellos productos lácteos y verduras– desde Hokkaido. El cargamento se transporta en remolques refrigerados, que requieren energía eléctrica. Pero durante el viaje de regreso a Hokkaido no se precisa refrigeración y la energía eléctrica se puede utilizar, si es nece-sario, para la propulsión. Por otra par-te, en condiciones meteorológicas fa-vorables el barco puede hacer el viaje con sólo tres motores y, no obstante, mantener el horario previsto.

Experiencia operacionalMr. Kiyoshi Takaoka, director de Marine Departement, afirma que la compañía está muy satisfecha con el rendimiento de los nuevos barcos. Los barcos son muy maniobrables y esta-bles en mares agitados.

Mr. Takahashi, capitán del Hamanasu, también está muy satisfecho:

‘En condiciones meteorológicas nor-males, la estabilidad del rumbo es excelente. Normalmente no zarpamos si hay olas de más de cinco metros de altura, pero en ocasiones los tifones son inevitables. El verano pasado su-frimos tifones y olas de más de ocho metros de altura con vientos extre-mos. Aminoramos la velocidad a 20 nudos pero el barco fue perfectamen-

1 Hélices en contragiro

te maniobrable en todo momento, a pesar del movimiento. Cuando manio-bramos en puerto me siento muy seguro gracias al fuerte empuje de la unidad Azipod, equivalente al de dos remolcadores.’

‘Cuando navegamos lentamente, a cinco nudos o menos, el gobierno del barco con la unidad Azipod sigue sie ndo muy fácil. La aceleración al salir de puerto es mucho mayor que con otros barcos, y cuando navega-mos a toda máquina la ola de popa es muy pequeña, un signo claro de buen apro vechamiento del combustible.’Tras haber construido estos dos pri-meros barcos, MHI considera el siste-ma de propulsión Azipod CRP muy recomendable, tanto para transborda-dores como para barcos de alta fre-cuencia diaria como los mercantes de gas natural licuado (LNG), en los cuales es muy importante la redun-dancia.

Lars Anderson

Sales & projects, Wärtsilä

Winterthur, Suiza

[email protected]

Thomas Hackman

ABB Oy

Helsinki, Finlandia

[email protected]

Referencia

[1] Revista ABB, 3/2005. ‘Barcos ecológicos’, por

Matti Turtiainen

La espectroscopia basada en la transformada de Fourier es una forma efectiva de determinar la composición química de los gases. Se aplica en campos tan diversos como la mezcla de gasolinas, la previsión meteorológica y la astronomía. Mientras en el último caso se utiliza la luz visible, en los dos primeros se trata de rayos infrarrojos próximos. En los artículos siguientes presentamos tres interesantes aplicaciones. El cuarto artículo presenta el principio del interferómetro y las matemáticas aplica-das en este caso.

Contando fotonesLa espectroscopia basada en la transformada de Fourier (FTS, Fourier Transform Spectroscopy) fue desarro-llada en los años sesenta para tele-scopios astronómicos, pero encontró un mercado más amplio en el control y seguimiento químico de procesos industriales. Esta tecnología, perfec-cionada y ampliada, sirve de nuevo para equipar avanzadísimos telesco-pios, tan precisos que prácticamente cuentan fotones individuales. Estos telescopios están desvelando los secretos de la materia en los confines más alejados del universo.

A finales del año 2000, la Universidad de Laval y ABB iniciaron un pro-

yecto común para diseñar un instrumen-to terrestre para el telescopio de 1,6 me-tros del observatorio Mégantic de Cana-dá 1 . El instrumento fue puesto a prue-ba en el telescopio en febrero de 2004. Por número de pises (1,7 millones) y campo visual (12 minutos de arco), este IFTS es, con mucho, el mayor utilizado en un telescopio terrestre y el único que opera en la banda visible. ABB es el in-tegrador del instrumento completo, que incluye un innovador módulo FTS de

exploración por pasos, dos cámaras CCD (dispositivo de acoplamiento de carga), dos unidades de lentes ópticas de salida y un conjunto de lentes de colimación. El instrumento mide 133 × 80 × 80 cm pesa unos 110 kg.

El diseño de este instrumento busca maximizar el rendimiento y la transmi-sión, para ayudar a los astrónomos a obtener el mayor número posible de fotones. El instrumento opera en la banda de 350–950 nm para adaptar la sensibilidad de las dos cámaras CCD, de 1340 × 1300 píxeles, situadas en los puertos de salida del interferómetro. Puesto que la interferencia se produce en longitudes de onda visibles, hay que disponer de un control mecánico en el rango nanométrico. Se ha diseña-do una plataforma de traslación piezo-eléctrica, sin rozamiento, para contro-lar el ángulo y la posición del espejo móvil de tres pulgadas del interferóme-tro. Un sofisticado sistema de metrolo-gía por láser lee la posición y el ángu-lo del espejo 8.000 veces por segundo. Un ordenador especial determina las correcciones a aplicar a los piezoele-mentos de traslación para estabilizar las imágenes marginales y maximizar el contraste registrado en los CCD.

El diseño de doble puerto de salida (2 CCD) se consigue utilizando espe-

jos planos e insertando el dispositivo Science Beam fuera del eje. Ésta es la primera implementación de este tipo descrita en la literatura. Esta disposi-ción reduce el número de reflexiones encontradas por el dispositivo Science Beam. El divisor del haz presenta un sofisticado revestimiento dieléctrico de múltiples capas que modula fuerte-mente la luz en la banda de ondas es-pecificada sin provocar absorción no deseada. Las siete lentes usadas para colimación y reconstrucción de imáge-

1 El telescopio Mégantic de Canadá usa un espectroscopio FTS de obtención de imágenes creado por ABB

Helix Nebula, fotografía hecha con el telescopio Hubble (NASA, STSCI)

Ingenio en la analítica


Espectroscopia de gases

nes permiten satisfacer el requisito de colimación de la luz y ejecutar la fun-ción de extensión del punto pancro-mático por debajo del segundo de arco en el plano de imagen. Se puede obtener cerca de un millón de espec-tros independientes desde distintos elementos de la escena. Esto supera en un factor de mil, aproximadamente, lo que ofrecen los espectrómetros tra-dicionales de múltiples objetos/imáge-nes. La transmitancia total del sistema supera el 60 % (30 % por cada CCD) a 500 nm gracias al detector utilizado, que tiene un rendimiento cuántico del 90 %. Este es un valor inigualado por ningún otro espectrómetro. Las cáma-ras se refrigeran con nitrógeno líquido, lo que reduce mucho el ruido de lec-tura muy bajo (3 electrones) y, por consiguiente, tienen una gran sensibi-lidad. Este instrumento puede, literal-mente, contar los fotones.

Un espectrómetro de imágenes produ-ce cubos de datos. Esto significa que no sólo se registran las dos coordena-das espaciales de una fuente de luz, sino también la longitud de onda (o energía) del fotón. En otras palabras, se registran múltiples imágenes de la escena a diversas longitudes de onda. Este conjunto de imágenes se denomi-na cubo de datos 2 .

La riqueza de datos de este IFTS se consigue a costa del tiempo de medi-ción. La adquisición de un cubo de datos típico tarda entre de minutos y horas, dependiendo de los parámetros seleccionados. Esto, sin embargo, no es un gran problema, ya que los astró-nomos están acostumbrados a sentar-se y esperar a que la luz brille en sus instrumentos.

El instrumento aún está en fase de puesta en servicio en el telescopio del observatorio Mégantic. Se ha previsto comercializarlo en 2006 para que lo puedan utilizar los astrónomos en pro-

gramas científicos de todo tipo. ABB espera que el interés despertado en la comunidad científica por la documen-tación ya publicada sobre el uso de este instrumento creará oportunidades para construir otras unidades destina-das a la generación actual de grandes telescopios terrestres (>10 m) o a las instalaciones espaciales futuras.

Frédéric J. Grandmont

[email protected]

El ojo del huracánLa emisión de gases está modifican-do rápidamente la composición quí-mica de la atmósfera. Las mediciones precisas de la concentración y situa-ción geográfica de estos gases son fundamentales para conocer los efec-tos a largo plazo de estos cambios sobre las pautas meteorológicas y el medio ambiente de nuestro planeta.

Cada molécula posee una ‘huella dactilar’ característica en el espec-

tro infrarrojo. Estas huellas dactilares se pueden visualizar con la espectros-copia de infrarrojos basada en la transformada de Fourier (FTIR, Fourier Transform Infrared Spectroscopy). Satélites equipados con analizadores ABB están proporcionando datos que permiten profundizar nuestro conoci-

miento y estar más atentos a los peli-gros a que está expuesto el medio ambiente.

La actividad humana continúa aumen-tando la emisión de gases a la atmós-fera, transformando su composición y sus propiedades. Los efectos medio-ambientales resultantes, como el calentamiento global, la destrucción de la capa de ozono y los problemas de calidad del aire, tienen consecuen-cias dramáticas. (Véase también el artículo contiguo ‘Análisis de Fourier y efecto invernadero’). El calentamien-to global acelera la evaporación del agua, que a su vez aumenta las preci-pitaciones medias globales. La hume-dad del suelo probablemente está disminuyendo en muchas regiones y podrían darse con más frecuencia fuertes temporales de lluvias. La cali-dad del aire y el cambio climático tienen también importantes efectos

económicos y sociales: unas condicio-nes meteorológicas extremadamente adversas ponen en peligro a las po-blaciones humanas, directamente o, con más frecuencia, haciendo peligrar sus medios de subsistencia. Para me-jorar nuestra capacidad de predicción de estos fenómenos y mejorar los modelos atmosféricos utilizados por los científicos necesitamos instrumen-tos más potentes de captura de datos. ABB Analytical Business de Quebec fabrica espectrómetros FTS (Fourier Transform Spectrometers) que viajan a bordo de los satélites de observación meteorológica.

La radiación térmica infrarroja emitida por la atmósfera terrestre contiene toda la información relevante sobre la columna de aire que está siendo observada. En cuanto a la medición de la contaminación, a la composición química de la atmósfera o a la super-




2 Esquema de un espectroscopio FTS de imágenes formando un cubo de datos

Escena Interferómetro

Malla de plano focalOPD: diferencia de trayectoria opcional

Señal de píxels

Cubo de datos

OPD




visión del ozono, la concentración de las moléculas se determina midiendo la absortividad o emisividad de las mismas en la banda infrarroja. Para aplicaciones meteorológicas, el com-portamiento de absorción y emisión del dióxido de carbono a longitudes de onda en torno a 15 micrómetros permite medir indirectamente la tem-peratura de la atmósfera. Las ventanas atmosféricas, es decir, las partes del espectro donde la atmósfera es trans-parente a la luz infrarroja, permiten determinar la temperatura de la super-ficie terrestre. La parte del espectro entre cinco y ocho micrómetros per-mite determinar indirectamente el contenido de agua o humedad en el aire. Estas mediciones no sólo propor-cionan realmente la temperatura o la humedad aparente total en lo más alto de la atmósfera, sino que sirven tam-bién para establecer perfiles precisos de temperaturas y concentraciones de vapor de agua. Este proceso de recu-peración transforma el instrumento FTS en un poderoso sondeador dedi-cado a la medición de valiosos pará-metros atmosféricos, que se utilizan para alimentar modelos de pronóstico meteorológico.

Sondeador de rayos infrarrojos atmosféricosEstos sondeadores de rayos infrarrojos atmosféricos pueden ser transportados en dos tipos de satélites, en primer lugar los satélites de baja órbita terres-tre (LEO, Low Earth Orbiting), que se mueven a alturas de 700 a 850 km. El segundo tipo orbita a 36.000 km de altura, en la llamada órbita geosíncro-na1). Estos dos tipos de órbitas supo-nen necesidades distintas, pero tam-bién presentan retos y limitaciones técnicas diferentes. En una baja órbita terrestre, el satélite tarda 100 minutos en dar la vuelta al planeta. Para evitar efectos borrosos (debido a la gran velocidad del satélite respecto de la superficie terrestre), el tiempo de

medición ha de ser muy corto, lo que exige una alta sensibilidad. Los instru-mentos geosíncronos, por otro lado, apuntan siempre al mismo punto de la superficie y permiten la medición du-re más tiempo. Sin embargo, la mayor distancia entre el vehículo espacial y la superficie terrestre significa que la cantidad de luz que llega al sensor es pequeña, lo que afecta a la sensibili-dad. Además, los sondeadores geosín-cronos no pueden proporcionar medi-ciones globales de la tierra, ya que están ‘bloqueados’ en una latitud determinada.

Los sensores empleados actualmente para el sondeo atmosférico en el área térmica infrarroja utilizan un conjunto de filtros de banda estrecha para proporcionar información espectral. El número de filtros que pueden ser transportados es limitado (con fre-cuencia no más de 20). Además, debi-do a la naturaleza de los filtros y a la anchura de la cobertura espectral re-querida, las bandas espectrales no son

contiguas, lo que significa que hay muchos espacios vacíos en el espectro y, por tanto, pérdida de información. Un sondeador infrarrojo basado en un espectrómetro dispersivo o en un es-pectrómetro basado en la transforma-da de Fourier (FTS) ofrece una vista espectral mucho más contigua. Por ejemplo, el sondeador CrIS2) (Cross-Track Infrared Sounder) proporcionará más de 1.300 canales espectrales de información y podrá medir perfiles de temperatura con una resolución verti-cal de 1 km y una precisión próxima a 1° C. Debido a su referencia espectral a bordo del satélite –un diodo láser monocromático– la respuesta espec-tral del instrumento es también muy estable durante toda la misión. Ade-más, la tecnología FTS también es muy robusta y fiable, lo que la con-vierte en ideal para misiones opera-cionales de larga duración.

ABB trabaja actualmente bajo contrato con ITT Industries para construir los sondeadores CrIS para los satélites

Notas1) Un satélite en órbita geosíncrona aparece fijo para un observador situado sobre la superficie terrestre.2) El sondeador CrIS (Cross-track Infrared Sounder) sustituirá al sondeador de radiación infrarroja de alta resolución en la próxima generación de sistemas NPOESS (Natio-

nal Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System) de Estados Unidos. CrIS proporcionará mediciones más precisas de los perfiles de temperatura y humedad

atmosféricas a una altura de unos 850 km. Para más detalles, véase http://www.ipo.noaa.gov/.3) El satélite canadiense SCISAT ayuda a un equipo de científicos canadienses y de otros países a estudiar mejor el proceso de destrucción de la capa de ozono, con énfa-

sis especial en los cambios que tienen lugar sobre Canadá y el Ártico. Desde una altitud de 650 km, el instrumento ACE-FTS a bordo del SCISAT mide simultáneamente

la temperatura, analiza gases, nubes finas y aerosoles que se encuentran en la atmósfera. El satélite fue lanzado por la NASA en agosto de 2003 y está funcionando a

plena satisfacción.

Análisis de Fourier y efecto invernadero

La Tierra recibe grandes cantidades de radia-ción solar (aprox. 1,7 × 1017 W fuera de la atmósfera, o 1.366 W/m2, con una longitud de onda máxima de 500 nanómetros). Si toda esta energía quedara atrapada por la tierra, el planeta se calentaría muy rápidamente. Afortunadamen-te, la Tierra pierde en torno a un 30 % de esta radiación debido a la reflexión. El resto es absor-bido por la Tierra (16 % por la atmósfera, 3 % por las nubes y 51 % por el suelo y el agua). Esta radiación es la que hace posible la vida en la Tierra. Gobierna la fotosíntesis de las plantas e impulsa el ciclo del agua y otros fenómenos naturales. Con el tiempo, esta energía se vuelve a emitir como radiación en un amplio rango de frecuencias (con el máximo en unos 15 micró-metros en el infrarrojo). El 71 % aproximadamen-te de la radiación de la superficie es reabsorbi-

da, sin embargo, por la atmósfera, reduciendo la velocidad de enfriamiento natural de la Tierra. Sin esta absorción, la temperatura media de la superficie terrestre sería –17° C en lugar de +15° C. El aumento observado en la concentra-ción de gases de efecto invernadero está ampliando la capacidad de la atmósfera para absorber radiación, elevando por tanto la tem-peratura de la superficie (la concentración de CO2 ha aumentado de 313 ppm en 1960 a 375 ppm en 2005, según el observatorio Mauna Loa de Hawai).

La Agencia Espacial Japonesa está desarrollan-do una misión vía satélite para obtener nuevos datos. Su satélite de observación de los gases de efecto invernadero (GOSAT, Greenhouse gases Observing SATellite) utiliza un interferó-

metro diseñado y construido por ABB, que proporcionará sin duda mucha más información sobre las concentraciones de las moléculas que contribuyen al calentamiento de la atmósfera terrestre.

El fenómeno conocido como efecto inverna dero no es ningún nuevo descubrimiento. Fue postu-lado por primera vez por Joseph Fourier en 1824 y cuantificado por Svante August Arrhenius en 1896. Es interesante destacar que Fourier trataba de describir matemática-mente la conducción térmica y la radiación infra-rroja y su otro gran descubrimiento, el Análisis de Fourier, sigue siendo parte indispensable del instrumento.

NPOESS (National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System). ABB diseña y construye el interferómetro y el sistema de metro-logía, así como el cuerpo negro que se utilizará para la calibración radio-métrica en vuelo del instrumento. ABB participa también en la defini-ción de algoritmos de proceso de datos de Nivel 1.

Para conseguir una mayor fiabilidad, el submódulo de metrología y la elec-trónica tienen redundancia completa.

El diseño de los mecanismos de ex-ploración es de montaje a flexión, sin rozamiento, lo que evita el desgaste del conjunto móvil, que con tanta

frecuencia provoca problemas en la instrumentación espacial.

La entrega de la primera unidad de vuelo tuvo lugar en noviembre de 2005; durante los meses siguientes se entregaron los modelos de vuelo 2 y 3.

Décadas de experienciaLa tecnología FTIR fue concebida ori-ginalmente para estudiar el espacio. Tras haber sido aplicada en numero-sos campos, la tecnología ha sido lan-zada y puesta en órbita y está exami-nando la Tierra desde el espacio. La competencia de ABB en el diseño y fabricación de espectrómetros de ba-sados en la transformada de Fourier,

que modulan el haz infrarrojo en fun-ción de la longitud de onda por me-dio de interferencia óptica, (véase artículo en página 73), se fundamente en la gran experiencia conseguida a principios de los años setenta1 con instrumentos FTS a bordo de globos aerostáticos y, posteriormente, con muchos otros proyectos2) 3). Este poderoso y elegante método de obte-ner un espectro seguirá satisfaciendo las necesidades de observación atmos-férica durante muchas décadas.

Marc-André Soucy

[email protected]

El aumento global sostenido de la demanda de fuel ligero, impulsada

por las economías emergentes –espe-cialmente de China e India– ha lleva-do a reforzar los márgenes de refino. La tendencia se mantiene a pesar del aumento del precio del crudo de los últimos meses. Los altos márgenes de los productos finales han subrayado una vez más el papel de la espectros-copia de procesos en línea con las técnicas FT-NIR (Fourier Transform




Espectro de mezclasLa mezcla de productos es una técnica muy importante en la industria del refi-no. Es la etapa final de la conversión del crudo en combustibles útiles. El mez-clador combina varios flujos procedentes de diversas unidades de proceso para proporcionar combustibles que cumplan especificaciones estatales, inter-nacionales o de clientes determinados. Puesto que la mezcla es la etapa final de un proceso de refino, su optimización es vital: las ventajas de la optimiza-ción de las fases previas de proceso se pierden fácilmente si un proceso de mezcla inadecuado produce combustibles de calidad inferior a la normal o, aún más frecuentemente, sacrifica el margen de refino utilizando de forma inade-cuada los costosos stocks de alimentación de mezclas. La optimización de esta fase es, frecuentemente, el factor principal de la amortización.



Near Infrared) para la optimización de productos finales de alto valor, entre ellos la mezcla de productos de gaso-lina. Las ventajas de la tecnología FT-NIR de proceso comprenden el análisis de diversas propiedades y flujos, la repetibilidad del análisis (general mucho mejor que con los analizadores en línea convencionales) y la precisión, que cumple las normas ASTM (American Society for Testing

and Materials). Además, los analizado-res que utilizan tecnología FT-NIR de proceso pueden modelar no sólo in-formación directa sobre la composi-ción química, sino también propieda-des de la mayoría de los flujos del proceso, como octano, compuestos aromáticos, curvas de destilación, cetano, punto de enturbiamiento y otros, que suelen ser las propiedades más demandadas por los optimiza-

dores de unidades y las más restricti-vas para el rendimiento de la produc-ción. Todas estas propiedades se pueden obtener con un solo espectro FT-NIR.

La tecnología FT-NIR consigue una precisión analítica tan alta como los datos de referencia ASTM de laborato-rio, con la condición de que se sigan prácticas estadísticas adecuadas. Segu-ramente no se valoran adecuadamente las posibilidades de mejorar la repeti-bilidad analítica y la disponibilidad del analizador con la técnica FT-NIR aplicada al proceso, en comparación con sistemas convencionales de opti-mización de mezclas con varios anali-zadores. Para flujos de hidrocarburos ligeros, la tecnología óptica FT-NIR, con bajísimo nivel de ruidos, puede proporcionar una repetibilidad analíti-ca excepcional.

La gran repetibilidad de la medición de propiedades de las gasolinas me-diante analizadores FT-NIR de ABB es una gran ventaja para el operador de mezclas. Los cambios de las propieda-des de las mezclas se pueden seguir con precisión durante todo el proceso de mezclado. De otro modo, estos cambios se ‘perderían’ en los resulta-dos ruidosos o infrecuentes de los análisis clásicos. El operador o el pro-grama de control de variables múlti-ples puede tomar decisiones sobre el proceso con la confianza de que la desviación observada es real. Además, la repetibilidad es mejor que con el método tradicional de laboratorio, de modo que se puede reducir la disper-sión de propiedades con un control más riguroso, más próximo al límite inferior 1 .

Puesto que los analizadores FTIR utilizados en las refinerías para anali-zar los flujos de proceso y la optimi-zación de unidades son analizadores auxiliares, cuyo funcionamiento depende de modelos de correlación a partir de los datos de referencia de laboratorio, para la validación es importante mantener un registro histó-rico continuo SQC de control estadís-tico de calidad del comportamiento, en comparación con los estándares de laboratorio.


1 Reducción de la dispersión con un control preciso de las mezclas

Volu

men

de

prod

ucto

Especificación de mínimos

Con FTIR Convencional

‘Indice de octano de la bomba (PON)'

Repetibilidad

FTIR

Repetibilidad

convencional de

laboratorio

De las ondas a los datosLa luz transmitida o emitida por un gas contiene abundante información sobre la composición química del gas en forma de líneas espectrales. Un espectrómetro basado en la transfor-mada de Fourier sirve para determi-nar este espectro. Revista ABB pre-senta brevemente dos de los princi-pios en que se basa el instrumento: el interferograma y la transformada rápida de Fourier.

El físico Albert Abraham Michelson desarrolló en la década de 1880 el

interferómetro que lleva su nombre. En un interferómetro de Michelson 1 , la luz incidente 1a se divide en dos partes por medio de un semiespejo divisor del haz 1b . La luz reflejada recorre dos veces la distancia d1 al espejo 1c antes de volver al divisor de haz. Análoga-mente, la parte transmitida recorre dos veces la distancia d2 al espejo 1d . En la salida 1e interfieren los dos rayos. A partir de esta interferencia se obtiene la información espectral.

La interferenciaLa figura 2a muestra las ondas que se propagan desde una fuente puntual.

a { b

c

d

e

d1

d2

{

1 Principio del interferómetro de Michelson

Las grandes ventajas de la precisión analíticaEs posible calcular la dispersión de ‘referencia’ asociada a una incertidum-bre de 0,1 PON (Pump Octane Num-ber). No es posible reducir a cero esta dispersión, pero minimizarla contribu-ye decisivamente al margen global de beneficios de la refinería. Por cada 100.000 barriles diarios de producción de la planta, una pequeña mejora (precisión analítica de 0,02 a 0,05 PON) del producto final significa un ahorro del orden de 1,5 a 3 millones de dólares al año [1].

Argumentos claros en favor de FTIRLa tecnología FTIR es actualmente la mejor alternativa por precio, rendi-miento, valor y riesgo. Dado que se

basa en la óptica, es muy flexible en las aplicaciones con numerosos flujos y propiedades. Esta tecnología es compatible tanto con los analizadores locales de muestreo completamente extractivo, como con los sistemas de analizadores remotos, basados en fibra óptica de muestreo extractivo de múltiples celdas. Analiza numerosas propiedades con ciclos de análisis cortos, bien ajustados a los requisitos de un optimizador APC (Advanced Process Control). Es una tecnología bien establecida, pues cuenta con cientos de instalaciones en todo el mundo que atestiguan su gran éxito. Históricamente, las mediciones espec-troscópicas para el control en línea de productos finales mezclados final han tenido dificultades para desarrollar, y especialmente mantener, modelos de

calibración robustos y estables. Esta limitación ha sido superada en gran medida por los desarrollos más re-cientes, como la conmutación contro-lada de un analizador a otro, que faci-lita el mantenimiento y la transporta-bilidad de las calibraciones desarrolla-das. La explotación de nuevos e inge-niosos procedimientos de modelado quimiométrico ha contribuido a mini-mizar la sensibilidad de las calibracio-nes a los cambios de las fórmulas de mezclado.

Mike Simpson

[email protected]

Bibliografía

[1] ABB Review Special Report Instrumentation &

Analytics, May 2006, pages 54–59

En 2b y 2c se ha añadido otra fuente idéntica, superponiéndose los patro-nes de ondas. En algunos puntos, los patrones se combinan formando on-das de hasta amplitud doble (interfe-rencia constructiva). En otros puntos las ondas se anulan, creando zonas de calma (interferencia destructiva). A diferencia de estos ejemplos bidimen-sionales, la interferencia en un inter-ferómetro se produce principalmente a lo largo de un eje dado (mostrado en rojo en 2 ).

En 2b , la distancia entre las fuentes (o diferencia 2(d

1-d

2) entre las longi-

tudes de las dos trayectorias) es un múltiplo de la longitud de onda. La máxima interferencia constructiva se presenta a lo largo del eje. En 2c se ha reducido la distancia en medio período, originando interferencia destructiva. En términos más genera-les, la intensidad de la señal en cual-quier punto del eje varía sinusoidal-mente en función de la distancia entre las fuentes, con una longitud de onda idéntica a la de la señal. Esta propie-dad se utiliza para determinar la lon-gitud de onda de la señal:

Donde I

0 es la amplitud del rayo inci-

dente 1a y λ su longitud de onda. Utilizando un detector a la salida del

interferómetro 1e y variando d1 es

posible trazar esta función (interfero-grama) y determinar los valores de I0 y λ.

Una señal real medida consta normal-mente de una amplia gama de fre-cuencias superpuestas. El interferogra-ma resultante es la suma de los inter-ferogramas de sus componentes cro-máticos.

Para separar estas señales será necesa-rio un proceso posterior.




I0

I (d1;λ) = {1+cos{2π }}2(d

1-d

2)

λ2

1 I(d

1) = ∫ I

0 (λ) {1+cos{2π }}d λ

2(d1-d

2)

λ2



De la transformada de Fourier a la transformada rápida de FourierDurante los primeros años del siglo XIX, Fourier desarrolló una transfor-mación matemática que correlaciona una función con su espectro de fre-cuencias:

donde f(x) es la función a analizar y F(k) su espectro de frecuencias.

Las señales registradas digitalmente suelen consistir en una serie finita de números adquiridos en un intervalo

regular. La correspondiente transfor-mación discreta de Fourier (DFT), derivada de la fórmula general, es la siguiente:

donde fk es el elemento de orden k

de la serie registrada, Fn es el elemen-

to de orden n de la serie correspon-diente de frecuencias y N es el núme-ro de muestras. Este algoritmo tiene un inconveniente principal: su com-plejidad aumenta cuadráticamente con N. Históricamente, su uso a menudo iba más allá de los medios computa-cionales disponibles. Se aplicaron varias aproximaciones, que frecuente-mente resultaron inadecuadas.

Todo esto cambió en 1965, cuando Cooley y Tukey publicaron su algorit-mo de la transformada rápida de Fourier (FFT). ¿Cómo funciona?Un efecto de la reducción de la ca-dencia de muestreo es la pérdida de información. En 2 se muestra una curva sinusoidal (en negro) muestrea-da a una frecuencia de ocho (puntos negros) y también de cuatro (círculos rojos). A esta última frecuencia, la señal muestreada no es distinguible de la curva roja y, por consiguiente, su DFT es idéntica; la curva roja se conoce como alias de la negra, un fenómeno que se produce para todas las frecuencias por encima de la mitad

de la nueva cadencia de muestreo. Una DFT separada, realizada en los puntos omitidos, devuelve un resulta-do igualmente ambiguo, pero la com-paración de las dos DFT recupera la información perdida. En lugar de calcular una DFT de ocho puntos, se realizan dos DFT de cuatro puntos, cada una de las cuales requiere la cuarta parte de la potencia de cálculo de la original. Esta reducción se repite recursivamente. Por tanto, el algorit-mo FFT es más eficiente cuando el número de muestras es una potencia de dos.

Andreas Moglestue

[email protected]

Si desea más información sobre las aplicaciones

de la espectroscopia basada en la transformada

de Fourier, consulte ABB Review Special Report

Instruments and Analytics, de junio de 2006,

páginas 46–60 y 76–79.

2 Interferencia de dos patrones de ondas idénticos: la distancia entre las fuentes determina si se produce interferencia constructiva b o destructiva c a lo largo del eje rojo. Las caras del cuadrado pequeño corresponde a un cuarto de longitud de onda.

a b c

3 Bajas cadencias de muestreo significan frecuencias que no siempre pueden identificarse sin ambigüedad.

señal original cadencia de muestro = 8 cadencia de muestro = 4

señal alias para una cadencia de muestro = 4

Fn =∑

f

k e−2πink/N

N-1

k=0

F (k) = ∫ ∞

−∞ f (x) e−2πikxdx


AquaMasterTM protege humedales para un gigante mineroLa compañía RWE toma muy en serio su responsabilidad de mantener los niveles de agua subterránea en los terrenos pantanosos que rodean las minas de lignito a cielo abierto en Alemania.

La compañía minera RWE Power utiliza contadores de agua electro-

magnéticos de ABB para ayudar a mantener los humedales y terrenos pantanosos con aguas subterráneas que rodean sus minas alemanas de carbón. Los contadores supervisan la cantidad de agua bombeada de vuelta a las reservas naturales desde las minas de lignito a cielo abierto de RWE. El bombeo permanente es nece-sario para controlar los niveles de agua subterránea en tres grandes minas. Con este fin, RWE ha adquirido recien-temente 25 instrumentos AquaMasterTM.

Antes, RWE utilizaba caudalímetros mecánicos para medir la cantidad de agua devuelta por bombeo a las zonas pantanosas. La necesidad de disponer de mediciones más preci-sas y de supervisar automáticamente los datos hizo de los caudalímetros electrónicos una propuesta atractiva. Sin embargo, muchos de los contado-res están en zonas adonde no llega la electricidad de la red y para RWE no era fácil encontrar una alternativa electrónica adecuada para los empla-zamientos.

Caudalímetro AquaMasterTM Preservar los niveles del agua subterránea y detectar las fugas de agua son dos importantes aplicaciones de AquaMasterTM, el último modelo de caudalímetro de ABB, equipado con transmisor de señales a distancia.




Caudalímetro AquaMasterTM

Localización de fugas de agua Durante los últimos años, la atención del mundo ha estado centrada en el calentamiento global del planeta, los gases de efecto invernadero y la con-servación de los preciosos recursos naturales. El agua limpia es uno de estos recursos y las importantes pér-didas observadas en casi todas las redes de suministro causan una grave preocupación.

Para responder expeditivamente a este reto y ayudar a los clientes a

preservar el agua potable, ABB ha desarrollado y comercializado un pro-ducto nuevo –revolucionario– para el

sector del agua. El nuevo caudalíme-tro perfeccionado, AquaMasterTM SMS proporciona valores de medición desde lugares remotos, por Internet, anunciando así una nueva era en la gestión de las fugas de agua.AquaMasterTM es un producto tecnoló-gicamente avanzado con característi-cas y aplicaciones únicas en el merca-do de la conservación y distribución del agua. Los últimos modelos AquaMasterTM han incorporado diversas opciones, como un sensor de presión integrado, capa-cidad de registro de datos y tecnología de radiotransmisión GSM SMS. La ca-pacidad de registro de datos es impor-tante, ya que permite grabar datos de caudal y presión en régimen normal cada 15 minutos, guardando en total tres meses de registro local de datos. Pero, además, y gracias a la conexión

digital entre la medición del caudal y el registrador de datos, estos modelos permiten registrar datos de alta resolu-ción a velocidades impensables con las soluciones actuales, algo mucho más importante de lo que parece.

Medición de caudales transitoriosUna solución tradicional de registrador de datos externo captura impulsos durante el intervalo de registro, pero las limitaciones de frecuencia superior del caudalímetro conllevan que sólo se pueda computar una cantidad limi-tada de impulsos durante dicho inter-valo de tiempo. Por consiguiente, con un contador con alto coeficiente de reducción no es infrecuente obtener errores de medición o ‘cuantificación’ en torno al 10 % o más, de modo que los datos están muy escalonados o ‘cuantificados’. AquaMasterTM, gracias

Así pues, puesto que la falta de dispo-nibilidad de electricidad de la red ya no es un problema, RWE ha optado por los caudalímetros electromagnéti-cos compactos COPA XE de ABB.

Las partículas abrasivas contenidas en el agua sin tratar de las minas atacan y desgastan los contadores mecánicos. Por eso, la compañía decidió probar en sus minas 11 unidades durante un período de nueve meses. Los resulta-dos ha sido tan satisfactorios que RWE ya ha encargado otros 35 instrumen-tos, de dimensiones DN50 a DN300.

AquaMasterTM y COPA XE son tan sólo dos ejemplos de la amplia gama de caudalímetros electromagnéticos de ABB para fluidos conductores, tales como agua, pastas, ácidos, tintes, jugos y emulsiones, incluidos fluidos con una conductividad tan baja como 0,5 µS/cm. Si usted desea más información puede visitar www.abb.com/instrumentation.

Bob Kingman

[email protected]

Los contadores AquaMasterTM de ABB han solucionado el problema. Equipa-dos con su propia batería, los caudalí-metros se pueden instalar en lugares donde no se dispone de suministro eléctrico.

Cuando los técnicos de mantenimien-to de RWE comprueban el fallo de un contador mecánico, lo sustituyen por un contador AquaMasterTM. Con una

precisión de ± 0,5 % sobre un rango de reducción de 1000 :1, los contado-res ofrecen, incluso con caudales muy bajos, mediciones más precisas que sus homólogos mecánicos, que sólo alcanzan una precisión de ± 2 %.

Además, ABB se ha convertido en el proveedor preferente de RWE Power de contadores para supervisar las estaciones de bombeo en las minas.


a su conexión digital directa con el registrador de datos, reduce a niveles insignificantes los errores provocados por la cuantificación. Además, en un segundo canal el sistema ofrece regis-tro de datos de alta resolución y alta velocidad durante un intervalo de has-ta 15 segundos, algo fundamental para capturar transitorios durante la verifi-cación por etapas de la red. Esta veri-ficación es una técnica arraigada en el campo de las redes de suministro de agua, empleada para localizar pérdidas de agua en un sistema de distribución zonal. Esto exige establecer zonas donde se pueda distribuir el agua a través de un único contador después de haber cerrado todas las fronteras y válvulas de circulación.

Gestión de fugas de aguaEl cierre de una válvula aísla una sec-ción específica de la zona. Una gran disminución del caudal indica que hay una fuga en la sección. La ventaja de AquaMasterTM en esta verificación por etapas se ve claramente comparando 1a , en un intervalo tradicional de re-gistro de 15 minutos, y 1b , captado con gran detalle desde el registro de un minuto del segundo canal. En esta prueba por etapas se cerró una válvula de una zona a las 02:30 y diez minutos después, a las 02:40, se cerró

una válvula en otra zona. Desde el registro cronológico de un minuto se pudo identificar claramente la zona que tenía una fuga importante por la súbita reducción del caudal y otra fuga, más pequeña, en la segunda zona. La magnitud de la fuga en las dos zonas es considerable, unos 2 m3/hr. La verificación por etapas con Aqua-MasterTM es mucho más sencilla, eco-nómica y rápida que con los métodos habituales. Ya no es necesaria la pre-sencia de un técnico cualificado pro-visto de registrador de datos de verifi-cación externa por etapas. Todo lo que hace falta es un procedimiento sencillo y una persona que cierre una válvula en momentos concretos acordados pre-viamente. Además, cualquier interrup-ción del suministro de agua se minimi-za, ya que para cerrar una válvula bas-tan unos pocos minutos. Durante la s emana siguiente se puede descargar y analizar el registrador de alta resolu-ción para identificar el origen de la fuga de agua. El uso de radiocomuni-cación para obtener los datos de los contadores mejora notablemente este proceso de verificación por etapas. Tradicionalmente, los datos se registran externamente en el punto de medición del caudal y se recuperan manualmen-te; una persona enviada al punto de medición descarga los datos o recupera

el registrador de datos completo, que cambia por otro. Recientemente los clientes han empezado a utilizar seña-les de radio para leer los contadores.

Modelo AquaMasterTM con equipo de radioLa última innovación de ABB consiste en equipar opcionalmente los conta-dores AquaMasterTM con la tecnología de radiocomunicación GSM SMS. En 2005, esta característica se amplió para usar mensajes de texto SMS y transmitir datos de caudal y presión. Los mensajes de texto SMS se envían automáticamente, por lo general una vez al día para ahorrar energía en los dispositivos alimentados por batería. En caso de fallo, por ejemplo si el contador está siendo manipulado, se envía una alarma por mensaje SMS. El contador AquaMasterTM también res-ponde a los mensajes que recibe, por ejemplo mensajes de cambio de confi-guración o peticiones de datos especí-ficos. El sistema almacena internamen-te los datos de hasta tres meses.La medición y registro del caudal y, opcionalmente, de la presión son sólo algunas de las funciones del sistema. Además, los datos recogidos se envían al ordenador o a los sistemas de infor-mación o de gestión de fugas del clien-te. Las conversaciones con los principa-les clientes de todo el mundo pusieron de manifiesto que existen dos grupos de clientes con requisitos específicos: 1) Clientes que disponen de infraes-

tructura y de un sistema bien esta-blecido de gestión del agua.

2) Clientes de zonas sin explotar, que aunque necesitan disponer de medi-ciones no tienen sistema de gestión interna para tratar los datos medidos.

Para abordar las necesidades de am-bos grupos de clientes, ABB proyectó una solución basada en entregar datos de contadores remotos con mensajes de texto SMS enviados prácticamente a cualquier base de datos, utilizando mecanismos de programación genera-lizados en la industria. AquaMasterTM SMS es un producto único en su clase, ya que los volúme-nes totales del registro índice del instrumento también se envían con mensajes de texto SMS.

Terry Mizzi

[email protected]


Caudalímetro AquaMasterTM

3

2

1

0

Fluj

o (m

3 /h)

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Pre

ssur

e (B

ar)

1 Leak Detection: Step testing – 15 min and 1 min b data logging Detección de fugas: prueba de fases, registro 15 min a y 1 min b

2.5

2

1.5

1

0.5

0

Fluj

o (m

3 /h)

5

4

3

2

1

0

Pre

sión

(Bar

)

tiempo (horas)

a

b 5

4

3

2

1

0


La lectura del periódico matutino durante el desayuno tiene larga tradición, pero a veces se oye que el periódico impreso está en decaden-cia. Afortunadamente, esta opinión no resiste el más mínimo examen. Aun-que algunos mercados del mundo están estancados, otros crecen verti-ginosamente. La automatización es

Los hacedores de noticiasDe proveedor de sistemas de automatización a integrador de sistemasSteve Kirk

cada día más importante para el proceso de impresión de alta tecnolo-gía, un campo en que ABB muestra el camino a seguir. Los avances de la automatización y la integración de sistemas garantizarán durante mu-chos años la posibilidad de leer el periódico mientras tomamos el café del desayuno.




Los hacedores de noticias

El periódico comercial existe desde principios del siglo XVII, aunque

algunos piensan hoy que las noticias impresas han pasado de moda. Otros afirman que el futuro de los periódi-cos no corre peligro mientras los or-denadores personales no sean muchí-simo más ligeros. Sin embargo, el he-cho es que la edición de periódicos es una industria de alta tecnología con un volumen de ventas de miles de mi-llones de dólares anuales y que las ti-radas crecen en algunos países, aun-que en otros sean prácticamente fijas. Pero incluso en los países con tiradas estancadas existe la tendencia a utili-zar más color en la publicidad, que impulsa el crecimiento de las inversio-nes en tecnología de impresión. A la vanguardia de la innovación tecnoló-gica en este campo está el Centro de Excelencia para la Impresión de ABB en Baden (Suiza).

Proceso de impresión de periódicosEl proceso de producción de periódi-cos está sometido a una presión de tiempo extrema. La producción ha de empezar lo más tarde posible (quizás en torno a las 11 de la noche) para poder incluir las noticias y resultados deportivos de última hora. Sin embar-go, los periódicos se han de entregar puntualmente, muy temprano, a la mañana siguiente. Una acería o una fábrica de calzado siempre puede vender la producción hecha unos días atrás, pero el periódico de ayer ya ha perdido todo su valor.

La figura 1 muestra el esquema gene-ral del proceso de producción de periódicos. El primer paso es definir

la estructura del periódico de acuerdo con las necesidades de los departa-mentos editoriales y de publicidad.

La redacción de un periódico suele estar situada en el centro de la ciu-dad, mientras que las instalaciones de producción se encuentran general-mente en las afueras. A pesar de esta separación, las dos entidades han de trabajar conjuntamente para combinar las aportaciones editoriales con el material publicitario y ensamblar los diseños de páginas completas y, final-mente, el periódico terminado. Los diseños de las páginas, generalmente en forma de un archivo PDF por pági-na, son transmitidos a la instalación de producción, donde pasan por un dispositivo RIP (procesador de imagen de trama), generándose archivos TIFF (es decir, mapas de bits) para las dife-

rentes separaciones de color. La im-presión en color se obtiene general-mente combinando los colores de proceso cyan, magenta, amarillo y ne-gro Cuadro 1 . Puesto que cada color se imprime por separado harán falta cua-tro separaciones para obtener una plancha de impresión para cada color. Estas se producen en un dispositivo conocido como filmadora.

Suministro de tintaLos datos TIFF son analizados para calcular la cantidad óptima de cober-tura de tinta para las diversas zonas de cada página. El sistema de gestión de impresión utiliza estos datos para calcular los parámetros adecuados del suministro de tinta en la imprenta. El sistema de gestión de impresión tam-bién conoce las imposiciones requeri-das1). El usuario selecciona la variante

Rotativa de periódicos con sistema de control de ABB en Singapore Press Holdings

Cuadro 1 Impresión offset

Casi todos los periódicos se imprimen con el procedimiento offset. Para producir imágenes a todo color es necesa-rio imprimir cuatro colores de proceso diferentes: cyan, magenta, amarillo y negro. En una prensa típica de periódi-cos, la bobina de papel, que puede tener una anchura de hasta 6 páginas, pasa por cuatro pares de elementos de impresión, un par para cada color de proceso. Las planchas de impresión se montan en los cilindros extremos que muestra el diagrama. En la plancha se plasma con una sustancia hidrófuga la imagen que se desea imprimir. Cuan-do gira el cilindro, la plancha se humedece con agua, que sólo se adhiere a las zonas sin imagen, y a continuación se aplica la tinta. Ésta sólo se adhiere en las zonas secas, que reproducen la imagen. Durante el giro del cilindro, la tinta se transfiere al cilindro de goma y produce una imagen invertida. El cilindro de goma sigue girando y transfiere la tinta al papel.

Para producir una imagen nítida, los diferentes colores han de estar ajustados con gran precisión. En el pasado, es-to se conseguía mediante engranajes y ejes, pero hoy en día casi todas las rotativas disponen de motores para ca-da elemento de impresión. Todos estos motores se sincronizan electrónicamente, otra técnica introducida por ABB.




preferida y el sistema de gestión de impresión obtiene los parámetros óptimos para los elementos ajustables en la imprenta (por ejemplo, registros o compensadores, elementos de con-trol de tensión de las bobinas de papel continuo) desde su base de datos, que contiene los valores que ya ha utilizado anteriormente. El sistema de gestión de la impresión también guarda en su memoria las curvas para el ajuste del suministro de tinta y agua, basado en la velocidad de im-presión. Tan pronto como el operador está dispuesto en la consola de con-trol de la imprenta para preparar la producción, los valores se envían a los controles de impresión y se confi-guran en la imprenta.

Alimentación de papelLa imprenta también necesita papel, por supuesto, que se manipula en pro-ceso aparte. El departamento de mate-rias primas registra las bobinas de pa-pel entregadas y las transfiere a la zo-na de almacenaje principal. Las bobi-nas se desembalan y preparan para su uso de acuerdo con los planes de pro-ducción para las 24 horas siguientes y son transferidas en el momento nece-sario a los portabobinas, la parte de la imprenta que hace correr el papel dentro de las unidades de impresión y cambia las bobinas a la máxima velo-cidad de producción (generalmente unos 12 m/s), pegando la nueva ban-da de papel continuo en la banda an-terior y cortando el resto de ésta. En trabajos mayores de impresión, el mo-vimiento de las bobinas de papel está totalmente automatizado por medio de vehículos de guiado automático (AGV, Automatic Guided Vehicles).

El tratamiento ulteriorDespués de la impresión, los pliegos impresos son transportados desde la imprenta a la zona de tratamiento ul-terior, conocida como sala de expedi-ción. Si se trata de un producto pre-impreso, que se publicará más tarde con un periódico, se almacena arro-llándolo en discos 2 . De no ser así, los ejemplares pasan por los tambores de encarte, máquinas en las cuales se insertan o encartan en los periódicos otros productos, que pueden ser su-plementos redaccionales, como ya se ha dicho más arriba, o encartes de ter-ceros, como folletos u otros materiales

publicitarios. Con ello termina el pro-ceso de confección de los periódicos, que luego se apilan, empaquetan y plastifican, se direccionan y se cargan en las camionetas de distribución.

ABB y la integración¿En qué fases de este proceso pode-mos encontrar a ABB? La respuesta es simple: en todas las fases. Original-mente, el centro ABB‘s Center of Ex-cellence for Printing era un suminis-trador de sistemas estándar de auto-matización que entregaba acciona-mientos y sistemas de control de rota-tivas y el sistema MPS Production

Cuadro 2 Historia pionera

ABB tiene una larga historia como empresa pionera en la industria de impresión de periódicos. Algunos de sus logros más desta-cados son los siguientes:1973: Primeros controladores programa- bles para prensas de impresión de periódicos1977: Planificación de la producción y preconfiguración de la rotativa por ordenador, por primera vez en el mundo1985: Primeras consolas de control por pantalla para una rotativa de periódicos1994: Primera rotativa sin ejes, con elementos de impresión gobernados individualmente


1 Esquema general del proceso de producción de periódicos

Estructura del producto

Contendido redaccional Publicidad

Composición Ensamblaje de páginas

RIPSeparaciones

Preparación de planchas

Planchas

Preparación a la impresión

ImpresiónGestión de la impresión

Datos de ajuste

Imposición de prensa

Librería deestructura de

productos

Valores zonales de tinta

Periódico impreso

Preajuste y control de la impresión Impresión

Suministro de papel

Almacén principal

Preparación Almacén intermedio

Postimpresión

Depósitotemporal

Encarte de terceros

Encarte Producto completo

Empaquetado Direccio-namiento

Carga Distribución



(Master Printing System), para gestionar la impresión

Cuadro 2 . Sin embargo, cuan-do los fabricantes de rotati-vas empezaron a suministrar accionamientos y, más tarde, los propios sistemas de con-trol de bajo nivel, ABB Prin-ting comenzó a diversificarse y evolucionó hasta conver-tirse en un verdadero pro-veedor de tecnología de in-formación (TI), que ofrece soluciones de software para gestionar el proceso comple-to de producción de periódi-cos. Paso a paso se fue am-pliando la serie de sistemas MPS con muchas nuevas aplicaciones Cuadro 3 .

Integración es la palabra clave en este contexto. Algunos proveedores sólo pueden ofrecer sistemas que soportan alguno de los subprocesos, pero ABB está en condiciones de proporcionar a sus clientes módulos de sistemas fuer-temente integrados para el proceso completo. Un ejemplo servirá para explicar las ventajas. Consideremos la integración de las tres aplicaciones de sistema MPS Production, MPS PageManager y MPS PlateWorkflow. MPS Production conoce las posibilidades de producción de la rotativa y comunica esta información a MPS PageManager, el sistema que garantiza que el usuario sólo pueda definir productos que efec-

tivamente pueden imprimirse. La inte-gración de MPS Production y MPS Pla-teWorkflow implica que MPS PlateWork-flow conoce automáticamente la impo-sición que se ha de utilizar y puede marcar las con la ubicación que han de tener en la rotativa. MPS PlateWork-flow también recibe los datos de los planes de producción y puede, por consiguiente, optimizar la producción de impresión basándose en las priori-dades de las distintas tareas.

Análogamente, la integración de MPS Production y MPS Roll Handling tam-bién permite planificar la producción. MPS Roll Handling conoce con antela-

ción qué bobinas serán nece-sarias para cada producción y puede garantizar que dichas bobinas estarán preparadas y disponibles sin necesidad de intervención manual. Los stocks de bobinas en el alma-cén principal también pueden gestionarse de acuerdo con los planes de producción a largo plazo. Una vez comple-tadas las tiradas se transfiere información de MPS Produc-tion a MPS Roll Handling. A continuación, este sistema ge-nera estadísticas relativas a las bobinas utilizadas para cada producto y elabora datos de evaluación de la calidad como, por ejemplo, el núme-ro de roturas de bobinas de

papel continuo por cada 1.000 km de papel de cada fabricante.

MPS Cockpit 3 permite optimizar la gestión y planificación global del pro-ceso completo de producción y no sólo de cada subproceso. Identifica y elimina los cuellos de botella entre subprocesos. El proceso de impresión se puede gobernar desde un sistema introduciendo una sola vez todos los datos fundamentales desde diversos puntos de la cadena de producción.

Victoria del pragmatismoUn juego completo de módulos fuerte-mente integrados producirá los mejores

Cuadro 3 Módulos de aplicaciones para el proceso de impresión

MPS PageManager: Para definir la estructura de los productos y el ensamblaje de páginas.

MPS PlateWorkflow: Para generar los datos RIP para las páginas y controlar la integración completa de las filmadoras de planchas en la planificación de páginas y en el sistema de gestión de produc-ción de la rotativa.

MPS Roll Handling: Para automatizar completamente el suministro de bobinas de papel, desde su recepción hasta su llegada a la rotativa.

MPS InsertManager: Para gestionar la venta, planificación, produc-ción, almacenaje y distribución precisa de encartes de prensa, es decir, para garantizar que a cada zona se asignen los encartes relevantes.

MPS Cockpit: Para gestionar todo el proceso de producción, inclusive todos los subprocesos.

MPS Insight: Una herramienta de seguimiento basada en un nave-gador que crea una panorámica completa del estado actual de producción, disponible en Intranet o Internet.

2 Preimpresiones depositadas en un disco rotatorio 3 Imagen en pantalla de MPS Cockpit con diferentes ediciones de un periódico (izquierda), contenido de páginas y color (derecha) y programación de la producción (abajo).




resultados pero es necesario que preva-lezca el pragmatismo. Pocos clientes desean sustituir de una vez todas las aplicaciones de sistemas de que dispo-nen, aunque sólo sea por razones fi-nancieras. Es necesario adaptar los mó-dulos existentes al concepto de integra-ción. El equipo técnico de ABB identifi-có muy pronto este requisito e incorpo-ró al diseño original la capacidad para integrar sistemas de terceros en la ga-ma de productos ABB. De este modo, la integración completa de sistemas se hizo asequible a muchos más clientes.Un ejemplo del flujo de tareas integra-das de ABB puede verse en la compa-ñía impresora Rossel (Bélgica), que ha inaugurado recientemente un centro de impresión completamente nuevo en Nivelles, muy cerca de Bruselas. Ros-sel quería conseguir el máximo nivel posible de integración y, por tanto, maximizar la eficiencia. ABB contribu-yó a hacer realidad esta visión. El flujo de tareas se ilustra en 4 .

Integración total en la compañía belga Rossel Rossel imprime diversos periódicos en sus instalaciones, entre ellos ‘Le Soir,’ de edición propia, ‘Vlan’, periódico gratuito independiente, y ‘La Capitale’, de Sud Presse. Rossel trabaja también para otros clientes a los que sirve otros productos. Por lo tanto, sus sistemas de software han de aceptar entradas de más de cua-tro centros editoriales distintos.Con el sistema MPS Cockpit se define

Los datos de planificación de la pro-ducción se transfieren automáticamen-te a MPS Production, que calcula la imposición de las y transfiere los da-tos al sistema MPS PlateWorkflow de ABB. Los datos se utilizan para con-trolar y optimizar el proceso completo de producción de planchas, inclusive las cuatro filmadoras. El contenido de las páginas se importa directamente desde las diversas oficinas editoriales; MPS PlateWorkflow calcula los valores requeridos para las zonas de tintado y los entrega a MPS Production para preconfigurar la rotativa.

MPS Production también transfiere los datos del plan de producción, los valores prefijados y las curvas de tinta y agua a la consola de Control MPS, donde quedan a disposición de los impresores que han de preparar la rotativa para la producción.El sistema FERAG de gestión de sala de expedición recibe desde MPS Coc-kpit los datos necesarios para planifi-car la producción. La venta de capaci-dad de encarte y el depósito de pro-ductos a encartar están soportados por el sistema MPS InsertManager, que también opera con MPS Cockpit.Cuando la producción está en marcha, los datos circulan por el sistema en sentido ascendente para que MPS Cock-pit y MPS Insight reciban permanente-mente los datos de seguimiento. MPS Insight visualiza el esquema general de la instalación con contadores de copias situados en varios puntos de la rotativa y de la sala de expedición.

Rossel es tan sólo una de las muchas compañías que se benefician del siste-ma integrado de flujos de tareas de ABB. La integración se ha convertido en una receta de éxito, no sólo para nuestros clientes, sino también para la propia compañía ABB.

Steve Kirk

ABB Schweiz AG - Printing Systems

Baden, Suiza

[email protected]

Nota1) Las imposiciones son las configuraciones de papel

y planchas necesarias para producir la secuencia

correcta de páginas.


el plan inicial a largo plazo, tanto pa-ra las áreas de impresión como para la sala de expedición. Generalmente, el tamaño del periódico lo determina la editorial el mismo día en que se ha de imprimir el producto. El sistema editorial Hermes, utilizado por Le Soir, está totalmente integrado con MPS Cockpit y MPS PageManager, los cua-les también están plenamente integra-dos entre sí. Para garantizar a los usuarios del sistema Hermes la posibi-lidad de definir productos imprimibles en las nuevas rotativas, el sistema Hermes se entrega con la biblioteca Product Structure Library de ABB, en la que se especifican todas las estruc-turas de productos permisibles. Los productos de otras editoriales se defi-nen directamente en la aplicación MPS PageManager.

Las tiradas se definen con un sistema distinto, el sistema de gestión de tira-das de Rossel, que transfiere automáti-camente los datos a MPS Cockpit. Este sistema contiene todos los datos de planificación requeridos por los sub-sistemas que manejan los distintos aspectos de la producción.

Los requisitos de impresión para las producciones posteriores se transfie-ren al sistema MPS Roll Handling, que controla los movimientos de los vehí-culos AGV y las bobinas desde la en-trada de los productos hasta la elimi-nación.

Departamentos

Le Soir

Hermes

Vlan SudPresse

otros

MPS CockpitMPS Page Manager MPS Insight

MPS Roll Handling MPS Control Console

MPS PlateWorkflow MPS Production FERAG

KBA Commander

MPS InsertManager

4 Flujo general de tareas en la compañía impresora Rossel de Bélgica

Gestión de la distribución

Gestión de la circulación


Editorial Board

Peter TerwieschCTO, Group R&D and Technology

Adam RoscoeCorporate Communications

Ron PopperGroup Editorial ServicesCorporate Communications

Friedrich PinnekampGroup R&D and Technology

Nils LefflerChief [email protected]

EditorialABB Schweiz AGCorporate ResearchABB Review/REVCH-5405 Baden-DättwilSuiza

La Revista ABB se publica cuatro veces al año en inglés, francés, alemán, español, chino y ruso.La reproducción o reimpresión parcial está permitida a condición de citar la fuente. La reimpresión completa precisa del acuerdo por escrito del editor. Revista ABB es una publicación gratuita para todos los interesados en la tecnología y objetivos de ABB y para aquellas perso-nas que ocupan puestos directivos y nece-sitan estar informados sobre los últimos avances de la tecnología. Si usted desea una suscripción gratuita puede ponerse en contacto con la representación ABB más próxima o directamente con la editorial.

Editor © 2006ABB Ltd, Zurich/Suiza

ImpresiónVorarlberger Verlagsanstalt AGAT-6850 Dornbirn/Austria

DesignDAVILLA Werbeagentur GmbHAT-6900 Bregenz/Austria

TraducciónBrugos ÜbersetzungenBern, [email protected]

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ISSN: 1013-3119


Preview 4/2006

Año tras año, las innovaciones tecno-lógicas se integran en nuevos o no tan nuevos productos, mejorando sus características. No es fácil estimar el valor potencial de estos productos para nuestros clientes y para la com-petitividad de ABB, pero el equipo encargado de gestionar la tecnología y las innovaciones de nuestra compañía afronta este reto cada año con gran energía. El resultado es una lista de las mejores innovaciones, a las que dedi-caremos el número 4/2006 de Revista ABB. Varios artículos breves estarán dedicados a las mejores innovaciones de 2006; algunas innovaciones selec-cionadas serán tratadas detalladamente en artículos de mayor longitud.

Presentaremos varias aplicaciones de un innovador y flexible concepto que permite fabricar muchos productos

distintos en una sola línea. También se discuten nuevas soluciones para una cooperación segura y armoniosa entre los robots y los humanos.

Una sección especial, dedicada a la medición y control avanzados del color en la industria papelera, expone las complejidades de la medición on-line del color, en tiempo real y en difíciles condiciones ambientales. Un algoritmo creativo de control optimiza el uso de pigmentos aplicando el control multivariable en el sistema de formación de los mismos. En el artículo describimos en detalle este algoritmo.

Las redes autorreparadoras son muy importantes en numerosas aplicacio-nes. Revista ABB estudia el uso de esta tecnología en el control de redes eléctricas.

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