- SISingeniería, PLC de seguridad y verificación SIL según IEC 61511
- 1.500señales de E/S en el conjunto del proyecto
- 410-5Hcontroladores Siemens redundantes (S7-400H)
- V8.1Siemens PCS 7 con Safety Matrix
Eliminación de KHI y recuperación de destilado
La unidad 110 de la planta de tratamiento de agua de Ras Laffan (Qatar) trata las aguas residuales con inhibidores cinéticos de hidratos (KHI) de las instalaciones de gas de Dolphin Energy. Por evaporación, separa un destilado libre de KHI, que se recupera, y una corriente concentrada que se gestiona aparte.
Entre 2016 y 2018, dentro del proyecto de gestión de aguas industriales de HPD Process Engineering (grupo Veolia), MIESA se encargó de la automatización de la unidad y de su sistema instrumentado de seguridad (SIS):
- Ingeniería eléctrica básica y de detalle de hardware
- Ingeniería básica y de detalle de software
- Automatización integrada en los niveles 0, 1 y 2
- Diseño e ingeniería del SIS y verificación SIL
- Suministro de los equipos de control, del PLC de seguridad y de los pupitres
- Instalación eléctrica de baja tensión e instalación de instrumentación
- Puesta en marcha en destino y formación
Los sensores de campo, los elementos finales y la validación final del SIS no formaron parte del alcance de MIESA.
Sistema instrumentado de seguridad
El SIS lleva la unidad a una situación segura cuando el proceso sale de sus límites, de forma independiente del control normal. MIESA diseñó su ingeniería, suministró el PLC de seguridad, lo programó, lo instaló y lo puso en marcha. El hardware incluye entradas y salidas digitales y analógicas de seguridad, aisladores de señal y relés.
La lógica de seguridad se desarrolló con SIMATIC S7 F Systems, integrada en el entorno PCS 7. Las relaciones causa-efecto se configuraron con SIMATIC Safety Matrix: Safety Matrix Tool en la estación de ingeniería para definirlas y Safety Matrix Viewer en la de operación, para que el operador vea qué causa ha provocado cada actuación. Las secuencias del proceso se siguen con PCS 7 SFC Visualization.
Verificación SIL según IEC 61511
La verificación SIL comprueba que el diseño de cada función instrumentada de seguridad (SIF) puede alcanzar el nivel de integridad que se le exige. MIESA la planteó según IEC 61511, con criterios de IEC 61508 y de VDI/VDE 2180-4, a partir de la especificación de requisitos de seguridad (SRS), la relación de funciones con su SIL requerido, las votaciones de sensores y elementos finales, la documentación de arquitecturas y los datos de fiabilidad de los componentes. El método contempla:
- Identificación de cada SIF y de su arquitectura: sensores, sistema lógico y elementos finales
- Restricciones de arquitectura y tolerancia a fallos de hardware (HFT)
- Cálculo de la probabilidad de fallo bajo demanda (PFD) con diagramas de bloques de fiabilidad, por canal, por subsistema y para la función completa
- Intervalos de las pruebas periódicas y fallos de causa común en las configuraciones redundantes
- Comparación del SIL alcanzable de cada función con el requerido
Esta verificación pertenece a la fase de diseño y es distinta de la validación del SIS ya instalado.
Control con Siemens PCS 7 y controladores redundantes
El sistema de control es Siemens SIMATIC PCS 7 V8.1 SP1, con controladores CPU 410-5H de la familia S7-400H en configuración redundante y ocho estaciones de periferia ET 200M con módulos estándar y de seguridad (F-DI, F-DO y F-AI). Se completa con una estación de ingeniería, una estación de operación independiente (OS Single Station) y un portátil de ingeniería y mantenimiento.
La redundancia de los controladores mejora la disponibilidad del control; el nivel de integridad de cada función de seguridad, en cambio, depende de su diseño y de su verificación SIL.
Comunicaciones, instalación y puesta en marcha
El sistema de control se comunica por Modbus TCP con los equipos Bently Nevada a través de los procesadores de comunicaciones de los racks de controladores, con conexión redundante (Modbus TCP redundante y S7 REDCONNECT).
MIESA realizó además la instalación eléctrica de baja tensión y la de instrumentación, puso en marcha el sistema en Ras Laffan e impartió la formación.
¿Necesita ingeniería de SIS o automatización con PCS 7?
Si su planta necesita un sistema instrumentado de seguridad, la verificación SIL de sus funciones o un sistema de control Siemens PCS 7, cuéntenos el proyecto.