Control electrónico de corriente en aguas profundas
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Desde hace más de 140 años, MENCK GmbH, con sede social en Kaltenkirchen, fabrica calderas, güinches y martinetes hincadores para la insdustria marítima. Sus productos perfeccionados continuamente se emplean en proyectos de petróleo, gas y de parques solares, así como para la construcción de puentes y puertos. Para lograr mayor funcionalidad y una seguridad más elevada del martinete hidráulico MHU, la empresa ha modernizado su control. Ya que el martinete hidráulico se emplea a unas profundidades de 1800 a 3000 metros bajo el agua, los requisitos del ordenador de control, su encapsulamiento en un recipiente estanco y el cableado resultaron particularmente exigentes. El ordenador de control del martinete hincador y del Powerpack hidráulico del sistema de aguas profundas constituyen la MUX Box. Esta se comunica mediante DLS con el ordenador de manejo basado en PC e intercambia por ejemplo el diagrama de proceso. Además, debe garantizarse que las electroválvulas para controlar el sistema hidráulico trabajen eficazmente y que una entrada de agua no provoque un fallo total. En colaboración con las empresas Friedrich Lütze GmbH y Systemhaus ESD electronic system design se pudo encontrar una solución no convencional al cometido.
El nuevo control simplifica el montaje
El nuevo ordenador de control de ESD, antes un procesador 68000 en el sistema de VMEbus, consta ahora de PowerPC en el bus CompactPCI y el protocolo de comunicaciones CANopen. Varias interfaces RS485 han sido sustituidas por líneas DSL redundantes (en total hasta 5 Mbit/s). El ordenador tiene ocho interfaces seriales, así como E/S de CBX de CANopen para 32 entradas analógicas, que integran dispositivos como la brújula, el sensor de presión en la profundidad y el sensor de aceleración (gyro). Además, se pudieron instalar 16 entradas de PT100 para captar la conductividad y diversas temperaturas, mediante los retornos respecto a la penetración del agua, la presión del agua, la temperatura del aceite o la proporción de agua en el aceite. Asimismo, el control dispone de 64 entradas y salidas digitales, y también dos interfaces de Ethernet. Este ordenador extremadamente compacto forma parte del sistema de control y supervisión MHC 21 y ha sido integrado directamente en la MUX-Box, que a su vez está instalada directamente en el martinete. Gracias a esta disposición, se precisa un solo cable con líneas de tensión y DSL, así como el suminitro de aire para el funcionamiento en la profundidad.
Relé electrónico de estado sólido con protección integrada ante sobrecargas y cortocircuitos
En relación con la nueva construcción del ordenador de control, las electroválvulas del martinete hidráulico se pueden conectar en el futuro mediante relés electrónicos. Además, los responsables de MENCK exigieron una medición de corriente integrada para poder comprobar el flujo de corriente a través de las bobinas de la válvula. Aparte de esto, los circuitos de corriente deben tenderse de forma redundante. Las causas de estas exigencias son los elevados costes en el mar, si el equipo debe recogerse debido a un defecto en la cubierta del barco especial. Rainer Kropft, ingeniero eléctrico de MENCK explica: "En caso de importes diarios superiores a los 500000 dólares para el barco, cuenta cada minuto que un equipo no está listo para operar". El sistema de supervisión de corriente inteligente LOCC-Box de LÜTZE ya dispone de las características más importantes. Los módulos ofrecen la protección eficaz de los circuitos de 24V CC hasta 10 A. El rango de corriente se puede ajustar en pasos de 1A, así como también la selección de la característica (de acción rápida, semiretardada y lenta 1, 2 y 3). El componente adicional GW (puerta de enlace) a LOCC-Box permite la comunicación con el control mediante CANopen. Además, el sistema modular permite su ampliación en cualquier momento. Para esta aplicación, LÜTZE ha desarrollado un firmware especial que permite al sistema de LOCC-Box actuar como un disyuntor protegido por fusible (relé de estado sólido) y a la función de fusible ser reversible. "Hemos perseguido diversas soluciones, y la adaptación del firmware resultó ser la más próxima y también la más económica", explica Klaus Wünschirs, gestor del mercado del producto del departamento de automatización de LÜTZE. MENCK desarrolló el concepto de seguridad para ello. Este tiene en cuenta la construcción redundante con ocho módulos de red de LOCC-Box en una puerta de enlace a LOCC-Box, así como amplificadores separadores Namur en el circuito de señal de los interruptores de proximidad, que están instalados junto a una unidad enchufable de 3U de la MUX-Box.
Seguridad de funcionamiento mediante Condition Monitoring
Para conocer en todo momento el estado del módulo y de las electroválvulas, ESD ha desarrollado empleando la puerta de enlace a LOCC-Box de red y un CAN-Bridge, una aplicación específica para el cliente, que adopta las funciones de Condition Monitoring. La puerta de enlace opera a la vez como maestro de LOCC-Box y se comunica mediante el LOCCbus basado en LIN (red de interconexión local). De este modo, se pueden consultar los valores de la corriente y la tensión de cada red de LOCC-Box desde el puesto de mando y llevarse a cabo un diagnóstico exhaustivo con el estado del módulo consultado. Además, el usuario puede cerrar el circuito defectuoso en caso de cortocircuito o sobreintensidad de corriente desde el puesto de mando y desactivar de nuevo los estados del módulo "cortocircuito" o "activado". Si por ejemplo una conexión dejase de funcionar debido a la penetración de agua, el módulo de red de LOCC-Box redundante se encarga del funcionamiento y se puede seguir trabajando sin demora. Los circuitos individuales con los valores de la corriente y la tensión registrados permiten los retornos al estado técnico de los consumidores conectados, de modo que se pueden preparar a tiempo las medidas correspondientes para evitar un fallo del funcionamiento en la profundidad.
En resumen:
El concepto de la protección reversible de la línea resulta interesante especialmente para sistemas de profundidad marinas (perforación petrolera, cimientos en profundidades marinas). Los relés de estado sólido electrónicos no están sometidos a ningún desgaste mecánico, de modo que durante su vida útil pueden realizar básicamente más procesos de conexión. Basándose en el sistema de supervisión de corriente inteligente, LOCC-Box, de LÜTZE, ESD desarrolló una aplicación específica para el cliente, que también prevé funciones de Condition Monitoring. Con el firmware de LÜTZE, LOCC-Box actúa como un disyuntor de 10 A protegido por fusible.