INGENIERIA DE DETALLE MEMORIA SISTEMA DE CONTROL E INSTRUMENTACION

Transcripción

1 AGUAS CHAÑAR S.A. SUMINISTRO, MONTAJE Y OPERACION INICIAL PLANTA DE OSMOSIS INVERSA PLACILLA SIERRALTA, COPIAPO INGENIERIA DE DETALLE MEMORIA SISTEMA DE CONTROL E INSTRUMENTACION Emitido para Construcción 0 21/11/2011 OR JF Emitido para revisión B 22/08/2011 OR JF Revisión Interna A 20/07/2011 OR JF Emitido para Revisión Fecha Preparó Revisó Cliente: Documento Nº 1401-ID-0-MEM-ELE-01 Proyecto Hidrosan Nº 1401

2 ÍNDICE 1. ASPECTOS GENERALES INTRODUCCIÓN ARQUITECTURA DE PLC SISTEMA SCADA DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS Sistema de Bombeo Agua Cruda (P-001/P-002/P-003/P-004) Sistema de Bombeo de Alimentacion a la Osmosis (P-051/P-052/P-0053) Sistema de Bombeo de agua Osmosada (P-601/P-602/P-603/P-604) Dosificación de Coagulante Filtración Sobre Arena Filtros de Cartuchos Dosificación de Antiescalante Monitoreo de la calidad del agua de ingreso a la osmosis RACK DE OSMOSIS Dosificacion de alcalinizante Mezcla de Agua y envio a la red Monitoreo de la calidad del agua tratada Sistema de limpieza de membranas (CIP)... 7

3 SUMINISTRO, MONTAJE Y OPERACION INICIAL PLANTA DE OSMOSIS INVERSA PLACILLA SIERRALTA, COPIAPO INGENIERIA DE DETALLE MEMORIA SISTEMA DE CONTROL E INSTRUMENTACION 1. ASPECTOS GENERALES 1.1 INTRODUCCIÓN La presente Memoria describe el sistema de control automático a implementar en las obras relacionadas con al proyecto SUMINISTRO, MONTAJE Y OPERACIÓN INICIAL PLANTA DE OSMOSIS INVERSA PLACILLA-SIERRA ALTA, COPIAPO, Comuna de Copiapó, perteneciente a la empresa Aguas Chañar S.A. Para los sistemas se consideran acciones con el sistema de Control Automático constituido por un Autómata Programable (PLC) y una Interfaz Hombre Máquina (HMI), además operaciones Manuales básicas para dar inicio a algunas acciones complementarias. Se considera además un SCADA, basado en dos computadores. 2. ARQUITECTURA DE PLC Para las operaciones automáticas se ha proyectado un PLC Marca Telemecanique con plataforma Modicon TSX Momentum y HMI Telemecanique modelo XBT-GT63 de 12,1 touchscreen en colores, equipos que se ubicarán en el tablero TCI, de control e instrumentación, el se ubicará en la sala de tableros. Todos ellos consideran las tarjetas de entradas y salidas, discretas y análogas necesarias para las distintas señales involucradas en los equipos. Se incluye las tarjetas de comunicaciones necesarias para los sistemas SCADA y Telemetría (proyectada por el mandante). 3. SISTEMA SCADA Para propósitos de despliegue de información y accionamiento de equipos se instalará y configurará un sistema SCADA en el interior de la planta. El sistema estará basado en los siguientes componentes: Licencia Intouch v9.5 tipo Run Time con drivers y TAG. Licencia Wonderware Historian con 500 Tags v9.0. ActiveFactory Per Device, v9.2. 1

4 WW Basic CAL-Single License with MS SQL Server CA. 3 4 Aplicación construida con software de desarrollo Intouch v9.5 para operar en dos PC. CD InTouch Runtime v9.5 Dos computadores de las siguientes características: - Procesador Intel Pentium Core 2 Dúo E GHz. - Memoria RAM 2GB. - Disco duro 320GB. - Grabador de DVD 22X - Teclado y Mouse. - Sonido/Red. - Monitor color LCD 22 - Windows XP SP3. Impresora Laser Monocromo HP, mod. LASERJET P1006, res. máx DPI, hasta 16 PPM. 4. DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS 4.1 Sistema de Bombeo Agua Cruda (P-001/P-002/P-003/P-004) El sistema de bombeo consta de cuatro bombas de agua cruda (P-001/ P-002/ P-003/ P-004) y una quinta considerada a futuro. Las bombas serán accionadas por variadores de frecuencia, de tal forma que la entrega de agua es en forma continua. 4.2 Sistema de Bombeo de Alimentacion a la Osmosis (P-051/P-052/P-0053) El sistema de bombeo consta de tres bombas de alta presión (P-051/ P-052/ P-053) y una cuarta considerada a futuro. Las bombas serán accionadas por variadores de frecuencia para adaptar el consumo de energía a las condiciones reales de temperatura del agua y grado de atascamiento de las membranas. Estarán equipadas con sus correspondientes manómetros, válvulas de aislación en aspiración y descarga tipo mariposa y válvula de retención. Se ha considerado la instalación de interruptores de presión en la aspiración de cada unidad destinados a prevenir problemas en la operación. El funcionamiento de las bombas ha sido enclavado con la dosificación de reactivos de acondicionamiento del agua de alimentación (antiescalante). 2

5 4.3 Sistema de Bombeo de agua Osmosada (P-601/P-602/P-603/P-604) El sistema de bombeo consta de cuatro bombas de agua osmosada (P-601/ P-602/ P- 603/P-604) y una quinta considerada a futuro. Las bombas serán accionadas por variadores de frecuencia para adaptar el consumo de energía a las condiciones reales de presión y caudal de demanda. 4.4 Dosificación de Coagulante La dosificación será proporcional al caudal de agua cruda circulante, y su control será realizado automáticamente con bomba dosificadora de caudal variable con motor de velocidad variable. El sistema de aporte de coagulante consta de: Un tanque de almacenaje, con indicación de nivel, alarma de bajo nivel. Una bomba de carga de reactivo. Dos bombas dosificadoras, de caudal variable. 3

6 4.5 Filtración Sobre Arena El sistema será de operación manual. Cada filtro estará provisto de un caudalímetro con contacto de bajo caudal que disparará la correspondiente alarma que determina la necesidad de limpieza o retrolavado. Se contará con un medidor-transmisor de presión diferencial de los lechos filtrantes. Estarán equipados de medidores de caudal con contacto eléctrico por bajo caudal en la entrada de cada filtro, un medidor - transmisor de presión diferencial único para toda la batería y manómetros de entrada y de salida también únicos para toda la batería. Lavado de los filtros La operación será manual, para lo cual se han previsto botoneras partir-parar, junto a los filtros, para el soplador y la bomba de lavado; para la operación de estos equipos se cuenta con selector habilitado-deshabilitado en tablero eléctrico. Se ha previsto la indicación local y regulación manual del caudal de lavado. 4.6 Filtros de Cartuchos Los filtros contarán con un medidor de presión diferencial con contacto eléctrico de alta presión diferencial común para todos. El sistema de control por PLC considerará esta variable para el monitoreo del sistema. 4.7 Dosificación de Antiescalante La dosificación de este elemento será proporcional al caudal de agua de alimentación que ingresa a los racks, y su control será realizado automáticamente con bomba dosificadora de caudal variable con motor de velocidad variable. El sistema de aporte de antiescalante consta de: Dos tanques de dosificación, con indicación de nivel, alarma de bajo nivel. Cuatro bombas dosificadoras, de caudal variable por variación de frecuencia y control automático para dosificación proporcional al caudal de agua de alimentación, contacto y alarma por falta de dosificación. 4

7 4.8 Monitoreo de la calidad del agua de ingreso a la osmosis Se realizará el monitoreo continuo de la calidad del agua filtrada a la salida de los filtros a cartucho, previo al ingreso a la etapa de ósmosis, monitoreando las siguientes variables: Conductividad: se contará con un instrumento de medición y transmisión de conductividad de agua filtrada hacia PLC. ph: se contará con un instrumento de medición y transmisión de ph de agua filtrada hacia PLC. Presión: se contará con un instrumento de medición y transmisión de presión disponible de agua filtrada de alimentación en la aspiración de las bombas de alta presión cuyo valor se lleva a PLC. Temperatura: se contará con un instrumento de medición y transmisión de temperatura de agua filtrada, cuyo valor se lleva a PLC. 4.9 RACK DE OSMOSIS El diseño considera tres Racks de nanofiltración y un cuarto en el futuro. Los Racks contarán con válvulas de entrada y salida (alimentación, permeado y rechazo) de operación automática, con actuadores on-off. En el colector de permeado de cada rack se colocará una válvula automática para la eliminación al desagüe de aquellas fracciones de la producción que están fuera de especificación. Las operaciones de desplazamiento o flushing de los Racks serán de modo automático, con agua osmosada y/o filtrada. Las válvulas de entrada y salida de desplazamiento (alimentación, permeado y rechazo) de los Racks serán de operación automática, con actuadores on-off. El caudal de producción de primera etapa será ajustado por una válvula reguladora de caudal de ajuste manual, ubicada en la tubería de salida de permeado de primera etapa. El caudal de rechazo será controlado por una válvula controladora de caudal de funcionamiento automático. Cada rack contará con la instrumentación suficiente como para controlar la producción y el estado de las membranas. Así cada uno de los Racks contará con los siguientes instrumentos de medición y control: Medición - transmisión de Temperatura antes de la aspiración de las bombas Medición transmisión de Presión de alimentación a cada rack. Medición transmisión de caudal de producción de cada rack. Indicación local de caudal de permeado de primera etapa para cada rack Medición transmisión de caudal de rechazo de cada rack. 5

8 Medición transmisión de Presión diferencial de primera etapa para cada rack Medición transmisión de Presión diferencial de segunda etapa para cada rack Válvula de control automático del caudal de rechazo de cada rack Válvula de ajuste manual del caudal de producción de permeado de primera etapa para cada rack Medición transmisión de Conductividad de permeado de cada rack. Los caudalímetros magnéticos tendrán la capacidad de totalizar el flujo Dosificación de alcalinizante La dosificación de este elemento será proporcional al caudal de agua osmosada circulante, y su control será realizado automáticamente con bomba dosificadora de caudal variable con motor de velocidad variable. El sistema permitirá también alternativamente ajustar en forma automática la dosis de soda cáustica en función del ph resultante luego de la inyección. El sistema de aporte de coagulante consta de: Un tanque de almacenaje, con indicación de nivel, alarma de bajo nivel. Una bomba de carga de reactivo comercial. Dos bombas dosificadoras, de caudal variable por variación de frecuencia y control automático para dosificación proporcional al caudal de agua cruda, con alarma por falta de dosificación. Un medidor transmisor de ph Mezcla de Agua y envío a la red El agua osmosada se mezclará con una corriente de agua cruda sin tratar, para producir la mezcla con la calidad de agua objetivo. La proporción de mezcla será fijada en función de las calidades reales de cada corriente y ajustada durante la puesta en marcha. 6

9 El operador podrá modificar a voluntad la proporción de la mezcla y el sistema está previsto para que mantenga en forma automática la relación de mezcla prefijada. La fracción de agua cruda que debe incorporarse a la mezcla será controlada en forma proporcional al caudal de agua osmosada producida. Para ello se dispondrá de: Medición transmisión de caudal de agua osmosada en la línea de impulsión de agua osmosada, valor llevado a PLC. Medición transmisión de presión de agua osmosada en la línea de impulsión de agua osmosada, valor llevado a PLC. Variadores de frecuencia para las bombas de agua osmosada, controlado por PLC. Medición transmisión de caudal en la línea de agua cruda para mezcla, valor llevado a PLC. Válvula de control en la línea de agua cruda para mezcla Monitoreo de la calidad del agua tratada El agua tratada resultante de la mezcla de agua osmosada y agua cruda será monitoreada en forma permanente en los siguientes parámetros: Conductividad: se contará con un instrumento de medición y transmisión de conductividad de agua tratada hacia PLC. ph: se contará con un instrumento de medición y transmisión de ph de agua tratada, hacia PLC Sistema de limpieza de membranas (CIP) El sistema consta de un estanque de preparación de la solución, dotado de una cinta calefactora (RC-701), un agitador (A-701) y un sensor de temperatura (TT-701). El control de la temperatura del contenido lo realiza el PLC utilizando los elementos indicados. Además, el fluido de limpieza dentro del estanque es inyectado por medio de dos bombas (P701/P702) a través de las membranas y recuperarlo en el tanque de lavado para permitir su recirculación. El sistema de control sobre el equipo será del tipo manual-automático. La condición Desde el punto de vista de control automático el (los) equipo es (son) comandado por el PLC considerando las señales de estado del sistema. 7