Recorridos hacia la innovación · La fuerza motriz que hay detrás de una innovación galardonada aparece en los titulares del sector del papel. Impulsados por la innovación 16

Avances de 2009 en innovaciónpágina 6

Desertec: energía limpia del sol del Saharapágina 16

Comunicaciones fieldbus inalámbricaspágina 27

Recorridos hacia la innovación

4 / 2009

La revista técnica corporativa del Grupo ABB

www.abb.com/abbreview

Revista ABB

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El desarrollo de un nuevo producto desde la idea inicial a la entrega al destinatario suele ser un camino largo y complejo que exige la adopción de las decisiones y perspectivas correctas en cada recodo. La finalización con éxito puede a veces depender de la conver-gencia oportuna de distintos factores, como disponer de las tecnologías, las condiciones de mercado y los aspectos económicos, ecológi-cos y sociales apropiados. Este número de la Revista ABB, Recorridos hacia la innovación, presenta alguno de los mayores éxitos de los laboratorios y centros de investigación de ABB en 2009.

3Revista ABB 4/2009

Editorial

Suele decirse que la genialidad es un 99% sudor y un 1% innovación. Con la exhibición de algunos avances seleccio-nados en este número de la Revista ABB correspondiente a finales del presente año, estamos reconociendo la dedica-ción y resolución de los científicos e ingenieros de la empresa, aunque somos conscientes de que una presenta-ción tan breve como ésta del producto final no suele hacer justicia al desarrollo real del trabajo que hay detrás. De modo que parece oportuno que, además de celebrar algu-nos hitos en la innovación alcanzados durante el año, la Revista ABB informe también de que uno de estos proyec-tos ha recibido una prestigiosa distinción. Los investigado-res de ABB recibieron el Premio Marcus Wallenberg por su trabajo en el ámbito de los accionamientos directos. Los motores de imanes permanentes pueden (en determinadas aplicaciones) suministrar la velocidad y el par necesarios directamente a la carga, lo que permite eliminar la caja de engranajes intermedia. Esto reduce el espacio de instala-ción necesario al tiempo que aumenta la fiabilidad y la efi-ciencia.

Otra área de la que se ocupa este número de la Revista ABB es la energía solar. El principio subyacente no es nuevo en absoluto: de hecho, el efecto fotovoltaico lo descubrió A. E. Becquerel ya en 1839 y precede en varias décadas al uso comercial de la electricidad. No obstante, hasta la década de 1950 el efecto no dejó de ser una mera curiosidad. Tras décadas de progreso en los precios y la eficiencia, la tecnología avanza ahora en dirección a la paridad de precio –el punto en el que el coste por kilova-tio-hora se ajusta al de la generación de energía conven-cional, al menos en situaciones ventajosas. Aunque ABB no se dedica directamente a la fabricación de células foto-voltaicas, suministra muchos de los equipos auxiliares para control, protección y conexión a la red. El nuevo inversor PVS 800 suple las elevadas demandas de eficiencia, fiabili-dad y seguridad que necesitan las células fotovoltaicas para constituir una propuesta económicamente viable.

Desde una perspectiva a más largo plazo, la Revista ABB examina la Iniciativa Industrial Desertec, un plan ambi-cioso para la construcción de grandes centrales de energía solar en el Sáhara y Oriente Medio, y su vinculación con Europa mediante superautopistas de electricidad que cubri-rían el 15% de la demanda europea en 2050. Y puesto que el 90% de la población del mundo vive a una distancia de 3.000 km de algún desierto –una distancia para la que se

considera viable el transporte económico de energía– el concepto puede aplicarse a otras áreas.

En relación con la productividad industrial, la Revista ABB presenta dos robots nuevos. El IRB 2600 establece nuevos criterios de referencia por lo que respecta a su área de tra-bajo y protección de acceso, mientras que el IRB 120, más pequeño, alcanza cotas de compacidad sin precedentes. Un transmisor WirlessHART™ permite la remodelación de dispo-sitivos de bus de campo instalados a través de la conexión a una interfaz estándar, mientras que un calibre óptico abre nuevas puertas a la medición de las superficies del papel.

Sobre la base de los desarrollos fundamentales que ha emprendido ABB para integrar aún más los procesos y los sistemas de automatización de subestaciones, la empresa concluye en la actualidad un importante proyecto de inte-gración en una refinería utilizando el sistema Extended Automation System 800xA y la norma IEC 61850.

A la cuestión del transporte se dedican dos historias mari-nas: una de ellas presenta el nuevo sistema de propulsión Azipod® XO, y la otra propone una solución de supervisión para mejorar el mantenimiento y la fiabilidad. Esta sección se remata con un informe sobre los transformadores de tracción de ABB para los trenes de alta velocidad.

En el ámbito de la conectividad, la Revista ABB examina el módulo X-Plug, del que se prevé que acabe con los problemas del cableado de los armarios de control de apa-ramenta de media tensión. Como forma de conectividad diferente, aunque de igual importancia, presentamos la pla-taforma web de ABB, que concede a los clientes acceso instantáneo a la información que desean.

Espero que al poner de relieve estos resultados de los pro-cesos de innovación y desarrollo de ABB, reforcemos su repercusión e inspiremos al lector para que los aproveche de la mejor manera posible.

Que disfruten de su lectura.

Peter TerwieschDirector general de tecnologíaABB Ltd.

Innovación de las tecnologías del futuro

4 Revista ABB 4/2009

Revista ABB 4/2009 Recorridos hacia la innovación

Ìndice

Premios e innovaciones

6Un 2009 innovadorPara celebrar el poder de la innovación, la Revista ABB examina 12 grandes ideas que se han hecho realidad en 2009.

12Sin engranajesLa fuerza motriz que hay detrás de una innovación galardonada aparece en los titulares del sector del papel.

Impulsados por la innovación

16Una energía nueva bajo el solNo cabe duda de que la luz del sol no escasea en los desiertos del mundo . . . Ahora bien, ¿a quién se le ha ocurrido exportarla? La generación de energía solar y las superautopistas de electricidad podrían convertirse en la fuente de energía futura para el mundo.

22De la luz a la energíaLas instalaciones fotovoltaicas ya pueden conectarse a la red. El inversor solar PVS 800 de ABB está ayudando a conectar estas instalaciones a la red y a los sistemas de control.

25Sometidos a presiónMedia legua en las profundidades submarinas y único en su clase: ABB presenta un transformador para el fondo del océano.

Innovación en la producción

27Liberación de la información inutilizadaMantenerse conectado no siempre ha resultado fácil, pero los dispositivos de bus de campo inutilizados pueden ahora adoptar HART gracias al nuevo trasmisor WirlessHART™ de ABB.

33 La innovación en acciónEl sector del papel pasa página: un producto del pasado que recobra fuerzas a partir de un innovador sensor óptico.

39Hábil y articuladoInspirado en la forma del brazo humano y optimizado para manejar componentes pequeños, el IRB 120, junto con su compañero el controlador IRC5 Compact, echa una mano en la producción.

42Un robot de mayor alcanceEl nuevo IRB 2600 tiene mayor campo de acción para satisfacer las necesidades de los clientes, y bate récords de velocidad, precisión, compactibilidad y flexibilidad de montaje.

47Integración perfectaPerfeccionando lo perfecto: el sistema 800xA con IEC 61850 integra la automatización de los sistemas de control de proceso y de gestión de la energía.

Revista ABB 4/2009

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Innovación en marcha

53Control de cruceroEl sistema de gestión del estado de la propulsión (PCMS) de ABB significa que los buques de crucero pueden gobernarse sin ningún problema.

59A toda marchaAzipod XO TM, exponente de la nueva generación de Azipod TM, es un auténtico factor de propulsión de los buques en términos de seguridad, facilidad de mantenimiento y fiabilidad.

64Transformación de alta velocidadEl tren de alta velocidad Velaro está transformando los viajes, mientras que ABB transforma la potencia de los trenes.

Conexiones innovadoras

68En conexión con la simplicidadLa nueva tecnología de ABB X-PlugTM está desenre-dando los cables de los aparatos de conexión.

71Portal “One ABB on the Web”Una plataforma web flexible de ABB significa que los clientes siempre están a sólo un clic de la información que necesitan.



Rescate inalámbrico

La llegada de las normativas inalám-bricas, como WirelessHART™, ha permitido a ABB el desarrollo de un adaptador actualizado inalámbrico que puede acoplarse a los instrumen-tos HART actuales.

Se estima que sólo el 10 % de los 30 millones de instrumentos HART de

bus de campo instalados desde 1989 tienen una vía de comunicación que vuelve al host, como un sistema de control distribuido. Esto significa que se deja sin utilizar información valiosa que podría usarse para garantizar el mante-nimiento oportuno de los activos sobre

Más allá de la caja de engranajes

La tecnología de accionamiento directo (Direct Drive) de ABB está confiriendo mayor productividad y simplificación a la industria papelera, y ha recibido varios galardones de prestigio, el último de los cuales es el respetado Premio Marcus Wallenberg.

Dado que la velocidad y el par de una máquina convencional de

inducción no necesariamente se ajustan a los de la aplicación a la que está conectado, la conversión la realiza una caja de engranajes. Los motores de

el terreno. El acceso a estos datos podría lograrse con la adición de una red inalámbrica para transmitir la infor-mación desde cada instrumento hasta el sistema host inicial. WirelessHARTTM ofrece una vía rentable de vuelta a un sistema de gestión de activos del host, como ABB Asset Vision Professional, que incorpora monitores de activos para los instrumentos HART. Éstos se utilizan para comprobar las condiciones de mantenimiento de los instrumentos y facilitar información adicional para ayu-dar a localizar los fallos.La nueva versión del adaptador (NHU200-WL) WirelessHART de ABB puede conectarse a cualquier lugar dentro del bucle de 4 a 20 mA utilizado por el instrumento.WirelessHART se ha desarrollado para

inducción no están especialmente indi-cados para el funcionamiento a baja velocidad. A pesar de que su tamaño aumenta al aumentar el número de polos, la eficiencia y el factor de poten-cia disminuyen con una reducción de la velocidad. Los investigadores de ABB advirtieron que esta limitación podía superarse si se utilizaban imanes per-manentes, dada su capacidad de ofrecer un flujo magnético más fuerte que per-mite mayores pares del motor. Basán-dose en estos datos desarrollaron la solución Direct Drive.Consiste en un motor síncrono de ima-nes permanentes controlado por un accionamiento de CA de baja tensión. Además del control del motor síncrono DTC (control directo del par), la solu-ción proporciona mejores funciones del

complementar las redes cableadas en situaciones en las que los costes son elevados o cuando resulta conveniente una segunda red de mantenimiento.

Para más información, véase “Liberación de la infor-

mación inutilizada” en la página 27 de este número

de la Revista ABB.

par, un control de velocidad muy preciso y una gran eficiencia. La tecnología Direct Drive reduce el número de componentes de accionamiento mecánico en muchas aplicaciones. Esto ahorra no sólo pérdi-das y espacio, sino también complejidad general y tiempos de inactividad.

Para más información, véase “Sin engranajes” en la

página 12 de este número de la Revista ABB.

Un 2009 innovador2009vador

En los laboratorios que tiene ABB en todo el mundo, los científicos y los ingenieros buscan sin cesar modos de mejorar los productos y permitir nuevas soluciones. La Revista ABB presenta una pequeña muestra representativa de los avances de 2009 en innovación.

7Revista ABB 4/2009

Un 2009 innovador

Integración en una refinería

ABB suministra sistemas de control de procesos y de gestión de energía, basados en el Extended Automation System 800xA, a nueve de las doce refinerías brasileñas de Petrobras, unas soluciones que ayudarán a aumentar la producción en un espec-tacular 40%.

En numerosos sectores, la gestión de la energía es una cuestión crucial en

lo que se refiere a los costes y un importante requisito previo para un fun-cionamiento fiable. El sistema de gestión de energía (Power Management System – PMS) de ABB se basa en el sistema 800xA y emplea la norma IEC 61850 para la automatización de subestaciones, lo que facilita la integración de los dis-positivos eléctricos inteligentes (IED). El sistema permite la integración de los sis-temas de automatización del control de

proceso y de gestión de la energía, lo que aumenta la productividad gracias al mayor alcance de la optimización de las operaciones de la planta.La introducción de la norma IEC 61850 en 2004 representó un paso importante hacia la simplificación de la integración de los IED. La norma garantiza la inte-roperabilidad entre los dispositivos y es capaz de sustituir los diversos protoco-los en el ámbito de la automatización de subestaciones.La refinería REPAR, situada en el estado brasileño de Paraná, es una de las uni-dades de las últimas fases de produc-

ción más importantes de Petrobras. Como parte de un proyecto de expan-sión mayor (en el que se contemplan también varias subestaciones nuevas y el aumento de la energía disponible para la planta) ABB ofrece en la actuali-dad una solución de integración que usa su sistema 800xA PMS, que integrará totalmente los sistemas de control de proceso y de gestión de la energía, lo cual potencia notablemente la producti-vidad de la planta.

Para más información, véase “Integración perfecta”

en la página 47 de este número de la Revista ABB.

Themenbereich

El mundo del papel

La industria del papel lleva mucho tiempo anhelando un sensor de cali-brado preciso, fiable y que no deje marcas ni rasgue las hojas. Ahora, ABB acaba de lanzar un sensor que permite a los fabricantes de papel medir de manera continuada uno de los parámetros de mayor importancia para ellos, incluso en el caso de las calidades de papel más elevadas,

El calibre (o espesor de la hoja resul-tante) es una medida fundamental

para prácticamente todos los fabricantes de papel. Sin embargo, la fiabilidad en la medición del calibre ha demostrado ser una tarea difícil. Esta medida se ha conseguido tradicionalmente mediante el uso de sensores de calibrado de con-tacto de lado doble. Lo que hacen es pasar unos pequeños “esquís” por el papel y registrar cambios de espesor con una precisión de hasta 1 µm. Sin embargo, a escala microscópica, algunas

calidades de papel se asemejan a los Alpes suizos y, por tanto, presentan enormes problemas para estos sensores de contacto. En consecuencia, no es extraño que se dañe el papel, que la medición resulte imprecisa o que el control sea deficiente.El nuevo sensor de calibrado óptico supera estos problemas. Basándose en una técnica de medición de desplaza-miento confocal, este sensor reduce notablemente el error que puede intro-

ducir la penetración de la luz en la triangulación láser (es decir, el efecto “bola de luz”). Supera a todos los de su categoría en términos de precisión, resolución y fiabilidad, y, por último aunque no por ello menos importante, ayuda a los fabricantes de papel a redu-cir sus necesidades energéticas, a usar menos materias primas y a hacer pro-ductos de mejor calidad.

Para más información, véase “Innovación en acción”


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Luz solar por cableEl inversor solar PVS 800 de ABB es una solución fiable, económica y compacta para la conexión de insta-laciones fotovoltaicas a la red. Con-vierte la corriente continua de salida de los paneles fotovoltaicos en corriente alterna, que es la que utiliza la red.

La energía fotovoltaica se encuentra cada vez más cerca de alcanzar la

paridad de precio, es decir, el punto en el que el precio por kilovatio-hora se corresponda con el de las fuentes con-vencionales. Se prevé que en un plazo de cinco años, los precios de la energía fotovoltaica igualarán las tarifas de la electricidad en horas punta en lugares con una elevada radicación solar, como California o Italia. Sin embargo, debido a la preocupación por las cuestiones medioambientales, la energía fotovol-taica crece con rapidez incluso en la actualidad.

Entre las características del inversor PVS 800 se incluyen la fiabilidad, la durabilidad, la instalación fácil y rápida, el diseño modular y ampliable y su alta compacidad (es el diseño más compacto del mercado). Es adecuado

tanto para centrales de energía foto-voltaica como para el tipo de sistemas que se encuentran, por ejemplo, en las azoteas de edificios comerciales e industriales. El PVS 800 está disponible con potencias nominales de 100 a 500 kW.

La electricidad puede introducirse direc-tamente en la red de distribución o, si se utiliza un transformador y una apara-menta, en la red de tensión media.

Para más información, véase “De la luz a la energía”


Aparamenta esbelta para turbinas eólicas

La aparamenta tradicional de las turbinas eólicas no es precisamente esbelta y, desde luego, no pasa por la puerta de una torre. Lo que se hace es instalarla dentro de la base de la torre o en una pequeña subestación secundaria que se construye junto a ésta.

En el primer caso, el equipo debe introducirse en la base de la torre

antes de que ésta se coloque en el


equipo. La sustitución de la aparamenta entraña, hasta el momento, dificultades.Como parte de su cartera SafeWind, ABB ha introducido un panel interrup-tor de 36 kV esbelto, compacto y flexi-ble para las aplicaciones eólicas, que facilita la instalación y la sustitución. Con sólo 420 mm de anchura, el inte-rruptor de corriente puede pasar con facilidad por la puerta de la torre de un turbina eólica durante la instalación. Este panel interruptor, SafeRing 36, forma parte de la gama de productos de celdas compactas (RMU en inglés) aislados en gas SF

6 para redes de distri-

bución secundarias de 36 kV.

El panel SafeRing 36 se abordará con más detalle en

una edición próxima de la Revista ABB.

Un 2009 innovador

Una solución cristalina

Se estima que el 2% de toda la elec-tricidad generada se pierde debido a la ineficiencia de los transformadores de distribución. Un planteamiento ingenioso para mejorar esta cifra y lograr una reducción del coste total de propiedad es la utilización de metal amorfo.

El metal amorfo es un aleación única cuya estructura de átomos de metal

se produce aleatoriamente. Tal estruc-tura es lo que permite minimizar las pérdidas sin carga en los transformado-res. Tradicionalmente, para la fabrica-ción de transformadores se ha usado el acero de silíceo de veta orientada y laminado en frío, que tiene una estruc-tura cristalina organizada. Sin embargo, la mayor resistencia a la magnetización y desmagnetización debida a la estruc-tura cristalina produce pérdidas de núcleo más altas. Por consiguiente, como parte del compromiso de ABB con el aumento de la eficiencia y con la

luar las distintas tecnologías de transfor-madores: cuantifican las pérdidas y las añaden al coste del transformador. Por tanto, a estas empresas les resulta más barato invertir en un transformador de núcleo amorfo con bajas pérdidas, aun-que el peso de un núcleo amorfo sea ligeramente superior al de las tecnolo-gías convencionales. En el futuro, esto será un factor impulsor importante para el ahorro energético y la reducción de los gases de efecto invernadero.

sostenibilidad, la empresa ha desarro-llado un transformador de distribución de núcleo amorfo para los tipos seco y de aceite.

Este nuevo transformador reduce las pérdidas sin carga en un 60% a 70%. La pérdida sin carga de un transformador reviste particular importancia porque la mayoría de los distribuidores funcionan muy por debajo de su carga nominal. Las compañías eléctricas valoran cada vez más las pérdidas sin carga al eva-

9Revista ABB 4/2009

ThemenbereichTransformador submarino

ABB lleva 25 años desarrollando tec-nologías de transformadores subma-rinos. Se utilizan para impulsar bom-bas, compresores y otros equipos eléctricos colocados a gran profundi-dad submarina, de manera que los pozos de petróleo y gas se manten-gan productivos durante más tiempo.

ABB ha desarrollado desde 1985 transformadores submarinos que

funcionan a gran profundidad y sopor-tan presiones enormes. Esto ha permitido al sector del gas y el petróleo explotar campos petrolíferos en aguas profundas, a 50 km o 100 km de la costa. Son trans-formadores fiables y resistentes, prote-

gidos por una carcasa de acero especial de gran calidad, capaz de soportar las altas presiones y la corrosión asociadas a las grandes profundidades. Sus com-ponentes son muy sólidos, por la difi-cultad de acceso para reparaciones.Para evitar problemas de presión, se eliminan todas las arquetas de gas y de aire del interior de la carcasa exterior sumergiendo los componentes en un aceite aislante de gran calidad con un coeficiente de expansión bajo para soportar las elevadas temperaturas de funcionamiento. Las rigurosas pruebas a las que se han sometido todos los componentes han garantizado que los 15 transformadores submarinos instala-dos en la actualidad funcionen de forma fiable y segura. ABB continúa siendo el único fabricante de transfor-madores submarinos del mundo capaz de suministrar energía fiable bajo el nivel del mar con pérdidas mínimas.

Para más información, véase “Sometidos a presión”


Thema

Themenbereich

Un 2009 innovador

Themenbereich

Navegar guiándose por cuatro colores y por la intuición El nombre “Living Space” representa una nueva generación de tecnología de sistemas para edificios, obra de Busch-Jaeger, miembro del Grupo ABB. El panel de control de Busch-priOn® incorpora una innovadora interfaz, con la filosofía de que cuanto más complicados se vuelven los sis-temas técnicos, más intuitivo y senci-llo debe ser su funcionamiento.

Los sistemas de control basados en bus KNX permiten controlar funcio-

nes de confort, como la iluminación, la calefacción, las persianas y también los sistemas de entretenimiento doméstico, desde un solo panel aplicando un enfo-que de interfaz única. El sistema per-mite además definir ambientes comple-tos con configuraciones apropiadas para una situación determinada.

Busch-priOn se desarrolló en un pro-ceso orientado al cliente con una aten-ción especial a la ergonomía y la facili-dad de uso. El objetivo era que funcio-nes básicas como “encender luces” fueran tan sencillas como pulsar un interruptor sobre la marcha. Y las fun-ciones más complejas no deberían entrañar mayor dificultad de acceso.El panel de control consta de una pan-talla TFT de 3,5 pulgadas y de un mando que puede pulsarse o hacerse girar, similar al que se encuentra en los coches o en los reproductores mp3. El color de fondo de la pantalla cambia para indicar el modo de funcionamiento en el que se halla: amarillo para las luces, azul para las persianas, naranja para la calefacción y el aire acondicio-nado, y magenta para los ambientes; es decir, un sistema que puede entenderse en cualquier país e independiente del idioma.Y como colofón, Busch-priOn ofrece un diseño elegante y una técnica per-fecta.

Busch-priOn se abordará con más detalle en una edi-

ción próxima de la Revista ABB.


Una gama completa de Relion®

La cartera de productos Relion® de ABB es la primera familia de relés de protección que cubre la gama com-pleta de aplicaciones, desde las de distribución básica a las de transmi-sión de gama alta –a escala global– y cumple la normativa IEC 61850 en forma nativa.

La familia Relion cubre ahora la gama más amplia de productos para la

protección, el control, la medición y la supervisión de sistemas de energía para cualquier aplicación de transmisión y distribución, con lo cual se garantiza la seguridad y la fiabilidad con indepen-dencia del entorno de funcionamiento. Por primera vez en el sector, se ha incorporado la norma IEC 61850 para

modelización de datos y aplicaciones a todos los productos de una familia.

Esta característica única permite un uso sencillo y una experiencia más eficiente para el cliente.

La exhaustiva cartera Relion ofrece soluciones listas para usar y opciones de personalización para aplicaciones específicas. Es una herramienta común para la configuración de la aplicación y la comunicación, así como para el manejo de perturbaciones, lo que

garantiza la eficiencia técnica. Relion está respaldada por tecnología de ABB, conocimientos de la aplicación a escala global y asistencia técnica con amplia experiencia a lo largo de todo el ciclo de vida de los productos. La cartera de productos Relio tiene dos nuevas fami-lias: la serie 615, para aplicaciones de distribución, y la serie 670, para trans-misión.

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Un 2009 innovador

11Revista ABB 4/2009

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Al alcance del brazo

El robot IRB 120 es el complemento más pequeño de la familia de robots monobrazo de ABB. Es perfecto para una amplia gama de tareas, como el manejo y el montaje de componentes pequeños y delicados de hasta 3 kg de peso.

El IRB 120 ofrece todas las funciones de los otros robots de ABB, pero

con un tamaño mucho menor. Dispone de un brazo único articulado, diseñado para imitar el brazo humano. Sus nume-rosas opciones de montaje significan que puede colocarse de manera que se reduzca al mínimo el espacio que ocupe en una línea de producción. Su reducida muñeca y su cableado interno permiten su utilización en lugares reducidos; y sus superficies son fáciles de limpiar, lo que hace que sea perfecto para aplica-ciones que exigen entornos sin polvo. El robot es ligero (sólo pesa 25 kg) y ofrece los mejores control de movi-mientos y precisión de recorrido del

mercado. La suavidad y la precisión de movimientos se logran gracias a la utili-zación del nuevo controlador IRC 5 Compact (muy ligero: 27,5 kg), que es la incorporación más reciente a la amplia familia IRC 5 de controladores para robots de ABB. El peso conjunto del IRB 120, su controlador IRC5 Com-pact, el cableado del suelo y FlexPen-dant no supera los 60 kg, lo que repre-senta un sistema robótico verdadera-mente compacto y ligero.ABB tiene muchos años de experiencia

Themenbereich

Mayor alcance y rapidez de acción: el nuevo robot IRB 2600Con el lanzamiento de su nuevo IRB 2600, ABB establece otra referen-cia por lo que se refiere a velocidad, precisión, compacidad, flexibilidad de montaje y protección para un robot con capacidades de carga de entre 6 y 20 kg.

Admite diversas posibilidades de montaje: suelo, plataforma, pared e

incluso inverso. Si a esta flexibilidad tan enorme se une la compacidad, el robot resulta perfecto para aplicaciones en las que el espacio es escaso.Otro punto fuerte del nuevo robot es su amplio radio de acción. Para las

tres subvariantes con mayor radio de acción, éste abarca 1.174 mm por debajo de la placa base del robot (ideal para aplicaciones montadas en plataforma que prestan servicio a máquinas de moldeado por inyección),

y 1.853 mm delante de su eje princi-pal. El IRB 2600 está también a la vanguar-dia en lo que respecta a opciones de protección. Desde los entornos hostiles de las fundiciones, donde el robot debe soportar altas temperaturas e incluso que caigan sobre él gotas de metal fun-dido, hasta los entornos ultralimpios en los que se debe evitar contaminar las líneas de montaje de las células fotovol-taicas, el IRB 2600 puede cumplir una amplia gama de requisitos de protec-ción. Todas las variantes incluyen pro-tección de acceso iP67, que significa que deben soportar la sumersión en hasta 1 m de agua, así como ser total-mente resistentes a la entrada de polvo en su interior.

Para más información sobre el IRB 2600, consulte

“Un robot de mayor alcance” en la página 42 de este

número de la Revista ABB.

en el sector de la automatización y está muy bien equipada para automatizar los procesos de producción. El nuevo robot compacto IRB 120 y el controlador IRC 5 Compact ampliarán juntos las soluciones de automatización de ABB para los sectores que desempeñan labo-res de montaje y manipulación de com-ponentes y dispositivos de tamaño reducido pero de gran complejidad.

Para más información, véase “Hábil y articulado” en

la página 39 de este número de la Revista ABB.



ABB ha venido suministrando sistemas de accionamiento para máquinas de papel durante más de 100 años. Ahora, esta dilatada experiencia permite ofrecer un sistema de accionamiento directo que incorpora todas las características que necesita un sistema de producción de papel.

Este sistema se basa en la tecnología de motores síncronos de imanes permanentes y proporciona mejor par, control de velocidad muy preciso y gran eficiencia, sin necesidad de cajas de engranajes, codificadores de impulsos o componen-tes auxiliares. Además, disminuye el consumo de electricidad y aceite de lubricación y reduce los niveles de ruido.

Desde su lanzamiento en 2001, esta innovadora tecnología de accionamiento directo (Direct Drive) ha sido reconocida como un avance revolucionario en el sector de la producción de papel. Ha recibido numerosos galardones: el último ha sido el Premio Marcus Wallenberg, uno de los principales reconocimientos tecnológicos de escala internacional, que premia, promueve y favorece la innovación científica en ámbitos relevantes para la silvicultura e industrias forestales.

Sin engranajesLa solución de accionamiento directo (Direct Drive) de ABB responde a los desafíos que plantean los procesos más exigentes del mundoMarkku Haikola


Sin engranajes


accionamiento para la industria de la pasta y el papel.

Direct Drive: de un nivel muy superiorLos motores de inducción convenciona-les, diseñados generalmente para fun-cionar a 750–3.000 rpm no son especial-mente aptos para operaciones a baja velocidad, ya que, a medida que se reduce ésta, su eficiencia disminuye. La solución Direct Drive de ABB está diseñada para superar este problema.

El accionamiento directo de ABB consta de un motor síncrono de imanes per-manentes controlado por un acciona-miento de CA de baja tensión, como el ACS800 [1]. El motor de imán perma-nente está directamente conectado a la carga y puede proporcionar más poten-cia con una unidad de menor tamaño. Conjuntamente con el conocido control del motor síncrono DTC (control directo del par)1) Cuadro 1 , la solución propor-ciona mejor par, control de velocidad muy preciso y gran eficiencia, sin nece-sidad de cajas de engranajes, codifica-dores de impulsos o componentes auxi-liares.

El motor de imanes permanentes está diseñado con flujo radial, de aire o agua que se enfría con un rotor de imanes permanentes. La potencia de salida del motor oscila entre 17 kW y 2.500 kW, mientras que la tensión de éste puede aumentar hasta 690 V CA. En la mayoría de los casos, el motor no supera en tamaño a una máquina de inducción. De hecho, en comparación con un motor de inducción del mismo tamaño, un motor de imanes permanen-

Las empresas buscan constantemente nuevas formas de reducir los costes

y, al mismo tiempo, de mejorar la preci-sión y la eficiencia. Para muchos fabri-cantes, esto significa conseguir líneas de producción más eficaces.

Se han utilizado sistemas accionados por cajas de engranajes en muchos procesos de producción, en especial en la industria papelera. Pero debido al desgaste normal, suelen ser causa de frecuentes periodos de inmovilización, que se traducen inevitablemente en un mantenimiento costoso. Además, las cajas de engranajes son voluminosas y ocupan un espacio valioso en el interior y alrededor de la máquina en cuestión. Desde el punto de vista de un fabri-cante de papel, se precisa una solución que necesite menos mantenimiento, energía y espacio, y la tecnología de accionamiento directo responde a estos requisitos.

Una solución de accionamiento directo reduce el número de componentes de accionamiento mecánico que necesitan muchas aplicaciones, aunque en reali-dad elimina por completo la caja de engranajes 1 . Esto a su vez permite menores costes de instalación y mante-nimiento, mejor fiabilidad y respuesta del sistema (al eliminarse el retroceso de los engranajes) y mayor eficiencia.

ABB fue la primera empresa del mundo que desarrolló una solución de acciona-miento directo a escala completa para el funcionamiento y el control de máquinas de papel, y es líder recono-cido en el suministro de sistemas de

1 Ahorro de espacio que permite un sistema de accionamiento directo en comparación con el método de caja de engranajes.

2 La primera instalación de una solución de accionamiento directo de tamaño real tuvo lugar en la planta Äänekoski M-real en Finlandia.

El DTC o control directo del par es la más avanzada tecnología de accionamiento de CA desarrollada por un fabricante en el mundo, y ha sustituido los accionamientos PWM (modulación de amplitud de impul-sos) de bucle cerrado y abierto. Se llama “control directo del par” porque el control del par y la velocidad se basan directa-mente en el estado electromagnético del motor, pero opuesta a la forma en que los accionamientos PWM tradicionales em-plean la tensión y la frecuencia de entrada. El DTC es la primera tecnología que con-trola las variables “reales” de par y flujo del motor. Como estos parámetros se contro-lan directamente, no se necesita modula-dor –usado en los accionamientos PWM– para controlar la frecuencia y la tensión. Esto, a su vez, aumenta espectacularmen-te la respuesta del accionamiento a los cambios en el par necesario. El DTC ofrece también un control preciso del par sin necesidad de un dispositivo de retroali-mentación. Una gran eficiencia del motor compromete la eficiencia del accionamien-to de velocidad variable. La eficiencia total del sistema se ve afectada por la frecuen-cia de conmutación del accionamiento de velocidad variable (VSD). La utilización de una frecuencia de conmutación baja pro-porcionará una mayor eficiencia del VSD, pero causará mayores pérdidas en el filtra-do de salida o en el motor. En consecuen-cia, es fundamental comprender cómo influyen el tipo de toma de alimentación, la frecuencia de conmutación y la tensión de salida, así como el propio diseño del motor, en la eficiencia total del sistema. El tipo de unidad de alimentación afecta también a la magnitud de las pérdidas.

Cuadro 1 DEC (control directo del par)

Nota a pie de página1) El DTC es el único que optimiza los impulsos de

conmutación para una mayor eficiencia global.


Sin engranajes


Direct Drive en máquinas de papelEn muchos casos un factor decisivo que favorece el uso de una solución de accionamiento directo es el espacio que se ahorra alrededor de la máquina. La combinación de menos componentes y una configuración más sencilla reduce las horas de ingeniería de la planta, facilita la instalación, permite un uso más eficaz del espacio y reduce los inventarios de repuestos.

Como la tecnología de imanes perma-nentes está contribuyendo a eliminar las cajas de engranajes en una gran variedad de sectores –por ejemplo, se ha utilizado con éxito en la propulsión marina y la generación de energía eólica–, las ventajas de la solución Direct Drive son especialmente impor-tantes para la industria papelera. Las máquinas de papel exigen un gran número de accionamientos de bajo régi-men y gran precisión. La eliminación de la caja de engranajes no sólo reduce el mantenimiento y los requisitos de espa-cio, sino que permite ahorrar energía.

A ser posible, la solución Direct Drive debería aplicarse en todas las secciones de la máquina de papel. No obstante, las velocidades prácticas de funciona-miento se consiguen con la combina-ción de motores de imanes permanen-tes y motores de inducción convencio-nales.

Cuándo empezó todo . . .El trabajo de desarrollo de una aplica-ción de accionamiento para máquinas de papel comenzó en 1995, y los pri-meros prototipos ya estaban funcio-nando en el laboratorio en 1997. Hacia 1999, el accionamiento de CC de una sección de secado de la planta de papel M-real4) fue sustituido por el primer motor de imanes permanentes produ-cido en fábrica. Esta primera instalación

haber deslizamiento del rotor, se eli-mina la necesidad de compensarlo, lo cual ayuda a mejorar el control del motor dinámico. Es decir, que la veloci-dad de un motor puede controlarse con un nivel elevado de precisión en una gama amplia.

El motor de imanes permanentes de ABB es más silencioso que la mayoría de los motores convencionales por la forma en que se construye y se enfría. Si se utiliza en concreto un bastidor refrigerado por agua, es posible diseñar el motor con elevadas densidades de potencia y clases de protección. La refrigeración del agua permite mayor libertad de emplazamiento del acciona-miento, al reducirse la exposición de sus componentes. Así se mejora la fiabi-lidad global, especialmente en ambien-tes agresivos.

La seguridad y la calidad son dos carac-terísticas evidentes del motor de imanes permanentes. El imán está hecho de neodimio, hierro y boro (NdFeB)3), y se produce conforme a las normas más exigentes para obtener campos magné-ticos extremadamente intensos, que no se deterioren y permitan ofrecer los pares deseados. La parte positiva es que este campo magnético no puede salir de los confines del marco del motor. Sin embargo, una configuración de ima-nes permanentes produce siempre un campo electromagnético interno fuerte, lo que produce tensión en el terminal mientras la máquina gira.

tes pueden ofrecer un par más de dos veces mayor que un eje accionado: por ejemplo, el par de salida del motor de imanes permanentes IEC355 de ABB (330 kW) es de 7.433 Nm2), en compa-ración con los 3.417 Nm que propor-ciona un motor de inducción de 6 pati-llas del mismo tamaño. La velocidad óptima de los motores de imanes per-manentes oscila entre 120 y 600 rpm, aunque la velocidad de funcionamiento puede superar las 900 rpm. El par motor puede exceder los 44.000 Nm para una potencia de salida que oscila entre los 2.000 kW y los 2.500 kW.

La construcción del motor síncrono tradicional es más compleja que la del motor asíncrono, por lo que necesita más mantenimiento. Sin embargo, los imanes permanentes del motor de ABB simplifican su construcción al crear un flujo constante en el espacio de aire, de forma que se elimina la necesidad de los devanados y las escobillas que suelen emplearse para la excitación en los motores síncronos. Esta solución reduce la necesidad de mantenimiento del motor, ya que el motor de imanes permanentes es muy resistente y su mantenimiento es similar al que preci-san los motores de inducción de CA convencionales.

Como el motor de imanes permanentes es síncrono, no existe deslizamiento del rotor, lo que significa que se pueden alcanzar velocidades muy precisas de los rotores estáticos. Además, al no

Notas a pie de página2) A 300 rpm.3) El NdFeB es el material magnético más potente

disponible a temperatura ambiente, con valores

altos de densidad de flujo y valores muy altos de

magnetización. También es extremadamente resis-

tente a la desmagnetización.4) M-real es el principal productor de cartón de fibra

virgen y un destacado proveedor de papel en

Europa. Forma parte del Grupo Metsäliitto, uno de

los mayores grupos de la industria forestal del

mundo, propiedad de una cooperativa de 130.000

propietarios de bosques privados de Finlandia.


Sin engranajes


como con Le Prix Special du Jury du Grand Prix de l’Innovation concedido por L’Association Technique de l’Industrie Papetière5) (ATIP) en Greno-ble. En 2004 Frost & Sullivan, una con-sultora global para crecimiento global, reconoció el concepto con el premio Motors, Drives and Power Transmission Customer Value Enhancement Award.

El 29 de septiembre de 2009, se otorgó el prestigioso Premio Marcus Wallen-berg Cuadro 2 , un destacado premio inter-nacional de tecnología, a tres pioneros de ABB –Jouni Ikäheimo, Vesa Kajander y Bengt Welin (jubilado)– por su inno-vador trabajo en el desarrollo de la solución de accionamiento directo. El premio lo entregó Su Majestad del Rey Carlos Gustavo de Suecia en Estocolmo.

Markku Haikola

ABB Oy Process Industry

Helsinki, Finlandia

[email protected]

Nota a pie de página5) Premio especial del jurado de los Premios a la

I nnovación de la Asociación Técnica de la Industria

del Papel.

Referencias

[1] Salo, J. “El atractivo de la sencillez: Los motores

de imanes permanentes han llegado para

quedarse ”. Revista de ABB 2/2009, pp. 29–34.

funcionan a baja velocidad), como la mayoría de las instalaciones de acciona-miento directo. Actualmente, hay 29 motores de imanes permanentes de gran potencia instalados en esta planta.

Entre otros países con instalaciones de este tipo pueden citarse Finlandia, Sudáfrica, Alemania, España, Polonia, Nueva Zelanda, Australia, Estados Uni-dos y Argentina. De hecho, la mayoría de los países europeos con una indus-tria papelera importante figuran ya en la lista de accionamientos directos de ABB.

ABB es la primera empresa que intro-duce la solución Direct Drive a escala industrial. El PMC800 es la última solu-ción de ABB para el sistema de accio-namiento, y hasta la fecha se han venido utilizando docenas de sistemas PMC800 de accionamiento directo sin engranajes ni codificadores en procesos de fabricación de papel de copiadora, papel continuo, papel para ondular, papel no estucado y sin madera, papel estucado alisado y cartón estucado para cajas.

Un concepto galardonadoDesde su lanzamiento en la Feria del papel de Helsinki en 2001, la solución Direct Drive de ABB ha sido reconocida como una innovación revolucionaria en la industria papelera. En el mismo año fue galardonada con el Papex Product Innovation Award en Manchester, así

El Premio Marcus Wallenberg es un galar-dón internacional establecido en 1980 para reconocer las actividades de toda una vida y la memoria de Marcus Wallenberg (1899–1982), presidente de Stora Kopparbergs Bergslags AB (ahora Stora Enso). Era un hombre muy respetado en los círculos financieros e industriales, tanto en Suecia como en el extranjero. Cada año el Premio reconoce un avance en investigación con-seguido por un solo científico o un pequeño grupo de científicos (normalmente entre 2 y 4 personas). En opinión del comité de selección del premio y del consejo de administración de la Fundación, el avance seleccionado tendrá un significativo efecto en la industria. A la vez que se reconoce al ganador, se pretende también con el Pre-mio estimular la investigación en todo el mundo. Cada año se invita a unas 500 organizaciones de todo el mundo para que propongan candidatos al Premio.

Fuente: http://www.mwp.org

Cuadro 2 Premio Marcus Wallenberg

Los ganadores del Premio Marcus Wallenberg 2009: el Dr. Jouni Ikähemo, Vesa Kajander y Bengt Welin junto con S. M. el Rey Carlos Gustavo de Suecia.

se mantuvo en marcha, sin problemas, durante varios años.

La máquina de cartón de la planta Äänekoski de M-real incluye la primera solución Direct Drive de tamaño normal instalada nunca 2 . Terminada en 2002, incluye tanto motores de CA tradiciona-les (para los rodillos más pequeños) como motores de imanes permanentes (para los rodillos de mayor tamaño que

Foto: Janne Eriksson



Sin el sol, la civilización y, por descontado, la propia vida no serían posibles. La mayor parte de nuestras fuentes de ener-gía, ya sea combustibles fósiles, biomasa o viento, proceden de manera directa o indirecta de la luz solar que llega a la superficie de la Tierra. La humanidad ha satisfecho, hasta el momento, la mayor parte de sus crecientes necesidades de energía aprovechando estas fuentes derivadas, principalmente en forma de combustibles fósiles.Puesto que se prevé que los niveles de vida se eleven aún más, sobre todo en los países en desarrollo, la demanda mundial de energía continuará aumentando. Además, dado que es probable que la población del planeta alcance los 10.000 millones en 2050, sólo garantizar necesidades tan básicas como el agua limpia exigirá tecnologías que consumen gran cantidad de energía, como es el caso de las plantas desalinizadoras. ¿Cómo puede calmarse esta sed de energía cada vez mayor sin causar daños graves al medio ambiente? ¿Cómo puede garantizarse el suministro de energía a largo plazo al mundo en vista de las escasas reservas de combustibles fósiles?Se calcula que la instalación de centrales solares en una zona de desierto de sólo 90.000 km2 –que equivale a 300 km por 300 km y representa sólo una pequeña parte de los desiertos del mundo– podría satisfacer las necesidades actuales de electricidad. Por otra parte, el 90% de la población del mundo vive a una distancia de 3.000 km de algún desierto –una distancia para la que se considera viable el transporte económico de energía utilizando la tecnología HVDC.La Iniciativa Industrial Desertec es un grupo de trabajo en el que ABB ha unido sus fuerzas a las de varios socios para la aplicación de este proyecto en la región de EUMENA (Europa, Oriente Medio y Norte de África). El concepto de Desertec prevé la generación de energía solar a gran escala en el plazo de 30 años.

Una energía nueva bajo el solVisión de la energía solar a gran escala procedente de los desiertos de todo el mundoAndreas Moglestue


Una energía nueva bajo el sol


en los CSP resulta más eficiente y eco-nómica no sólo en condiciones desérti-cas, sino que, al contrario de lo que sucede con la células fotovoltaicas, que dejan de generar energía tan pronto como oscurece, el calor puede almace-narse para que la producción continúe por la noche. Por otra parte, la adop-ción de sistemas de producción basados en turbina significa que, cuando pro-ceda, se puede suministrar vapor adi-cional mediante procesos basados en la combustión, lo que permite disponer de una fuente de alimentación de reserva o incluso de una instalación mixta de pro-ducción de energía. Otra opción tam-bién importante es la cogeneración de energía, en la que se usa el calor gene-rado en otras actividades como pro-ducto secundario.

Una valiosa iniciativa de desarrollo Las regiones en las que se construirán estas centrales CSP pueden extraer enormes beneficios. Además de venta-jas inmediatas como los puestos de tra-bajo relacionados directamente con el proyecto, estas áreas podrán disfrutar de beneficios de mayor alcance gracias

6.000 veces el consumo humano total. Dicho de otro modo: cada 90 minutos se produce el equivalente a la energía que consume toda la humanidad en un año. De hecho, en el tiempo que tarda un lector medio en llegar a este punto del artículo, la superficie terrestre recibe el equivalente a seis meses de produc-ción de petróleo en el Mar del Norte4).

Energía solar y vaporEsta fuente abundante de energía es, desde luego, el sol. Cada vez es más habitual ver paneles fotovoltaicos en los tejados de los edificios o en dispositivos como calculadoras de bolsillo o parquí-metros, como lo es también que sumi-nistren electricidad a la red5). Un incon-veniente de la energía solar es que no está constantemente disponible. El pro-blema no sólo se refiere a la noche: durante el día, la nubosidad puede perjudicar la producción. No obstante, existen regiones del globo en las que este problema reviste poca importancia. Los desiertos gozan no sólo de los nive-les más elevados de radiación solar, sino que el tiempo es relativamente constante y predecible: el sol brilla con fuerza todo el día.

En lugar de utilizar paneles fotovoltai-cos, se espera que estas instalaciones del desierto utilicen sistemas de energía solar por concentración (CSP). En este tipo de centrales, los reflectores con-centran la luz solar para calentar el agua y convertirla en vapor. Éste se introduce en turbinas similares a las utilizadas en las centrales térmicas con-vencionales. La producción de energía

La actividad humana en todo el mundo consume una cifra escalo-

friante de energía: 15 teravatios (15.000 GW). Para ver la cifra en su justa medida, digamos que la produc-ción de petróleo en el Mar del Norte está próxima a los 420 GW1), y la pro-ducción de carbón en los Estados Uni-dos es de cerca de 760 GW2). La genera-ción mundial de electricidad gira en torno a los 2.200 GW3).

La oferta de combustibles fósiles, que en la actualidad cubren entre el 80 % y el 90 % de la demanda mundial, no es infinita. En cualquier caso, seguirán siendo la principal fuente de energía durante mucho tiempo: en cifras abso-lutas, el uso de combustibles fósiles aumentará incluso en el futuro a medio plazo. Otras fuentes –ya sean eólicas, nucleares o biocombustibles– es proba-ble que desempeñen algún papel en la reducción de la dependencia del car-bono, y muchas están ya, de hecho, aumentando con rapidez tanto en tér-minos absolutos como en su cuota de mercado.

Cada 90 minutos se produce el equivalente a la energía que consume toda la humanidad en un año.

Sin embargo, hay una fuente que sumi-nistra unos 170.000 TW de energía a la Tierra, de los cuales 90.000 TW los recibe la superficie terrestre: es decir,

Central termosolar de Andasol, cercana a Guadix, España. Los colectores parabólicos concentran los rayos del sol y permiten la generación de vapor, que las turbinas transforman en electricidad.

Notas a pie de página1) La producción de petróleo del Mar del Norte es de

unos 6 millones de barriles diarios. El equivalente

térmico de un barril es de unos 6,1 GJ de energía.2) En los Estados Unidos se extraen anualmente alre-

dedor de 1.000 megatones de carbón. El equiva-

lente térmico de un kilo de carbón es de 24 MJ.3) 19 billones de kWh.4) Se supone que el lector medio lee de 250 a 300

palabras en un minuto.5) Véase también “De la luz a la energía” en las pági-

nas 22 a 24 de este número de la Revista ABB.




¿Y por qué no invertir más en el almace-namiento de energía solar? ¿Está ABB realizando alguna investigación en este sentido en la actualidad?En primer lugar, la radiación solar en los desiertos es más intensa y más con-tinua que en Europa. No hay períodos largos de nubosidad y casi ninguna variación estacional. Además, el uso de la energía térmica solar permite el alma-cenamiento de energía a corto plazo. Esto significa que el calor producido durante el día se puede conservar en los sistemas de almacenamiento de sal fundida para que las turbinas puedan seguir girando durante la noche. Pero es de esperar que se produzcan en el futuro más avances en el campo del almacenamiento de energía.

¿Cree que la energía solar del desierto sustituirá a las centrales nucleares y a las eléctricas de gas y de carbón conven-cionales?Desertec es un proyecto visionario que acerca a Europa a una fuente de ali-mentación neutral en cuanto a la apor-tación de carbono. Pero queda aún algún tiempo hasta que llegue a Europa energía procedente del desierto. Por consiguiente, la demanda debe satisfa-cerse con una amplia variedad de tipos de energía. Por eso seguirá siendo necesario producir energías convencio-nales en el presente y en el futuro.

Los escépticos sostienen que los distintos intereses de los países a los que afecta en Europa, norte de África y el mundo árabe podrían representar un obstáculo para este proyecto . . .No cabe duda de que es un reto y uno de los motivos por los que la iniciativa tiene previsto extender las centrales por todo el norte de África y la región de Oriente Medio, y transportar la energía a Europa por medio de una serie de “puentes de energía”. Confío en que los obstáculos políticos se superarán cuando el proyecto demuestre que es rentable económicamente. Es algo de lo que se beneficiarán también los países africanos y árabes.

¿De qué manera?La energía solar podría convertirse en un producto de exportación fundamen-

opción mucho más realista será llevar la energía procedente del norte de África a la red europea a través del sur de Europa.

¿Tiene ABB experiencia en el transporte de energía a distancias tan largas?En la actualidad, ABB está constru-yendo un sistema de transmisión de corriente continua de alta tensión en China, que transportará 6.400 megava-tios de potencia a una distancia de 2.000 kilómetros. Equivale aproximada-mente a la capacidad de seis centrales nucleares. Además, el pasado julio con-seguimos un contrato para realizar el tendido eléctrico más largo del mundo. En este caso, la tecnología HVDC conectará dos centrales hidroeléctricas nuevas del noroeste de Brasil con la metrópolis económica de Sao Paulo, conectando así una distancia de 2.500 kilómetros.

Desertec exige unos costes de inversión muy elevados. ¿Será rentable producir energía para Europa en el Sáhara?No respaldaríamos el proyecto si no estuviéramos convencidos de que puede resultar rentable a medio y largo plazo. En el caso de Desertec, el plazo es muy largo: decenios, más que años. Los primeros proyectos experimentales se ejecutarán en un par de años, y se prevé que las centrales solares del Sáhara cubran el 15% de las necesida-des energéticas europeas para 2050. Los expertos predicen que la energía de las centrales solares sea competitiva en los próximos 20 años. Durante este período, la energía procedente de las fuentes tradicionales se encarecerá.

¿Cómo puede llevarse la energía gene-rada en el desierto a la red existente en Europa si las redes ya se usan al máximo de su capacidad?Debido al aumento del comercio y de la demanda de energía, la infraestruc-tura de la red europea tendrá que modernizarse y cruzar las fronteras internacionales –entre otras razones, por los parques eólicos marinos previs-tas por Alemania, Bélgica y España. De modo que, para que resulte rentable, la integración del proyecto Desertec ha de considerarse desde el principio.

Participación de ABB en Desertec

En julio de 2009, ABB firmó un “Memo-rando de acuerdo” para el estableci-miento de la Iniciativa Industrial Deser-tec. ¿Por qué participa ABB?ABB ya trabajó en la idea de una red europea que integre los distintos tipos de energías renovables a principios del decenio de 1990. El proyecto incluía la utilización de la energía solar en los desiertos para facilitar a Europa una energía sin emisiones. De modo que es natural que ABB lleve ya muchos años en conversaciones con la Fundación Desertec y respaldando el proyecto. Estamos convencidos de que nuestra tecnología y nuestros conocimientos técnicos pueden contribuir al éxito de este proyecto de futuro.

Esta visión de suministro de energía limpia del desierto a Europa, ¿resulta factible desde el punto de vista técnico según los criterios actuales?Las tecnologías para un proyecto de estas características están disponibles en la actualidad, y se han ensayado y comprobado. Sabemos cómo transpor-tar energía a grandes distancias. Hace más de 50 años, ABB inventó el trans-porte de corriente continua de alta ten-sión (HVDC), una tecnología clave para la transmisión de energía a larga distan-cia. Desde entonces, la solución HVDC ha mejorado de manera continua para permitir la utilización de energías reno-vables, la interconexión de redes eléc-tricas y el aumento de la eficiencia.

En el caso de Desertec, estamos hablando de una distancia de 3.000 kilómetros. ¿Qué cantidad de energía eléctrica se perderá en el transporte?Gracias a nuestra tecnología HVDC, la energía puede transportarse a grandes distancias con pérdidas relativamente bajas. Con una tensión de 800 kV, espe-ramos que las pérdidas ronden el 3% cada 1.000 km. A una distancia de 3.000 km, la cifra representa menos del 10% de pérdida. Las conexiones a grandes distancias, sin embargo, serán probablemente una excepción. Una




tal para estos países, que generará valor añadido a partir de un activo del que disponen en abundancia: la luz del sol. Propiciará la creación de nuevos pues-tos de trabajo, el impulso del desarrollo tecnológico y el aumento de la prospe-ridad. Y no olvidemos que estos países podrán utilizar la energía del Sáhara en beneficio propio, por ejemplo, para desalinizar el agua del mar. La produc-ción de agua potable a partir del agua del mar requiere un uso intensivo de energía. La energía del Sáhara podría resolver dos problemas a la vez.

La financiación del proyecto sigue sin resolverse. ¿Contribuirá ABB en los costes?El propósito de ABB es facilitar la tecnología necesaria para el proyecto Desertec, con lo cual ayudará a garanti-zar su viabilidad y fiabilidad. Son importantes requisitos previos para los inversores.

Entrevista a Peter Smits realizada por Melanie Nyfeler,

Comunicaciones, ABB Suiza

Peter Smits es director regional de ABB

en Europa central y consejero delegado

de ABB AG, Alemania.

Peter Smits es uno de los iniciadores de

la Iniciativa Industrial Desertec en repre-

sentación de ABB.

parte del proceso. Una vez generada, la proporción de electricidad prevista para Europa debe transportarse a dis-tancias muy grandes. Aquí es donde interviene la tecnología de alta tensión en corriente continua (HVDC). Las esta-ciones de convertidor transforman la electricidad generada en tensiones altas que pueden transportarse a grandes dis-tancias con costes muy bajos. Las pérdi-das de una línea de HVDC son de aproximadamente un 3% para 1.000 km. Además, la energía puede transportarse por cables submarinos, lo que sería útil para cruzar el Mediterráneo y llevar la energía a Europa. ABB es una empresa líder en el ámbito de la tecnología HVDC y ha finalizado o está trabajando en varios proyectos importantes de transporte de energía a miles de kiló-metros Cuadro 2 .

La Iniciativa Industrial DesertecABB ha unido sus fuerzas con algunos otros fabricantes así como servicios públicos y socios financieros para poder hacer realidad estos planes en la región de EUMENA (Europa, Oriente Medio y Norte de África). La Iniciativa Industrial Desertec se esfuerza por aprovechar la creación reciente de la Unión para el Mediterráneo, establecida para mejorar y simplificar la coopera-ción entre los países de la región. Además de proporcionar información pública, la Iniciativa Industrial Desertec

a la disponibilidad de energía asequible y sostenible. Por ejemplo, pueden cons-truirse plantas de desalinización para potabilizar el agua y para fines agríco-las, lo que revolucionará por completo las perspectivas económicas de lo que en la actualidad son zonas desfavoreci-das.

La tecnologíaPor ambiciosa que pueda parecer la realización técnica, el mayor obstáculo es la creación de un marco político y económico que haga posible la realiza-ción de este proyecto. Las propias tec-nologías son el menor problema, puesto que ya se encuentran disponi-bles en la actualidad, o se pueden adaptar a partir de tales tecnologías.

Pueden construirse plantas de desalinización para potabilizar el agua y para fines agrícolas, lo que revolucionará por completo las perspectivas económicas de lo que en la actualidad son zonas desfavorecidas.

La idea básica de la concentración solar no es nueva del todo: se remonta al menos 22 siglos atrás, cuando Arquíme-des propuso el empleo de una serie de espejos móviles que concentraran los rayos e incendiaran los buques enemi-gos. Aunque las centrales de CSP modernas se usan para fines más pacífi-cos, se basan en gran medida en el mismo principio: los espejos móviles ajustan constantemente su orientación según la posición del sol, lo que per-mite captar el máximo de energía. La luz reflejada se concentra en un punto focal cuya temperatura puede alcanzar varios centenares de grados centígrados.

En California hay centrales que utilizan variantes de este principio desde la década de 1980, y a lo largo de los años se han ido añadiendo otras instalacio-nes en varios lugares. En algunas de éstas ha participado ABB, por ejemplo, en el proyecto de Extresol en Cuadro 1 .

La captura de rayos solares y su trans-formación en electricidad es sólo una

Extresol es una instalación CSP de 100 MW cuya construcción está finali-zándose en ese momento en la región española de Extremadura. ABB suminis-tra el equipo de control con el que los 1.248 reflectores parabólicos seguirán el movimiento del sol por el cielo con una precisión de 0,03 grados. Además, el suministro abarca también la instrumenta-ción, el sistema de automatización, los motores, los accionamientos, el equipo de baja tensión y las subestaciones.

La central almacenará la energía en forma de calor en los tanques de sal líquida, lo que permitirá que la generación de ener-gía continúe después de la puesta del sol.

Está previsto que la primera instalación de 50 MW empiece a funcionar a finales de 2009, y la segunda, también de 50 MW, seis meses después.

Cuadro 1 La central eléctrica Extresol




las áreas principales de generación y consumo de energía en toda la zona 1 . Además de conectar las centrales CSP, esta “mega red” prevé la conexión de grandes parques eólicos marinos y terrestres, así como las principales cen-trales hidroeléctricas e incluso algunas instalaciones de biomasa y geotérmicas.

Una red de superautopis-tas eléctricas conectará entre sí las áreas principa-les de generación y con-sumo en toda la región.

La integración de estas instalaciones en la red existente planteará muchos retos, como la adaptación de las operaciones de las plantas convencionales de pro-ducción de energía o el ajuste de la red a un mayor uso de las energías renova-bles. En todas estas áreas puede ABB aportar sus conocimientos técnicos.

Un papel pioneroLa Iniciativa Industrial Desertec se cons-tituyó formalmente como organización este mismo año. Sin embargo, con un carácter menos formal su existencia se

realizará estudios de viabilidad sobre los aspectos políticos, organizativos, financieros, tecnológicos y ecológicos del proyecto. Su objetivo es desarrollar un plan de puesta en marcha en el que se describa cómo alcanzar el objetivo de cubrir cerca de un 15% de la demanda de electricidad en Europa para 2050. En una segunda fase, se

ABB finalizó recientemente un enlace entre la central hidroeléctrica de Las Tres Gar-gantas, en China, y la ciudad de Shanghai, que permite el transporte de 3 GW a través de 1.060 km. Es la continuación de otros dos grandes enlaces de HVDC construidos por ABB que conectan la misma central eléctrica a Changhzou y Guangdong, res-pectivamente. Todos estos enlaces desa-rrollan 500 kV y 3.000 MW.

ABB ha conseguido recientemente un contrato de suministro de tecnología clave para el enlace de Madeira de Río, un pro-yecto de 2.500 km que conecta una cen-tral hidráulica en la amazonia brasileña con la ciudad de Sao Paulo. El enlace transportará 3.150 MW a 600 kV.

ABB ha suministrado también muchos enlaces submarinos HVDC, en especial el NorNed, finalizado recientemente en el Mar del Norte, entre los Países Bajos y Noruega. Este enlace de 580 km (el enlace submarino más largo del mundo) trans-porta 700 MW. Los propios cables son también una tecnología clave de ABB.

Cuadro 2 Principales proyectos HVDC

2 La histórica diapositiva de 1992 en la que se presenta la visión de ABB relativa a una superred de suministro eléctrico en la Europa del futuro. El concepto tiene similitudes notables con 1 (Gunnar Asplund, ABB).

determinarán y especificarán varios pro-yectos de referencia de menor tamaño, lo que permitirá comprobar y demostrar la viabilidad del concepto.

Los planes finales de la Iniciativa Industrial Desertec para la región de EUMENA incluyen una red de superau-topistas eléctricas que conecten entre sí

1 Concepción que tiene Desertec de una red de suministro eléctrico a través de superautopistas que conectan las instalaciones de CSP, energía eólica, etc. a los principales centros de carga. Fuente: Desertec.

Energía solar por concentración

Energía hidro-eléctrica

Energía fotovoltaica Biomasa

Energía eólica

Superficie cubierta por colectores solares de producción eléctrica

Mundo 2005

UE de los 25 2005

MENA 2005

Escenario mixto TRANS-CSP EUMENA 2050

Energía geotérmica

Generación hidroeléctrica

Generación solar

Generación eólica

Transporte en CC

Europa, año 20..




tiva Industrial Desertec se centra princi-palmente en la región de EUMENA, el concepto puede aplicarse de igual manera en otras regiones desérticas del mundo, ya sea en el continente ameri-cano, Australia o Asia, y puede reducir la huella de carbono mundial en una escala enorme e inimaginable hasta el momento.

Encontrará más información sobre Desertec en

www.desertec.org.

Andreas Moglestue

Revista ABB

Zurich, Suiza

[email protected]

Nota a pie de página6) El estudio “Trans-Mediterranean Interconnection for

Concentrating Solar Power” (Interconexión trans-

mediterránea para la energía solar por concentra-

ción) lo encargó el Ministerio alemán federal de

Medio Ambiente, conservación de la naturaleza y

seguridad nuclear.

remonta a la década de 1990, cuando fue creada por el Club de Roma (grupo de expertos mundial que se ocupa de diversas cuestiones políticas, entre ellas la preocupación por el medio ambiente y los peligros de las hambrunas, la escasez de agua, etc.). Un estudio sobre esta cuestión6) realizado por el DLR (Centro Aeroespacial Alemán, Deuts-ches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.) y publicado en 2006, ofrecía resul-tados alentadores.

Ahora bien, el papel de ABB en este ámbito comienza mucho antes: ya en 1992, la empresa presentó una visión de la red eléctrica futura de Europa 2 . La elaboró Gunnar Asplund, que des-empeñaba entonces el cargo de gestor de desarrollo para la tecnología HVDC de ABB, y fue presentaba en un grupo de estudio formado por ABB para examinar el futuro a largo plazo de la transmisión de electricidad. Su previsión tiene similitudes notables con la que desarrolla en la actualidad la Iniciativa Industrial Desertec.

Energía verde procedente de un sol radianteLa Iniciativa Industrial Desertec tiene

el propósito de realizar estudios de via-bilidad en los tres próximos años. A la espera de un resultado positivo de esos estudios y de un respaldo positivo polí-tico y financiero, la generación de CSP en zonas desérticas parece que va a ejercer una influencia significativa en el mercado de la energía del mañana. Aunque las instalaciones experimentales podrían empezar a efectuar aportacio-nes en una fase más temprana, es improbable que la contribución a gran escala a la fuente de alimentación de la región no se realice antes de varias décadas.

En 1992, ABB presentó una visión de futuro de la red eléctrica de Europa bastante similar a la que intenta aplicar ahora la Ini-ciativa Industrial Desertec.

ABB dispone de las tecnologías y los conocimientos técnicos que permitirán que la empresa realice una contribución significativa a Desertec. En 3 se mues-tran algunas de ellas. Aunque la Inicia-

3 Las principales tecnologías y conocimientos técnicos de la actual cartera de soluciones que ABB puede aportar a Desertec incluyen:

Transmisión en HVDC

Cables

submarinos

Subestaciones

Productos y sistemas de

control y automatización (incluidos

los motores y accionamientos para

plantas de CSP)

Gestión de red para facilitar

la integración con las redes

existentes de

suministro eléctrico



La energía solar está experimentando un crecimiento verdaderamente asombroso. En la actualidad se instalan cerca de 4.500 MW1) de energía fotovoltaica al año en todo el mundo –en 1996, la cifra no superaba los 100 MW– y esta expan-sión crece de manera exponencial. La rapidez de la expansión está reforzada por los incentivos que se ofrecen en los distintos países: principalmente, por las denominadas tarifas reguladas. Esta combinación de políticas medioambienta-les e industriales está haciendo que el mercado crezca y, a su vez, que disminuya el coste de los módulos fotovoltaicos y otros componentes de la cadena de valor en este ámbito. La energía fotovoltaica se encuentra cada vez más cerca de alcanzar la paridad de red, es decir, que su precio por kWh sea idéntico al de las fuentes convencionales.Mientras que las primeras aplicaciones fotovoltaicas solían suministrar energía para aplicaciones ajenas a la red, cada vez son más las instalaciones de paneles fotovoltaicos de grandes dimensiones que se están fabricando específica-mente para abastecer de energía a la red. Su conexión a la red eléctrica requiere inversores eficaces, fiables y eficientes.

De la luz a la energíaPresentación del primer inversor solar de ABBJyrki Leppänen


De la luz a la energía


unos estrictos criterios, lo cual queda patente en los elementos de protección y seguridad que lleva incorporados el inversor, tanto en el lado de la CA como de la CC, y en la compensación del factor de potencia. El inversor está equipado con una protección contra las descargas tanto en el lado de CC como en el de CA, y con una tecnología de supervisión de la red, que puede opti-mizarse para satisfacer los requisitos específicos de cada país. Además, el inversor central de ABB puede cumplir los requisitos presentes y futuros de apoyo de la red mediante su compensa-ción reactiva del factor de potencia, su reducción de potencia y sus funciones de respuesta ante caídas súbitas de la tensión. Todo ello permite, por ejem-

Diseño compacto y modular, que exige menos espacio y permite una instalación fácil y rápida

Diseño industrial de vanguardia que permite una eficiencia general muy elevada

Amplia gama de comunicación remota y local, con un solo provee-dor para todas las opciones

Servicio y asistencia durante todo el ciclo de vida a través de la amplia red mundial de servicio de ABB, que presta un servicio rápido en cualquier parte del mundo

Diseño del inversorEl diseño general del inversor se mues-tra en 2 . Para poder suministrar energía a la red, la instalación debe satisfacer

El nuevo inversor solar de ABB, el inversor central de la serie PVS 800

1 , está diseñado para su uso en gran-des plantas fotovoltaicas montadas en el suelo y en sistemas fotovoltaicos ins-talados en edificios comerciales e industriales. Los inversores modulares convierten la CC que proporcionan los módulos fotovoltaicos en CA adecuada para la red. En la actualidad, el inversor central PVS 800 se encuentra disponi-ble en tres potencias: 100, 250 y 500 kW.Las aplicaciones fotovoltaicas represen-tan un mercado extremadamente exi-gente. Puesto que los costes y la fiabili-dad son elementos clave para la viabili-dad, los inversores no sólo deben ofre-cer la máxima fiabilidad, sino que ade-más deben ser rentables, compactos y fáciles de instalar, y deben tener un bajo consumo energético y una larga vida útil. Por otra parte, deben poder funcionar en condiciones ambientales extremas, ya que se enfrentan a un amplio abanico de temperaturas y nive-les de humedad diferentes.El planteamiento de ABB para satisfacer estos criterios consistió en desarrollar un inversor partiendo de su familia de accionadores industriales, que tanto éxito y buena acogida ha cosechado, lo que le ha permitido aprovechar toda una plétora de experiencias y concep-tos probados. Los inversores centrales PVS 800 se basan en una plataforma de accionamiento que se utiliza en las apli-caciones de energía eólica. Mientras que los accionamientos industriales se componen normalmente de dos conver-tidores conectados mediante un enlace de CC, un inversor solar requiere sólo un convertidor, y presenta diferencias también por lo que respecta a su con-trol y requisitos de protección.Los inversores se diseñan de tal modo que puedan funcionar con fiabilidad durante un mínimo de 20 años, con el apoyo de los conceptos de manteni-miento y servicio de ABB, de eficacia probada.Éstos son algunos de los aspectos más destacados de la gama de inversores centrales: Plataforma de tecnología probada, que garantiza una elevada fiabilidad y un ciclo de vida prolongado

1 Convertidor solar PVS 800 de 250 kW, con su diseño (a) compacto y (b) esbelto.

Nota a pie de página1) Las cifras corresponden a picos de producción de

energía de 2009.

2 Diseño y conexiones de red del inversor central PVS 800. El inversor admite tensiones de entrada de hasta 900 V.

Inversor PVS 800

Inversor PVS 800

Control y supervi-

sión

Control y supervi-

sión

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De la luz a la energía


un constante crecimiento del mercado fotovoltaico, además de provocar su expansión a nuevos países. Numerosos gobiernos están apoyando la extensión de la energía solar aplicando unos ven-tajosos sistemas de tarifas reguladas. Estos sistemas de tarifas se basan en que aumentan el atractivo de invertir en instalaciones de generación de energía limpia, con el consiguiente incremento del volumen de mercado y la reducción de costes productivos que ello conlleva. Este enfoque ha tenido un éxito rotundo: se calcula que en el plazo de cinco años se alcanzará la paridad de red en aquellos lugares con una ele-vada radicación solar y unas tarifas altas de la electricidad en las horas punta, como California o Italia. Por paridad de red se entiende que el precio de la electricidad fotovoltaica sea equiparable al precio de facturación al público de la electricidad no procedente de fuentes solares.

Una vez alcanzada la paridad de red, los mercados solares experimentarán un auge aún mayor. Sin embargo, si bien esto es deseable de cara a reducir las emisiones y la dependencia del carbón, la llegada de la electricidad fotovoltaica planteará nuevos retos en lo referente a la red de distribución y el control de la red. Así pues, se necesitarán estrategias de control más avanzadas, y la res-puesta reside en las redes inteligentes. Estas redes se adaptan para hacer frente a la generación descentralizada, los flu-jos de potencia bidireccionales y el ajuste optimizado de la oferta y la demanda, e incluyen los avanzados sis-temas de medición, supervisión y con-trol asociados. ABB se encuentra en la vanguardia del desarrollo, puesto que ofrece y apoya las tecnologías que nos permitirán pasar de las redes conven-cionales a las redes inteligentes. Y ni que decir tiene que los inversores sola-res de ABB son compatibles con las redes inteligentes.

Encontrará más información sobre ABB y la energía

solar en www.abb.com/solar.

Jyrki Leppänen

ABB Oy, Drives

Helsinki, Finlandia

[email protected]

Conexión a la redEn el caso de las instalaciones de menor tamaño, la potencia suele enviarse directamente a la red de distri-bución de baja tensión. En cambio, las centrales de mayor tamaño suelen conectarse a la red de media tensión por medio de un transformador y una aparamenta 3 (componentes que tam-bién ofrece ABB). En algunas aplicacio-nes, la topología del inversor central de ABB permite la conexión en paralelo de varios inversores utilizando el mismo transformador, lo que supone una importante reducción de costes.

Un futuro brillanteLa sensibilización medioambiental y la reducción de costes están dando lugar a

plo, el apoyo de la red durante perio-dos de inestabilidad. El inversor está equipado de interfaces de bus de campo (Mod-bus, PROFIBUS, CANopen y Ethernet) que permiten el segui-miento y control a distancia y local.Un algoritmo de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) garantiza que en todo momento se aproveche al máximo la energía que suministran a la red los módulos solares. Esto es necesa-rio porque la curva típica (corriente frente a tensión) varía en función de la luz disponible y de la temperatura de las células fotovoltaicas. De este modo, gracias al algoritmo MPPT, las células siempre operan en el punto de máxima eficiencia con independencia de las cir-cunstancias.

3 Comunicación de datos y conexión del inversor central de ABB.

Inst

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250

kW

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50 k

Wp

Inversor central Inversor central

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Inversor central

Transformador de media tensión

Trifásico 20 kV

NETA-01

Inversor central

Fieldbus

Internet

Inst

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250

kW

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lar

de 2

50 k

Wp

PC local

PC a distancia



deben estar dotados de características especiales de diseño que les permitan funcionar a gran profundidad y someti-dos a una gran presión. Para ello, es preciso eliminar todas las arquetas de gas y aire del interior de la carcasa exterior, sumergir los componentes en líquido y desarrollar un sistema de com-pensación de presión para mantener la presión interna próxima a la exterior del agua. Como los transformadores en marcha se calientan, el tipo de líquido utilizado en el interior del transforma-dor es crucial para que éste funcione correctamente. Se emplea aceite de aislamiento de gran calidad y con un coeficiente bajo de expansión, compati-ble con los demás componentes y material del transformador. Este tipo de aceite se desgasifica antes de la instala-ción, ya que el transformador se aloja en un depósito sólido que no puede expandirse, ni siquiera cuando está

de alta tensión mediante cables subma-rinos. Este transporte emplea transfor-madores elevadores para aumentar los niveles de tensión para el transporte y transformadores reductores para dismi-nuir la tensión hasta el nivel apropiado para operar el equipo eléctrico especia-lizado ubicado en alta mar. Puesto que dicho equipo se emplea a gran profun-didad bajo la superficie del mar, el trans-formador reductor debe poder funcio-nar también a profundidades similares.ABB ha estado desarrollando transfor-madores submarinos desde 1985. Los dos primeros, con 1,6 MVA (megavol-tios amperios) y 11 kV/1 kV, se sumer-gieron en 1999 a una profundidad de 500 m y, hasta la fecha, han funcionado con fiabilidad impulsando bombas de aumento de presión de aceite durante diez años. Desde entonces, ABB ha ido desarrollado progresivamente más uni-dades mayores. Estos transformadores

Los yacimientos petrolíferos submarinos figuran entre los entornos más extremos en los que se emplean transformadores. ABB ha venido desarrollando la tecnología de transformadores submarinos durante casi 25 años, y sigue siendo el único fabricante del mundo con instalaciones para mover bombas y compresores que se destinan a extraer petróleo y gas de depósitos situados bajo el lecho marino, lo que permite mantener los pozos productivos durante más tiempo.

Sometidos a presión Transformadores submarinos de ABBEsa Virtanen, Mark Curtis

La continua explotación de yacimien-tos petrolíferos marinos en aguas

poco profundas es cada vez menor a medida que disminuyen estas reservas relativamente locales. Con frecuencia, para maximizar la extracción de petró-leo, se bombea agua de mar o gas al pozo para aumentar la presión y llevar a la superficie el combustible restante atrapado debajo del lecho marino. Se utilizan técnicas similares en yacimien-tos petrolíferos de aguas profundas, situados a mucha más distancia de la costa, que plantean ahora nuevos desa-fíos a la industria. Dichas operaciones exigen expertos conocimientos técnicos y competencia, en especial para mover compresores, bombas y motores a pro-fundidades de varios kilómetros, posi-blemente a 50 km o 100 km de la costa. Para llevar la energía eléctrica a estos emplazamientos marinos remotos con pocas pérdidas se necesita transporte


Sometidos a presión


ción, se calienta la conducción, y gene-ralmente tras unos días se disuelve la obstrucción.

Condiciones exigentesLa tecnología de transformadores sub-marinos más reciente garantizará la pro-ducción continua en un yacimiento de gas situado a 400 metros bajo el nivel del mar frente a la costa de Noruega. En estas instalaciones se consideraba que era demasiado costoso construir una nueva plataforma marina cerca del yacimiento de gas. Además, el yaci-miento se encuentra a 150 km de tierra firme y a 50 km de la plataforma marina más cercana. A estas distancias y con tensiones de transporte convencionales (6,6 kV), se perdería la mayor parte de la energía necesaria para mantener los motores de los compresores en funcio-namiento sobre el fondo del mar. Sin embargo, el último transformador sub-marino de ABB es resistente, potente y capaz de funcionar a profundidades de hasta tres kilómetros. Con la poten-cia y la tensión nominales máximas [de 15 MVA (megavoltios amperios)/ 50 kV/ 6,6 kV] y la frecuencia de tra-bajo máxima, el transformador subma-rino de ABB es el más eficiente del mercado y capaz de un funcionamiento fiable en este emplazamiento.El sector del gas y el petróleo plantea constantemente nuevos desafíos a medida que se descubren nuevos yaci-mientos para extracción. Como resul-tado de ello, ABB ya está construyendo un transformador submarino de capaci-dad aún mayor –20 MVA 132 kV/ 22,5 kV y 16,5 MVA 22 kV / 3,5 kV / 2,8 kV (imagen junto al título del artí-culo)–, que se entregará a tiempo para probar los equipos destinados al yaci-miento de gas más largo del mundo: el Ormen Lange en Noruega.ABB continúa siendo el único fabricante de transformadores submarinos del mundo capaz de suministrar energía fia-ble bajo el nivel del mar con pérdidas mínimas.

Esa Virtanen

ABB Power Products

Vaasa, Finlandia

[email protected]

Mark Curtis

Revista ABB

Zurich, Suiza

[email protected]

profundidades. Estos transformadores submarinos tienen unos 2,5 m de altura, 3,5 m de longitud y 1,2 m de anchura, y contienen un volumen de aceite de aislamiento de unos 4 m3 1 . Combina-dos con las bombas, las válvulas y las conducciones, toda la unidad puede pesar entre 20 y 50 toneladas métricas, y se hundiría probablemente en el fango o la arena si simplemente se bajara al lecho marino. Toda la estruc-tura está montada, por lo tanto, sobre sólidos pilotes, que primero se fijan al lecho marino. Los tubos situados en la parte inferior de la estructura encajan en los pilotes de modo que ésta sobre-sale algunos metros por encima del lecho marino cuando está adecuada-mente instalada. Después, no se necesi-tan más mantenimiento ni reparaciones. De hecho, como las posibilidades de efectuar reparaciones son limitadas, debido al gasto que conlleva elevar el equipo a la superficie, ABB ha invertido mucho tiempo y esfuerzo en garantizar que todos los componentes sean de la máxima calidad y hayan superado exi-gentes pruebas. Estas pruebas exhaus-tivas aseguran el funcionamiento fiable y seguro de los 15 transformadores sub-marinos actualmente instalados, que ofrecen un excelente rendimiento y un ahorro de costes en las instalaciones en alta mar.

Calentadores de conduccionesEn el Golfo de México, por ejemplo, a una profundidad de unos 2.000 m, el oleoducto debe calentarse para desoli-dificar el petróleo, que se congela debido a la presión y el frío.Se transporta una planta móvil por barco al punto en el que se haya con-gelado la conducción. La planta consta de un sistema eléctrico, un cable sub-marino y un trineo submarino. Éste –que incluye un transformador sub-marino y los componentes eléctricos necesarios para el contacto con la con-ducción– se baja al lecho marino 2 . Con ayuda de un ROV (vehículo con-trolado a distancia), los componentes eléctricos se conectan a las conduccio-nes y se activan.El generador diésel del buque produce 480 voltios, y se emplea un transforma-dor elevador para aumentar y regular la tensión entre 1 kV y 11 kV. En el lecho marino, el transformador submarino reduce la tensión hasta un nivel apro-piado para la conducción. A continua-

1 Transformador submarino.

caliente. El calor que genera el transfor-mador en funcionamiento tiene el poten-cial de acelerar las reacciones químicas, aumentando posiblemente los efectos corrosivos del agua de mar, y como el transformador se enfría por convección natural, también puede atraer organis-mos vivos a la superficie exterior de la carcasa. Estos factores han determinado el uso de acero especial de gran calidad en la carcasa, capaz de soportar las altas presiones asociadas a las grandes

2 Instalación de un transformador submarino.



En el clima económico actual, maximizar los activos de las plantas y reducir los periodos de inactividad no programados de las mismas se ha convertido en una prioridad para reducir los costes y maximizar la productividad. En la actualidad es habitual dejar sin utilizar o no aprovechar información potencialmente valiosa adquirida por los instrumentos del pro-ceso sobre el terreno. Esta información se podría controlar si se creara una vía de comunicaciones que volviera al sis-tema de control del host. Normalmente, los instrumentos actuales llevan incorporado un protocolo de comunicaciones HART, que se suele usar durante la puesta en servicio del instrumento. La llegada de las normas inalámbricas, como WirelessHARTTM, ha permitido a ABB desarrollar una nueva versión de adaptador inalámbrico que se puede instalar en los instrumentos HART existentes y que ofrece una vía de comunicación rentable y segura que vuelve hasta las aplica-ciones remotas de control de estado, como Asset Vision Professional de ABB.

Liberación de la información inutilizadaAdaptador de ABB actualizado para WirelessHARTTM

Gareth Johnston


Liberación de la información inutilizada


línea de impulso obturada para flujo de presión diferencial o supervisión del estado de la válvula de control mediante análisis de firmas) y a los ins-trumentos (por ejemplo, uso de consu-mibles del analizador o estado de la sonda del analizador) permiten contro-lar las condiciones del proceso.

Base de datos de configuraciónSe utiliza para gestionar la configura-ción del instrumento y la comprobación del mantenimiento.

El valor de la información abandonada en el instrumento dependerá en gran medida del activo al que mide o controla y también de las posibilidades del propio instrumento. Algu-nos analizadores, por ejemplo, contienen líquidos amortigua-dores para permitir la calibra-ción periódica; estos depósitos amortiguadores han de relle-narse y esto requiere una alerta de mantenimiento. Otros activos de la planta con com-ponentes móviles (por ejem-plo, accionamientos o válvu-las) también tendrían la posi-bilidad de prever las necesida-des de mantenimiento basán-dose en la actividad 2 .

Mientras los distintos sectores industriales luchan por hacer frente a la crisis económica actual, la atención se centra en el mantenimiento puntual de los activos sobre el terreno. Es necesario encontrar méto-dos que permitan extraer la información que queda atra-pada en los instrumentos y no se utiliza, y hacerlo de manera económica y con bajo riesgo para maximizar la disponibili-dad de la planta.

Liberación de la información inutilizadaUn sistema de control tradicio-nal de 4 a 20 mA contendría un controlador de lógica pro-

charan al máximo esta información no utilizada que queda en el instrumento para funciones como:

Control del procesoAlgunos instrumentos, como los cauda-límetros, a menudo miden otros datos del proceso, como totalizadores, densi-dad o temperatura, todos los cuales son útiles para el control del proceso.

Control de la condiciónLos incidentes relativos a la conexión del proceso (por ejemplo, detección de

Los instrumentos del proceso utilizan el protocolo de comunicaciones

HART (transductor remoto direcciona-ble de alta velocidad) para comunicar digitalmente las mediciones del proceso y la información de diagnóstico a hosts inteligentes, como un sistema de con-trol distribuido (DCS) o una herra-mienta HART manual. El protocolo digi-tal HART se implementa en forma de modulación por desplazamiento de fre-cuencia (FSK) que se superpone sobre una señal de 4 a 20 mA. Los dispositi-vos HART cableados se pueden conec-tar con módulos de E/S analó-gica de 4 a 20 mA como parte de un sistema de control que puede, o no, ser capaz de comunicarse por HART. En la actualidad, HART es el proto-colo de comunicaciones de instrumentos más generali-zado, con unos 30 millones de dispositivos HART de 4 a 20 mA instalados en todo el mundo. Este dominio se debe en parte a su capacidad para coexistir con la señal de 4 a 20 mA. Su posición como líder del mercado se ha mantenido a pesar de la llegada de buses exclusivamente digitales más perfeccionados, que a menudo se consideran complejos 1 .

Información valiosa que no se utilizaLa comunicación HART se usa a menudo durante la puesta en servicio de los instrumen-tos de campo; por lo general, se conecta una herramienta HART manual directamente al instrumento de campo en el que se pueden configurar parámetros tales como el inter-valo y el tipo de transductor. Ahora bien, una vez que se desconecta la herramienta manual, el resto de la informa-ción incluida en el instru-mento queda sin utilizar, a menos que se disponga de una vía que vuelva al host.Se estima que sólo el 10% de los 30 millones de instrumen-tos HART instalados desde 1989 tienen una vía de vuelta al host1). Dicho acceso remoto permitiría que las operaciones y el mantenimiento aprove-

Nota a pie de página1) Se estima que el 75 % de los instru-

mentos inteligentes emplean HART;

de éstos, el 90% no tienen acceso

remoto.

1 Evolución de los protocolos HART y momentos más importantes

Protocolo HART

de 1989

Información sobre gestión

de activos

WirelessHART

más de 30 millones

1,4 millones

1990 1995 2000 2005 2010

Mill

ones

de

unid

ades

30

15

0

Otras tecnologías fieldbus del instrumento

Considerado un estándar

industrial

12 millones

24 millones

Año

2 Ejemplo de condiciones detectables para el posicionador de válvula de control

Condiciones de mantenimiento identificadas que supervisa el posicionador de válvula de ABB (código de referencia TZIDC).




buena solución para transferir archivos grandes, con PC y periféricos conecta-dos en red en una oficina o en el hogar; pero los requisitos del sector son mucho más rigurosos y especialmente vulnerables a las cuestiones de seguri-dad y fiabilidad 5 . ¿Es WiFi lo suficientemente seguro? ¿Puede coexistir WiFi con otras redes inalámbricas?

¿Puede adaptarse WiFi a los entornos cambiantes?

¿Necesitaré nuevas herramientas para su soporte?

A menudo, la experiencia que la gente tiene con WiFi es de frustración, sobre todo cuando hay otras redes en las proximidades. En instalaciones indus-triales sabemos que el entorno de radio cambia a menudo (a veces a diario) al desplazarse los vehículos por la planta o al cambiar la infraestructura (al mon-tar andamiajes o añadir nuevos equi-pos). La conclusión es que, si nos limi-tamos a transmitir HART por red ina-lámbrica (WiFi), no obtendremos una solución de categoría industrial2).

WirelessHARTTM da la solución al incor-porar varios niveles de seguridad, autenticación de datos y vías redundan-tes de vuelta al host. Estas funciones son conformes con la norma, de modo que los dispositivos pueden intercam-biar datos de forma fiable y segura a través de una red WirelessHART. Desa-rrollar una solución inalámbrica basada en HART también es rentable, porque no hay que cambiar las herramientas de ingeniería; sólo se necesita actualizar el DD (descripción de dispositivos)/DTM (gestor de tipo de dispositivo) de HART para los nuevos dispositivos.

WirelessHARTTM para instrumentaciónLa industria de la transformación es conservadora y se basa en normas, lo que permite lograr bajos costes y más variedad de elección. Los proveedores como ABB también prefieren trabajar con normas, por lo que no resulta sor-prendente que WirelessHART se haya convertido en la primera de tales nor-mas. WirelessHART es el siguiente paso evolutivo para HART como norma del sector y forma parte de la especifica-ción HART 73).

Puede ver la red WirelessHART en 6 . Para el sistema host ha habido pocos

gramable (PLC) con módulos de E/S cableados a las instalaciones sobre el terreno a través de un armario de clasi-ficación con un cable multinúcleo 3 . El armario de clasificación contendría las fuentes de energía pertinentes y barre-ras o aisladores. El acceso a los datos de HART se puede lograr remodelando una unidad de multiplexación HART con un enlace serie al sistema host. La mejor ubicación para el multiplexor sería en el armario de clasificación, donde a su vez se conectaría cada señal del instrumento.

Es posible incorporar un multiplexor HART a una instalación existente, pero hay que tener en cuenta ciertos plantea-mientos, entre ellos: ¿Es correcto y está disponible el diagrama de cableado de paneles más reciente?

Debe dejarse el espacio adecuado en el armario de clasificación.

Durante la instalación, cada bucle debe abrirse para conectarse al multi-plexor.

Es posible que haya que esperar a una parada de la planta.

Otra opción sería añadir una red ina-lámbrica para transmitir la información HART desde cada instrumento al sis-tema host para la oportuna supervisión. Se añadiría un adaptador inalámbrico a cada instrumento para que se pudiera transmitir la información valiosa 4 . El adaptador se podría accionar por medio del bucle de 4 a 20 mA o de otra fuente (por ejemplo, batería, energía local, solar). Esta solución proporcionaría un complemento de bajo coste punto a punto de los instrumentos a una red inalámbrica, con comunicación a un sistema de gestión de activos como Asset Vision Professional (AVP) de ABB.

Agregar el acceso a distancia punto a punto es rentable con una instalación escalonada, y no es necesario recablear los armarios de clasificación ni depen-der de los diagramas de cableado, lo que entraña menor riesgo en la instala-ción.

Entonces, ¿debemos utilizar WiFi?El uso de una red inalámbrica existente, como WiFi, puede parecer la mejor opción; sin embargo, si lo pensamos un poco, está claro que esta solución tiene demasiados problemas. WiFi es una

Notas a pie de página2) Los tres principales requisitos de los usuarios

finales son: Que sea seguro Que sea fiable Que sea sencillo

3) HART 7 es la versión más reciente de la especifica-ción HART y es plenamente retrocompatible con los instrumentos y herramientas HART existentes. HART 7 incluye funciones adicionales en apoyo de las redes inalámbricas.

3 Sistema tradicional de control por cable

Sistema de control

Controlador/PLC

Clasificación

Sistema de control

Controlador/PLC

Clasificación

4 El adaptador mejorado WirelessHART de ABB

Adaptador inalámbrico

5 HART por canales inalámbricos: inseguro y poco fiable

WiFi

Sistema HOST

WiFi

HART

WiFi

HART




Mensajes brevesEl mensaje de WirelessHART es muy corto (3 ó 4 ms en un intervalo de 10 ms).

SeguridadEn los dispositivos WirelessHART, la seguridad está incorporada y no se puede desactivar 8 .

Las principales inquietudes tienen que ver con la privacidad de los datos y la autenticación. He aquí una visión con-cisa de las funciones incorporadas a

WirelessHART, utilizadas por ABB en sus instrumentos WirelessHART: Los datos se cifran con una clave de cifrado distinta según saltan por la red mallada, lo que proporciona una mayor seguridad. Los datos se autentican para garantizar que no han sido modificados por otros agen-tes al pasar por la red. Los dispositivos se autentican al conectarse a la red para evitar que se conecten dispo-sitivos no fiables. Los mensajes se mantienen breves y se transmiten por canales diferentes en cada salto para que los datos sean difíciles de encontrar.

ABB ha identificado la urgente necesidad de formar a posi-bles usuarios y presta apoyo a la Fundación para la comuni-cación HART (HCF) para crear y gestionar una serie de expo-siciones técnicas itinerantes en todo el mundo4).

Adaptador WirelessHARTLa nueva versión de adaptador (NHU200-WL) será el primer dispositivo WirelessHART de ABB disponible. Este disposi-tivo permite a los equipos de operaciones y mantenimiento liberar la información que ha quedado atrapada en los ins-

Salto de canalCada mensaje utiliza automáticamente un canal de frecuencia diferente al del mensaje anterior para evitar otras redes (se puede seleccionar entre 15 canales) 7 .

Evaluación de canalesSe comprueba el canal de transmisión seleccionado para ver si otras redes lo están utilizando antes de enviar los datos (con lo que se evitan colisiones de datos).

cambios, puesto que las comunicacio-nes HART ya están integradas. Existe una red troncal de bus de campo de alta velocidad para los gateways de WirelessHART ubicados en el campo. El gateway de WirelessHART es responsa-ble de crear y preparar la malla inalám-brica, que conecta los instrumentos a la red. Se utiliza una herramienta HART manual tradicional para conectar los nuevos instrumentos WirelessHART a la red 6 . Para conectarse es necesario introducir una clave de conexión (clave de cifrado) y una identificación de red. La forma más segura de intro-ducir estos parámetros es por medio de una breve conexión física a través de la herra-mienta manual.

WirelessHART cuenta con una serie de estrategias para satis-facer los requisitos de seguri-dad, fiabilidad y sencillez del usuario final. ABB está apli-cando la especificación Wire-lessHART a su gama de instru-mentos, que llevan incorpora-das esas estrategias.

WirelessHART es intrínseca-mente compatible con los 30 millones de instrumentos HART de 4 a 20 mA ya instala-dos: para utilizar Wireless-HART sólo hay que aplicar la nueva versión de adaptador enchufable de alimentación en bucle y utilizar las mismas herramientas HART tradiciona-les con un DD o DTM actuali-zado.

FiabilidadWirelessHART ha permitido que los dispositivos utilicen una red mallada en los casos en que existen vías alternati-vas para devolver la informa-ción al gateway y al sistema host. Si una vía se trunca, se selecciona automáticamente una vía alternativa.

Cuando coexiste con otras redes cercanas, WirelessHART utiliza las siguientes estrategias para garantizar que transmite el mensaje con un efecto mínimo en las otras redes que usan canales de frecuencia similar:

7 Ejemplo de actividad inalámbrica en un centro

Nota a pie de página4) Para saber en qué fecha tendrá lugar

la próxima exposición itinerante en su

zona, visite www.abb.com/instrumen-

tation, regístrese y siga los vínculos de

Wireless Instrumentation a la derecha.

6 Red WirelessHART

AutónomoAplicación de gestión de activos

Bus de alta velocidad (Modbus – Fieldbus – Ethernet)

Sistema 800xA

Red MALLADA de WirelessHART

Adaptador WirelessHART de ABB




desde el sistema de gestión de activos al instrumento objetivo y luego devolverá la respuesta 10 .

Pruebas de WirelessHARTLos dispositivos Wireless-HART, como es el adaptador de ABB, formarán parte de un sistema conectado en red, por eso es importante comprobar que todos ellos cumplen la especificación escrita de HCF. Todos los dispositivos Wire-lessHART de ABB estarán cer-tificados para funcionar en redes de varios proveedores con funciones incorporadas para fiabilidad y seguridad.

El kit de pruebas de HCF uti-lizado para certificar los dis-positivos WirelessHART está disponible desde mediados de 2009, por lo que no se

prevé que los dispositivos certificados estén disponibles hasta principios de 2010, ya que llevará tiempo probarlos y resolver cualquier problema que pueda surgir.

Lugar de la prueba – BASFBASF se ha asociado con NAMUR5) para preguntar si WirelessHART proporciona la norma única para los dispositivos de medición y control de procesos inalám-bricos. Para recoger información y res-ponder a esta pregunta, se eligió Lud-wig-shafen de BASF, en Alemania, como lugar de ensayo para instalar y

se puede desmontar para facilitar aún más la instalación física. Conecte el adaptador en serie al ins-trumento objetivo.

Conecte una herramienta HART tradi-cional (manual o Asset Vision) al bucle de 4 a 20 mA y configure los parámetros de conexión del adapta-dor (clave de conexión – identifica-ción de red).

Vigile el estado de conexión y desco-necte la herramienta HART cuando haya terminado.

El adaptador leerá ahora la información del instrumento objetivo y la pondrá a disposición del sistema host.

Uso del adaptadorEl principal uso del adaptador es en combinación con las herramientas de gestión de activos, como AVP de ABB, para supervisar las condiciones de man-tenimiento de los instrumentos Cuadro 1 . AVP incorpora monitores de activos para los instrumentos HART. Éstos se utilizan para comprobar las condiciones de mantenimiento de los instrumentos y facilitar información adicional para ayu-dar a localizar los fallos. Estos monito-res de activos se pueden usar con el adaptador WirelessHART sin necesidad de modificarlos.

Una vez instalado, el adaptador encami-nará las solicitudes de información

trumentos y no se utiliza 9 . El adaptador está diseñado para que sea fácil de usar durante la instalación y durante el funcio-namiento. Esto ha sido posible gracias a su pequeño tamaño y al uso de energía ecológica (extracción de energía ambien-tal), lo que significa que no hay pilas que mantener o susti-tuir.

Adaptadores para la puesta en servicioEl adaptador se puede conectar en cualquier lugar dentro del bucle de 4 a 20 mA utilizado por el instrumento. Normal-mente se realizará por medio de una placa de entrada de cables que esté libre en el ins-trumento o por medio de una pieza en T, en el caso de que sólo exista una placa. El pequeño tamaño del adaptador facilita su montaje si existen obstruccio-nes cercanas, es decir, conexiones neu-máticas a válvulas; de hecho, la antena

Su pequeño tamaño facilita su montaje en condiciones difíciles

La carcasa giratoria permite obtener la mejor orientación de la antena, lo que simplifica la instalación

La energía ecológica significa que no hay pilas que mantener, lo que reduce los costes de funcionamiento

Los bajos requisitos de energía permi-ten instalar el adaptador al final de tra-mos de cable largos, lo que aumenta su idoneidad

Las funciones incorporadas en Wire-lessHART permiten al adaptador conectarse a las redes WirelessHART existentes con otros equipos de pro-veedores terceros, reduciendo los costes y mejorando la flexibilidad

Ofrece acceso a toda la información (datos de proceso e información de mantenimiento) de un instrumento existente instalado de 4 a 20 mA

Cuando se combina con AVP (u otras aplicaciones de gestión de activos), el adaptador da pleno acceso a distancia a la información (de proceso y de man-tenimiento) del instrumento

Diseñado para su uso con los instru-mentos de ABB y otros

Cuadro 1 Ventajas del adaptador

9 Adaptador mejorado WirelessHART NHU200-WL de ABB

Radio

Sto

rage

HART

Nota a pie de página5) Asociación internacional de usuarios de tecnología

de automatización en industrias de procesamiento.

8 Seguridad de WirelessHART

SpoofingNegación de servicio

Dispositivos no fiables

Ataque de repetición

Spoofing

Privacidad de los datos

Contraseñas

Cifrado

Lista blanca

División temporal

Informes de salud

Salto entre canales

Contraseñas

Cifrado

Lista

División temporal

rmes salud

Salto entre canales

Cifrado conjunto

Comproba-ción de la integridad de los mensajes




cia emergente entre las diferentes nor-mas en una fase temprana y combinar las ventajas de las actuales iniciativas WirelessHART e ISA SP100.

¡Utilicemos la comunicación inalámbrica en todas partes!Las soluciones inalámbricas en el ámbito de los instrumentos no se han concebido para sustituir a los buses de campo cableados de 4 a 20 mA ni a ningún otro bus exclusivamente digital. WirelessHART se ha desarrollado para complementar las redes cableadas en situaciones en las que la instalación es difícil y los costes son elevados o cuando resulta conveniente una segunda red de mantenimiento. ABB sigue atento al desarrollo de las normas inalámbricas y suministrará productos basados en la demanda del mercado.

En el presente artículo hemos tratado el uso de adaptadores inalámbricos en casos en los que los instrumentos exis-tentes se actualizan mediante la adición de una red inalámbrica para la supervi-sión del estado o de los procesos en algunos casos. Los dispositivos para entornos exclusivamente inalámbricos (instrumentos a pilas con conexión exclusivamente inalámbrica) serían el tema de otro artículo; sin embargo, el rendimiento de esos dispositivos y redes inalámbricas no cumple los requi-sitos para el control de procesos críticos e interbloqueo6). Los instrumentos exclusivamente inalámbricos (a pilas) tendrían que enfrentarse a un presu-puesto de energía y los índices de refresco de procesos (aunque varía) suele estar en torno a 30 segundos o varios minutos.

La solución inalámbrica para instrumen-tación tiene su lugar junto a las versio-nes cableadas y debe ser considerada con cuidado y quizá respaldada por proveedores como ABB y por los infor-mes del lugar de ensayo de NAMUR o HCF.

Gareth Johnston

ABB Automation Products

St. Neots, Reino Unido

[email protected]

Nota a pie de página6) Aquí es donde se utiliza un valor de proceso como

parte de una secuencia de control.

colaborado en la instalación y puesta en servicio Cuadro 2 .

El ensayo consta de dos fases.

Fase 1: la prueba de laboratorio se cen-tra en la interoperabilidad, facilidad de uso y tiempos de respuesta. Existen otras pruebas que incluyen la coexis-tencia con otras normas de radio, como la 802.11b/g/n (utilizada, por ejemplo, con las redes WiFi).

Fase 2: las pruebas de aplicación se centran en la instalación y el rendi-miento operativo en una serie de plan-tas de producción de las instalaciones de Ludwig-shafen de BASF. Esta fase servirá para validar la fase de laborato-rio.

Los resultados de estas pruebas estarán disponibles durante el cuarto trimestre de 2009.

En este contexto, el estudio de NAMUR representa un catalizador tanto para los fabricantes como para los organismos de normalización a los efectos de sentar las bases de una norma IEC conjunta y única para las redes de sensores ina-lámbricas. Esta norma homogénea de comunicaciones inalámbricas ayudará a los fabricantes y usuarios finales a implantar aplicaciones inalámbricas con rapidez para aprovechar el potencial de esta nueva tecnología.

El estudio tecnológico de NAMUR no se limita a la norma WirelessHART. La intención es contrarrestar la competen-

probar varias redes WirelessHART con dispositivos de diversos proveedores, incluido ABB.

La prueba en BASF se inició en julio de 2009 con dispositivos precertificados y prototipos de ABB, Emerson, Endress & Hauser, MacTek, Pepperl & Fuchs y Sie-mens. Éstos se conectaron a los siste-mas host de ABB y Emerson. NAMUR ha elaborado la recomendación NE124 titulada “Requisitos para la automatiza-ción inalámbrica”, que constituirá la base para parte de las pruebas. ABB ha

Adaptador instalado in situ

La evaluación de las instalaciones identifica los posibles problemas de comunicación inalámbrica del sitio y las soluciones de diseño

Instalación y orientación de planificación La asistencia local se encarga de las

visitas al sitio y de la comprobación de mantenimiento

La asistencia a distancia para centros alejados estudia las condiciones de mantenimiento de los instrumentos y asesora sobre las medidas a adoptar

Cuadro 2 Servicio inalámbrico de ABB

10 Flujo de información entre el adaptador y el sistema de gestión de activos

Paso 1

Paso 2

Paso 3

El instrumento identifica un fallo y activa la alerta interna.

La aplicación de control del estado Asset Vision Professional lee la alerta del instrumento a través de la red WirelessHART.

ABB Asset Vision Professional se utiliza como sistema de gestión de activos para acceder a los monitores de activos integrados.

El informe de fallos se genera y

transmite en función de la gravedad.

El equipo de mantenimiento y asistencia a distancia se conecta y examina los detalles a través de herramientas de HART como DTM para diagnosticar el fallo y preparar la reparación.



La industria del papel lleva mucho tiempo intentando conseguir un sensor de calibrado preciso, fiable y que no deje marcas ni rasgue las hojas en sus máquinas de fabricación de papel. ABB acaba de lanzar un sensor de estas características, que ha demostrado ser muy superior a otros sensores de calibrado óptico. Las opiniones iniciales escuchadas a los clientes hablan de una reducción de energía y de uso de materias primas, así como de una mejor calidad. Por otra parte, el enfoque de tecnología radical adoptado proporciona un estudio práctico interesante de innovación en acción.

La innovación en acciónEl revolucionario sensor de calibrado óptico de ABB significa que los fabricantes de papel pueden medir y controlar el calibre en las calidades de papel más elevadasRambod Naimohasses, Anthony Byatt


La innovación en acción


des de penetración, como los metales. No obstante, si la luz penetra en el grueso del material, como puede ser el caso del papel, entonces el método ten-drá dificultades para determinar la situa-ción real de la superficie y, en conse-cuencia, dará una medición falsa de las distancias 1b . Tal vez sea necesario rea-lizar también calibraciones en función de la calidad y del proceso, u otro tipo de compensaciones. Algunos sensores láser pueden también tener que trabajar en conjunción con un sensor de cali-brado de contacto, activado periódica-mente, para actualizar el sensor láser tanto para la calibración de la forma del perfil como absoluta.

La penetración de la luz puede demos-trarse fácilmente comparando las medi-ciones de cinco hojas de papel de dis-tintas calidades –pegadas– utilizando un sensor de calibrado de triangulación láser de lado doble, por una parte, y otro de contacto y lado doble 2 . La concordancia en los papeles finos varía aproximadamente entre 1 µm y 10 µm. A menudo, las especificaciones relativas a la calidad de tales papeles requieren una variación de calibre no superior a ±1 µm, de modo que la falta de concor-dancia puede plantear problemas rea-les, dado que las calidades cambian en una sola máquina, o incluso a medida que varían las condiciones del proceso. Además, existen discrepancias enormes cuando las calidades del papel sufren cambios más amplios, como las desvia-ciones de 30 µm a 50 µm registradas para calidades de papel para tarjetas o kraft, por ejemplo.

necesaria para casi todos los fabrican-tes.

Algunos tipos de papel plantean autén-ticos retos a estos “esquís” palpadores, y no es extraño que se dañe el papel, que la medición resulte imprecisa o que el control sea deficiente. Tal escenario impulsó a ABB a convertirse en pionera de los sensores sin contacto, suspendi-dos en el aire, a finales de la década de 1960. Eran unos sensores sencillos, pero su precisión y resolución eran escasas en maquinas de alta velocidad.

Más recientemente, los proveedores de sistemas de control de calidad se han centrado en los sensores de calibrado óptico, utilizando a menudo la técnica de triangulación láser. Este método es prometedor, aunque presenta numero-sos errores importantes debido a la inestabilidad provocada por el rápido movimiento de la hoja, los efectos de su inclinación cuando no es totalmente plana, la alineación del sensor y los efectos topográficos de la superficie, sin olvidar la penetración de la luz láser en el cuerpo semitranslúcido de la hoja de papel.

ABB ha escogido un enfoque óptico completamente diferente, no basado en el láser, que proporciona una conside-rable mejora de exactitud y estabilidad de la medición. Este nuevo sensor, el último de sus 50 años de historia de las mediciones pioneras de la calidad del papel en línea, proporciona finalmente a los fabricantes de papel una herra-mienta de precisión para medir y con-trolar el calibre incluso en las calidades de papel más elevadas.

Limitaciones de la triangulación láserLa triangulación láser ha encontrado adeptos en sectores como los metales, el caucho y los plásticos. Lo que hace es comparar una separación física y la medición de la distancia de triangula-ción láser a la superficie de la hoja libre. La triangulación se realiza diri-giendo un rayo láser sobre el papel y siguiendo la posición de la luz que se refleja 1a . La distancia desde la super-ficie de la hoja puede determinarse entonces analizando el lugar en el que se forma la imagen.

La triangulación funciona muy bien para superficies que no tienen dificulta-

Espero que sepan perdonar mi opi-nión de que el papel, inventado

hace miles de años, es uno de los productos más fáciles de fabricar del mundo. No obstante, en la fabricación moderna de incluso una hoja de papel para fotocopia interviene un conjunto inimaginable de tecnologías, en especial en lo que se respecta a los sistemas de control de calidad (QCS) de la máquina que fabrica el papel. ABB es uno de los principales proveedores de estas tecno-logías de QCS para los fabricantes de papel.

Un elemento primordial de la actividad de los fabricantes de papel es la plata-forma de exploración (escaneo) a través de la cual pasa la banda de papel. Este escáner incluye un conjunto de sensores que miden las principales propiedades –humedad y peso– del papel a medida que se desplazan por la hoja. Un con-junto complejo de algoritmos de control genera a continuación instrucciones para que la máquina de fabricación de papel regule el proceso.

Junto con la humedad y el peso, la medición y el control del calibre exacto (es decir, el espesor del papel) son esenciales para definir el producto. Sin embargo, la fiabilidad en la medición del calibre ha demostrado ser una tarea difícil.

En la fabricación moderna de incluso una hoja de papel para fotocopia interviene un conjunto inimaginable de tecnologías.

Pasado imperfectoTradicionalmente, la medición exacta del calibre se ha conseguido utilizando sensores de calibrado de contacto de lado doble, que son la norma en el sector en la actualidad. Lo que hacen es pasar unos pequeños “esquís” por el papel y registrar cambios de espesor con una precisión de hasta 1 µm. Aun-que el papel pueda parecer plano, a escala microscópica muchas calidades se asemejan a una cordillera. El calibre, por definición, es el espesor del papel cuando algunos de los “picos” se com-primen ligeramente, y es una medida

1 Principio de triangulación láser: al variar el espesor de la hoja, varía también la posición de la luz proyectada a . El efecto de bola de luz que produce, plantea dudas respecto a las mediciones en algunas calidades de papel b .

Detector

LenteLáser

Detector

LenteLáser

Efecto de “bola de luz”

a b




Las variaciones en la altura de las super-ficies del papel se miden por medio de longitudes de onda. Para empezar, los diversos picos que se observan en la superficie del papel pasarán por el punto focal de un color específico. Por ejemplo, cuando la superficie del papel pasa por el punto focal de la luz verde, entonces la luz verde se convierte en la longitud de onda dominante que recibe el detector del espectrómetro. Unos algoritmos especiales en el detector establecen una correlación entre la lon-gitud de onda reflejada dominante y la distancia a la superficie del papel; un procesador de señales digital evalúa el espectro recibido, realizando 4.000 mediciones por segundo 4 . Una gran apertura numérica garantiza que el polvo presente en el recorrido del rayo no influya en la medición. Una ventaja de utilizar longitud de onda para medir

reveló un método que despertó bas-tante interés: la técnica de desplaza-miento óptico confocal.

Una evaluación inicial indicó que tenía la resolución micrométrica necesaria y otros parámetros de rendimiento. No obstante, se desconocía entonces su capacidad para medir las superficies rugosas del papel en una máquina sucia, húmeda y vibratoria, puesto que sólo se había utilizado en un entorno estable de laboratorio. Las pruebas de laboratorio demostraron finalmente que esta tecnología era suficientemente sólida y se convirtió en el objeto del proyecto de desarrollo.

Principio ópticoEl método confocal consiste en proyec-tar un pequeño punto de luz de banda ancha (12 µm) desde una fuente LED de luz blanca de alta potencia, a través de un sistema de fibra óptica y de un sistema de lentes sobre la superficie de la hoja 3 . El sistema de lentes está diseñado para ofrecer un nivel elevado de aberración cromática, es decir: la luz se divide en los colores que la compo-nen a medida que pasa a través del sistema de lente. Cada color individual se coloca a diversas distancias de la lente. Se hace que la luz proyectada por la hoja de papel vuelva a recorrer el mismo camino que la luz reflejada, es decir, que pase a través de la lente y de la fibra óptica. Este camino óptico compartido es una de las características que hacen que este método sea más exacto que el de la triangulación láser.

En algunas calidades de papel delgado, los errores de los sensores de calibrado láser pueden acercarse al 50 % del espe-sor del papel [1]. Para compensarlo, es necesario hacer laboriosas calibraciones en función del relleno y de la fibra.

Junto con la humedad y el peso, la medición del calibre exacto, que ha demostrado ser una tarea difícil, es esencial para definir el papel.

En busca de un método mejorLos esfuerzos realizados para superar muchos de estos problemas planteados sólo han tenido un éxito limitado. Sin embargo, dada la alta demanda de los clientes de un sistema basado en el láser, ABB decidió embarcarse en su propio proyecto de desarrollo de senso-res láser.

Sobre la base de sus profundos conoci-mientos acerca de la dispersión de la luz sobre el papel, ABB concluyó con rapi-dez que incluso una técnica mejorada de triangulación láser no era la mejor herramienta para la medición exacta del calibre. Un estudio paralelo realizado para investigar el potencial de las tec-nologías empleadas en otros sectores

Nota a pie de página1) Todas estas cuestiones han sido verificadas por

otros investigadores [1,2,3].

3 Un sensor confocal reduce notablemente los errores derivados de la penetración de la luz que pueden producirse con la triangulación láser.

Triangulador láser

Sensor confocal

4 Principio de los sensores de calibrado óptico confocales.

Cable de fibra óptica sencillo

Sistema de lentes de aberración cromática

Compartido por la fuente y el detector (confocal)

Tamaño del punto de mira siempre enfocado 12 µm

Superficie medida de papel

Fuente LED de luz blanca de alta potencia

Separador de fibra óptica direccional

La longitud de onda y la forma de la línea es-pectral propor-cionan informa-ción óptica so-bre la distancia

Detector de espectrómetro

Sensor interno Remoto

tiempos (s)

2 Rendimiento de la triangulación láser frente al sensor de calibrado de contacto en cartoncillo, papel para bolsas y papel de escritorio fino de tres calidades.

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0

300

250

200

150

100

50

0

GT Láser

Bolsa de papel kraft

Cartulina

µm

Calidad 3

Calidad 2

Calidad 1




inductancia magnética de diseño espe-cial que ha demostrado ser excepcio-nalmente precisa y estable. La diferen-cia entre esta medición magnética pri-maria de la separación y la medición de distancia óptica determina el cali-brado.

Además, existe un sensor magnético secundario para diagnóstico y compen-sación de la alineación triaxial de las cabezas. Esta característica permite al

Un algoritmo especial de análisis de la forma espectral mejora aún más la con-cordancia entre el sensor y el laborato-rio, incluso para hojas con superficie de topografía pronunciada. El algoritmo simula la ligera compresión de los picos que se observarían al medir el calibre en un instrumento de laboratorio fuera de línea.

En 5 [2] se muestran las mediciones del sensor para una serie de calidades de papel y muestras de mylar muy exigentes, todas ellas con las mismas constantes de calibración. Las calidades de las muestras de papel utilizadas incluyen tisú [3], SC-A, estucado, no estucado papel para acanalar, papel prensa, papel para tarjetas y calandrado satinado. Lo fascinante del gráfico es que es que resulta muy lineal para una gama amplia de muestras, lo que implica que la medición no exige una calibración dependiente de la calidad. En otras palabras: el sensor de cali-brado óptico de ABB es actualmente el único del mercado capaz de medir el calibre de todas las calidades de papel con una sola calibración.

Retos de ingenieríaLa tecnología confocal subyacente antes descrita no es nueva. El avance, sin embargo, está en poder diseñarla para medir el calibre del papel con precisión y “online” en el entorno extremada-mente hostil de una fábrica de papel. Además del calor, la humedad, el polvo y el hecho de que el papel se mueve a gran velocidad, una máquina de fabri-cación vibra a magnitudes varias veces superiores al espesor real del papel.

Uno de los desafíos más importantes fue mantener la estabilidad de la hoja de papel mientras se mide la distancia de separación. La diferencia es la dis-tancia de referencia entre las mitades superior e inferior del sensor, una a cada lado de la hoja de papel y con una separación de 10 mm.

Espacio de aire y estabilización de la hojaLa medición precisa del espacio de aire del sensor es tan importante como la medición óptica. En 6 se muestra una sección transversal de las dos cabezas del sensor. La distancia de referencia entre las cabezas superior e inferior se mide mediante una tecnología de

la distancia es que no le afectan los cambios leves en la intensidad de la luz reflejada causados por el color y el brillo del papel.

Notas a pie de página2) La prueba se llevó a cabo en un entorno de

laboratorio y es posible que no incluya todas las

perturbaciones posibles que pueden producirse

en un entorno de producción.3) La lectura obtenida del tisú de bajo calibre fue

superior a la real porque las fibras individuales

no limitadas se extendían físicamente fuera de los

límites de la hoja.

El diseño aerodinámico único significa que incluso tras 6 meses consecutivos en marcha, el polvo acumulado dentro de las cámaras de vacío es escaso.

El QCS de ABB tiene un historial tan largo como distinguido. Creada hace poco más de cincuenta años en Ohio, uno de sus primeros logros hizo historia: un sensor de gramaje básico del papel, que repre-sentaba el primer uso comercial de la radiactividad. Desde entonces, el QCS de ABB ha sido responsable de incesantes innovaciones en la medición de papel con sensores y en el control de producción.

En la actualidad, la empresa ayuda a los fabricantes de papel a medir y controlar el proceso. Además de sensores (de gramaje básico, humedad, orientación de las fibras, cenizas, estucado, todos ellos montados en un marco de escaneo de acero), otros productos incluyen software de control avanzado y actuadores.

Cuadro ABB QCS: un largo pedigrí en la medición de papel con sensores

5 Lectura de un sensor confocal para diver-sos tipos de muestras y niveles de espesor, con la misma calibración.

Calibrador de laboratorio (µm)

Cal

ibre

ópt

ico

de d

oble

car

a (µ

m)

0 500 1,000 1,500 2,000

1,800

1,600

1,400

1,200

1,000

800

600

400

200

0

Papel delgado

Y = 0,987x-2,345R2 = 1.000

Calibre (media) Mylar doble de 758 µm Mylar triple de 1.120 µm Muestras de papel (calibre máximo) Lineal (calibre [media])

6 Sección simplificada de un sensor.

a Fibra óptica al procesador remotob Aire con control de temperaturac Cono de luz cromáticad Separador cerámicoe Estabilizador de las hojasf Vacío exteriorg Vacío interiorh Sistema de lentes (sonda óptica)i Purga de airej Bobina de detección coaxial de ferritak Objetivo de ferrital Objetivo óptico

a

b

cd

e f g l

h

i

j

k




de fabricación de papel prensa 100% reciclado que produce una hoja de 9,3 metros de ancho a una velocidad de 1.700 m/min. Este proceso puede causar problemas en los sensores de contacto, como acumulación ocasional en los sensores u otros factores mecáni-cos que pueden ocasionar degradacio-nes de las medidas, o incluso proble-mas de manipulación de la hoja. El cali-bre óptico se instaló en diciembre de 2008 y se ha utilizado en el proceso de producción desde enero de 2009. ¡Sólo un mes después se usó para el control real de calibre en sentido transversal! Desde entonces, el cliente ha informado de un mejor bobinado y una reducción de la variación del perfil. Por otra parte, el sensor requiere poco mantenimiento en este proceso (tan sólo por precau-ción, se limpia periódicamente la placa del estabilizador de la hoja).

En 7 , se compara el rendimiento del calibre óptico con el del calibre de con-

Los revestimientos de cerámica ultrali-sos y los materiales duros utilizados en la placa del estabilizador de la hoja impiden cualquier tipo de acumulación o marcas en la hoja, y confieren una excelente resistencia al desgaste. Las grandes zonas vacías están destinadas a evitar la acumulación de materiales de relleno y estucado, reduciendo así o incluso eliminando la necesidad de fre-cuentes limpiezas de mantenimiento.

Resultados de la mediciónLos primeros resultados obtenidos en la prueba con una máquina de fabrica-ción real de papel fueron excepciona-les. Estaban en consenso con los de un sensor de calibrado de contacto instalado en paralelo y mostraban una desviación inferior a ± 1 µm. Además, se observó una impresionante variabili-dad a pequeña escala.

La primera instalación permanente se encontraba en una gran máquina

cliente realizar un ajuste mecánico robusto y fácil, y mejora la precisión del perfil gracias a la corrección de errores residuales multieje.

Para cualquier medición óptica del cali-bre, es esencial asimismo que la hoja esté plana y colocada con precisión. Esto se consigue mediante un estabili-zador de la hoja situado en la cabeza de uno de los sensores. El estabilizador contiene un objetivo de ferrita para la medición magnética primaria de la separación y un objetivo óptico donde se enfoca la óptica [4]. El control de la hoja se obtiene mediante un vacío muy ligero que estira suavemente la hoja y elimina cualquier arruga de la zona de medición óptica sin marcar la hoja ni permitir que se acumule el estucado o la suciedad. En consecuencia, el sensor de calibrado óptico sirve para las calidades exigentes, como papel prensa, estucado, supercalandrado y reciclado.

Network Platform de ABB es el escáner más sólido e inteligente del sector, que ofrece la información de proceso necesaria para optimizar la calidad del producto.

7 Funcionamiento en línea con papel de periódico totalmente reciclado.

Posición del CD (mm)

0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000

3

2

1

0

-1

-2

-3

Des

viac

ión

med

ia d

el p

erfil

(µm

)

8 Comportamiento del sensor de calibrado óptico con papel de periódico reciclado al 100%.

Posición del CD (mm)

0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000

5.0

2.5

0.0

-2.5

-5.0

Des

viac

ión

del p

erfil

(µm

)

Sensor de calibrado óptico Sensor de calibrado de contacto

Sensor de calibrado óptico Laboratorio

9 Datos de una fábrica real de papel: el coste de una calibración defi-ciente para el cliente se redujo a menos de la mitad, ya que comenzó a utilizar el sensor de calibrado óptico de ABB para medir y controlar el proceso.

2008/2009

Mayo Junio Julio Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. Enero Feb. Marzo Abril

Coste del perfil Controles en sentido transversal conectados al calibre óptico




La Network Platform NP1200 de ABB incluye el nuevo sensor de calibrado óptico.

tacto. En este ejemplo, la desviación del perfil entre la medición por contacto y la óptica es mejor que 0,5 µm. También ha mejorado de modo espectacular el consenso del perfil del sensor con el del laboratorio del cliente; el gráfico en 8 muestra un consenso mejor que ± 1 µm.

Ventajas para el clienteComo mejor se describen las ventajas es usando datos reales de un cliente que utilice uno de los primeros sensores de calibrado ópticos 9 . El gráfico muestra una disminución del 55% en los costes por mala calidad relacionada con el

calibre. Una reducción tan espectacular conlleva a su vez considerables ahorros en la cantidad de materias primas nece-sarias, y de energía y productos quími-cos empleados.

El calibre óptico de ABB controla la calidad del papel con una precisión de 1 µm cuando se fabrican distintas cali-dades de papel y no es sensible a los perfiles de presión de calandrado, velo-cidad y tensión en la máquina.

Stora Enso Eilenburg, en Sachsen, Germany, ha declarado su “enorme satisfacción” con el sensor de calibrado

óptico de ABB. La empresa afirma que el sensor “funciona con control de cali-bre en sentido transversal” y que “no hay problemas en los bordes del papel ni éste se malgasta en el enrollador”.

Rambod Naimohasses

Anthony Byatt

ABB Pulp and Paper QCS CoE

Dundalk, Irlanda

[email protected]

[email protected]

Referencias

[1] Nakano, Reijiro (2008). Non contacting caliper measurements (Laser caliper sensor), 11º Seminario técnico sobre fabricación de papel, Japón TAPPI Journal vol. 60, nº 2,

(169–175).

[2] Sung, Y. J., Ham, C. H., Kwon, O., Lee, H. L, Keller, D. S., (2005, septiembre). Application of Thickness and apparent density mapping by laser profilometry. 13º Simpo-

sio de Investigación Fundamental, Cambridge, (961–1007).

[3] Holik, H. (2006). Handbook of paper and board. (409) ISBN 3527309977.

[4] Aplicaciones de patentes publicadas de EEUU 20090059244, 20090056156 y 20090059232; titulados en conjunto “Web Measurement Device”. USPTO, 5 de marzo de

2009.



Hábil y articulado Lo último de ABB en robótica: el robot IRB 120 y el controlador IRC5 CompactPierre Mikaelsson, Mark Curtis

Numerosas industrias dependen de los robots para mejorar su productividad, fiabilidad y seguridad. Éstos se emplean primordial-mente para operaciones de montaje, manipulación de materiales y transporte de productos en planta. Su capacidad para desempeñar tareas repetitivas incansablemente y, a menudo, en entornos peli-grosos garantiza una mayor uniformidad del producto y contribuye a reducir los riesgos laborales.

El flamante IRB 120 es lo último en robótica de ABB y resulta ideal para una amplia gama de tareas, como la manipulación y el mon-taje de componentes pequeños y delicados. Se trata de un robot de sobremesa compacto capaz de manipular cargas de hasta 3 kg.ABB es uno de los principales fabricantes de robots industriales y ha desempeñado una importante función en el fomento de su uso en los procesos de fabricación.


Hábil y articulado


opciones de montaje del robot aumentan su flexibilidad de cara a diseñar las líneas de producción automatizadas y contribuyen a reducir la super-ficie necesaria para los proce-sos productivos 1 . Una vez instalados, estos robots pue-den alcanzar componentes situados a 112 mm por debajo de su base y, gracias a su reducida muñeca, sus super-ficies suaves y de fácil lim-pieza y su cableado interno, pueden trabajar en lugares reducidos. Estas características también lo hacen especial-mente adecuado para aplica-ciones en entornos sin polvo.

El IRB 120 destaca por su lige-reza, ya que su robusta estructura de aluminio y sus potentes y compactos motores pesan apenas 25 kg 2 , lo que garantiza que el robot se pueda mover con agilidad y precisión. De hecho, el IRB 120 presenta todas las funciones de precisión que caracterizan a los robots de ABB, como la mayor precisión de recorrido y control de movimientos del mercado. Estas funciones garantizan a los fabricantes una producción uni-forme y de gran calidad.

El controlador IRC5 CompactLa agilidad, suavidad de movimientos y precisión del IRB 120 son posibles gra-cias al nuevo y ligero (27,5 kg) contro-lador IRC5 Compact de ABB, la última incorporación a su completa familia de controladores robóticos IRC5 3 . Este dispositivo ofrece un extraordinario control de movimientos y emplea el lenguaje de programación de robots RAPID de ABB. El programa puede visualizarse y ejecutarse mediante la interfaz hombre-máquina (HMI) dise-ñada a semejanza de Windows FlexPen-dantTM Cuadro 2 , que se desarrolló como parte integral del controlador IRC5 Compact, o bien utilizando un PC. El controlador acepta programas estruc-turados, lenguaje utilizado en planta y numerosas aplicaciones de procesos avanzados. Mediante modelización dinámica avanzada, el controlador puede optimizar el rendimiento del robot acortando al máximo sus ciclos y calculando su recorrido con precisión, lo que permite obtener automática-mente un rendimiento siempre elevado

de su gama de robots, pero en tamaño reducido. Tiene un único brazo articu-lado con un alcance de 580 mm, una distancia concebida a semejanza del alcance del brazo humano. Al igual que todos los robots monobrazo de ABB, la destreza del IRB 120 se basa en sus seis ejes de movimiento Cuadro 1 . Esta característica, junto con su radio de giro reducido (debido a su simetría al exten-derse en vertical), permite que el robot desempeñe sus funciones de montaje cerca de otros equipos. Las múltiples

En numerosos sectores, como en la industria far-

macéutica, médica, solar, elec-trónica (especialmente en las 3 “C”: computación, comuni-cación y consumo) y alimenta-ria, así como en la investiga-ción, el montaje y la manipu-lación de productos exigen mucha mano de obra traba-jando a un ritmo por lo gene-ral elevado. Las tareas de pro-ducción tediosas o repetitivas pueden provocar fatiga y des-embocar en cuellos de botella productivos, lesiones por esfuerzos repetidos u otro tipo de problemas de salud laboral. Por otra parte, en países como Japón, cuya población se está reduciendo, también se prevé una disminución de la mano de obra disponible, lo que puede dar lugar a unos costes salariales desorbitados y, posiblemente, a una menor capacidad productiva.

Tras abordar las demandas del mercado con más de cincuenta integradores de sistemas, socios y clientes finales de todo el mundo, ABB llegó a la conclu-sión de que, para satisfacer las necesi-dades de estas industrias, se requería un robot rentable, compacto, ágil y ligero. Esto llevó a ABB a desarrollar el IRB 120 para automatizar procesos de fabricación con múltiples componentes ligeros. La precisión y versatilidad del robot garantizan que se mantiene la calidad y uniformidad del producto, con una reducción de los costes de pro-ducción y una mayor flexibilidad, de modo que la capacidad productiva pueda adaptarse, a solicitud, para poder hacer frente a los cambios.

Las múltiples opciones de montaje del IRB 120 aumentan su flexibilidad de cara a diseñar las líneas de producción automatizadas, lo que contribuye a reducir la superficie necesaria para los procesos productivos.

El robot IRB 120 de ABBEl IRB 120 es el robot más pequeño de ABB y cuenta con todas las funciones

2 El IRB 120 pesa 25 kg.

1 El IRB 120 se puede montar en numerosas posiciones. En este caso aparece montado en el suelo, en el techo y en la pared.


Hábil y articulado


operarios. El robot también se puede supervisar a distancia mediante redes de comunicación estándar como GSM o Ethernet. Los métodos de diagnóstico avanzados permiten conocer con rapi-dez la causa de los fallos, así como supervisar el estado del robot durante toda su vida útil. Existen, asimismo, paquetes de servicio, como los nuevos servicios de gestión de copias de segu-ridad, notificación y mantenimiento proactivo del programa.

Aunque inicialmente se ha lanzado para el nuevo IRB 120, está previsto que en 2010 el controlador IRC5 Compact tam-bién se encuentre disponible para el manejo de otros robots de dimensiones reducidas de ABB.

El IRB 120 también puede contar con la funcionalidad de programación offline gracias a RobotStudioTM de ABB, que permite a los fabricantes simular una célula de producción para encontrar la posición óptima del robot, además de ofrecer programación offline para evitar los costosos tiempos de inmovilización y retrasos productivos.

ABB tiene muchos años de experiencia en el sector de la automatización y está muy bien equipada para automatizar los procesos de producción. El acorta-miento de los ciclos, la garantía de una calidad siempre elevada y una mayor flexibilidad han contribuido al éxito de numerosas industrias. Con esto en mente, ABB presenta su nuevo robot compacto IRB 120 y el controlador IRC5 Compact, que se añaden a sus solucio-nes de automatización para las indus-trias que desempeñan labores de mon-taje y manipulación de componentes y dispositivos de tamaño reducido pero de gran complejidad.

Pierre Mikaelsson

ABB Robotics

Shanghai, China

[email protected]

Mark Curtis

Revista ABB

Zurich, Suiza

[email protected]

Además, las ventajas con que contaban los usuarios de controladores IRC5 son aplicables al controlador IRC5 Compact, como la atención exclusiva y el sumi-nistro de repuestos de calidad en cual-quier lugar del mundo.

El nuevo controlador IRC5 Compact de ABB hace posible la agilidad, suavidad de movimientos y precisión del robot IRB 120.

El peso del IRB 120, su controlador IRC5 Compact, el cableado del suelo y FlexPendant no supera, en su conjunto, los 60 kg, lo que representa un sistema robótico verdaderamente compacto y ligero.

Además, el nuevo controlador IRC5 Compact permite una fácil puesta en servicio gracias a la entrada de potencia monofásica, los conectores externos para todas las señales y el sistema integrado de 16 entradas y 16 salidas ampliables. La interfaz de sensores, el acceso remoto al disco y la comunica-ción a través de sockets son ejemplos de las numerosas y potentes funciones de red puestas a disposición de los

sin necesidad de que el programador realice ajustes ulteriores. Por otra parte, los operarios que ya trabajen con con-troladores IRC5 estarán familiarizados con estas funciones, por lo que no necesitarán ningún tipo de formación para utilizar la nueva versión compacta.

3 Controlador Compact IRC5

El uso de FlexPendant permite al operario

aprovechar diversas funciones de diseño

que facilitan el control del robot. En primer

lugar, constituye, en sí mismo, un ordena-

dor integral y, por tanto, no se ve afectado

por la carga del controlador. Puede ser

manejado con facilidad tanto por opera-

rios diestros como zurdos. Destaca por la

claridad del diseño de su pantalla gráfica

táctil a color, y por su palanca 3-D que

permite un manejo intuitivo. La gran com-

patibilidad con aplicaciones personaliza-

das permite la instalación de aplicaciones

a medida del usuario, como pantallas del

operario personalizadas, con lo que el

operario no necesita una nueva HMI.

Además, la ayuda se encuentra disponible

en múltiples lenguas, incluidas las que

utilizan caracteres asiáticos, para que los

operarios de todo el mundo puedan tra-

bajar en su propio idioma.

Cuadro 2 FlexPendant

El robot puede girar de izquierda a derecha

en un ángulo de 330º gracias al eje 1, el

más próximo a la placa base. Justo por en-

cima de este punto de rotación se encuen-

tra el eje 2, que permite al brazo pivotar

para que el brazo superior pueda extender-

se horizontalmente hacia delante o hacia

atrás. El eje 3 permite la extensión vertical

del brazo, de modo que la parte superior

del brazo pueda subir y bajar. El eje 4 posi-

bilita lo que se conoce como giro de muñe-

ca, ya que hace girar el brazo superior con

un movimiento circular moviendo el efector

final tanto a los lados como verticalmente.

El eje 5 es el responsable del grado de in-

clinación (movimiento de arriba abajo) y el

ángulo de giro (movimiento de izquierda a

derecha). Por último, el eje 6 da lugar a un

movimiento rotatorio, ya que permite que el

efector gire más de 360º tanto en el sentido

de las agujas del reloj como en el sentido

contrario.

Cuadro 1 Seis ejes de movimiento

Eje 6

Eje 5-

-

-

-

-

+

+

+

+

++

Eje 4

Eje 3

Eje 2

Eje 1

-



Se suele hacer referencia al robot industrial como “la prolongación del brazo humano”. Los robots amplían las capacidades humanas al hacer posible la productividad en ambientes peligrosos, o cuando se necesitan niveles de repetibilidad o producción que las personas no pueden conse-guir. Sin embargo, “la prolongación del brazo” tiene también un signifi-cado metafórico y más práctico. En muchas situaciones la utilidad de un

Un robot de mayor alcanceNuevo IRB 2600 de ABBPer Löwgren

robot depende de su alcance físico. Por ejemplo, no es preciso girar ni reposicionar una pieza si el robot puede llegar a un punto concreto. Además, en determinadas situaciones un robot de largo alcance puede hacer el trabajo de dos de menor alcance.

Aunque el radio de acción de un robot debe ser amplio, el espacio necesario para el propio robot tiene

que ser el mínimo posible. Lo ideal es que dicho espacio se reduzca al máximo al permitir su montaje en pla-taformas, paredes o, incluso, el techo.

El nuevo IRB 2600 de ABB, de largo alcance pero de construcción com-pacta y montaje flexible, responde a todos estos requisitos. Es el robot más rápido y preciso, así como el mejor protegido, del mercado para capacidades de carga de 12 a 20 kg.


Un robot de mayor alcance


predecesor inmediato, el IRB 2400, y proporciona las máximas aceleracio-nes disponibles en el mercado. Contri-buye a ello una reducción de peso de 380 kg a 280 kg (en comparación con el IRB 2400) y la avanzada tecnología de control del movimiento de ABB.

instalar varios robots a distintas alturas en la misma célula para que trabajen en la misma pieza simultáneamente.

Duración de ciclosEl IRB 2600 ofrece duraciones de ciclos hasta 25 por ciento menores que su

La gama de carga útil de 20 kg tiene una larga historia con ABB:

se remonta a hace 35 años, hasta el primer robot de ABB, el IRB6. El IRB 2600 representa la cuarta genera-ción de robots de ABB de esta catego-ría Cuadro .

CaracterísticasEl IRB 2600 se presenta en tres versio-nes 1 . Aparte de la versión básica, que ofrece una capacidad de carga de 12 kg y un alcance de 1,65 m, los modelos superiores ofrecen una capa-cidad de carga de 20 kg y un alcance de 1,85 m.

Radio de acción y opciones de montajeUn factor que diferencia a los robots montados en plataformas de los mon-tados en el suelo es la necesidad de que el radio de acción se extienda por debajo de su placa base. El radio de acción completo del IRB 2600 se muestra en 2 . Se muestran otras opcio-nes de montaje (suelo, inclinado e invertido1) en 3 . La ventaja obvia de estas opciones de montaje es la libera-ción de espacio en el suelo. Otras ventajas son la mejora de la duración de los ciclos y los patrones de trabajo mediante la optimización del emplaza-miento del robot, o la posibilidad de

Versión básica del IRB 2600-12/1.65

1 Las tres variantes del IRB 2600:

El IRB 2600-20/1.65, con una mayor carga útil: 20 kg (en lugar de 12)

El IRB 2600-20/1.85, con un mayor alcance del brazo: 1,85 m (en lugar de 1,65)

Nota a pie de página1) El montaje invertido está disponible como opción.




van desde entornos extremadamente hostiles, como fundiciones, hasta áreas muy sensibles, como la manipulación de alimentos o, incluso, la fabricación de componentes electrónicos en salas limpias, el robot se ofrece con diversas opciones de protección según la aplica-ción concreta.Un aspecto importante de la protección que satisfacen todos los robots IRB 2600 es el cumplimiento de la clasificación de protección de acceso IP672) 4 .En las fundiciones, las partículas fundi-das y los agentes que se transmiten por el agua pueden degradar el robot. Por lo tanto, entre las medidas que se adop-tan figuran una brida de montaje con protección frente a la oxidación y pro-tectores de cables 5 , así como pinturas especialmente resistentes. Como opcio-nes de protección para otros entornos se incluyen resistencia a detergentes agresivos, altas presiones y altas tempe-raturas.

ConectividadPara poder controlar complejos equi-pos de procesamiento, herramientas, pinzas, etc., el brazo superior del IRB 2600 integra conectores para los protocolos PROFINET, EtherNet/IP y DeviceNet fieldbus. Esto simplifica el cableado y las interfaces, lo que contribuye a aumentar la fiabilidad.

Conmutadores electrónicos de posiciónA veces es necesario limitar el radio de acción de un robot, por ejemplo, por razones de seguridad o para evitar colisiones con los robots adyacentes u otras máquinas. Generalmente esto se consigue con conmutadores electrome-cánicos que evitan que los ejes giren más allá de un punto determinado. El IRB 2600 ya no los necesita, puesto que la seguridad se garantiza con el seguimiento electrónico de la posición en coordinación con la funcionalidad de SafeMove3) de ABB. Esto significa

inventó la precisión del recorrido, lo que es muestra del liderazgo de la empresa en las tecnologías de control del movimiento de los robots.

ProtecciónLa protección es un elemento impor-tante para muchas aplicaciones de robots. Ésta puede consistir en proteger adecuadamente un robot del entorno hostil en que trabaja, como humedad, corrosión o partículas abrasivas. Tam-bién puede tratarse de proteger el pro-ducto que se está fabricando de una posible contaminación por parte del robot, por ejemplo, escamas o gotitas. Como el IRB 2600 está concebido para una amplia gama de aplicaciones que

ABB presentó la primera versión de su funcionalidad de precisión de recorrido en 1993.Precisión de recorrido significa que: el robot puede utilizarse con éxito en aplicaciones en las que la precisión de recorrido es necesaria para el pro-ceso;

el robot puede programarse con faci-lidad para que siga un recorrido;

el recorrido programado se sigue correctamente, con una tolerancia muy pequeña y con independencia de la velocidad.

El usuario sólo tiene que introducir los datos correctos relativos a la capacidad de carga y la carga del brazo. ABB

IRB 2600-12/1.65 e IRB 2600-20/1.65

2 Radio de acción del IRB 2600

IRB 2600-12/1.85

3 Variedades de montaje del IRB 2600: suelo a , balda b , inclinado c , pared d e invertido (opcional ) e

a

b

c

ed

Notas a pie de página2) El sistema de clasificación IP expresa la protección

de acceso con dos cifras. La primera describe la

protección frente a partículas sólidas y la segunda,

frente a líquidos. La clasificación IP67 constata que

el dispositivo se encuentra totalmente protegido

frente al polvo (clase 6) y frente a los efectos de la

inmersión a profundidades de hasta 1 m (clase 7).3) Consulte “Taming the robot: Better safety without

higher fences” (El dominio del robot: mayor seguri-

dad sin cercas más altas) en la Revista ABB

4/2006, páginas 11–14.




acción permite fabricar grandes pane-les (6 x 12)5). Su idoneidad para este tipo de trabajo es aún mayor gracias al cumplimiento de los requisitos de las salas limpias (hasta ISO 14644-1 clase

Además, los ciclos de manipulación de material suelen ser un factor importante que limita el rendimiento y, por lo tanto, la productividad de las líneas de moldeado por inyección. La corta dura-ción de los ciclos del IRB 2600, gracias a su gran aceleración, lo convierte en ideal para dicho trabajo.

Manipulación de materialUn área de aplicación para la que está concebida el IRB 2600 es la fabrica-ción de paneles fotovoltaicos. Condu-cen a un rápido crecimiento en el sec-tor fotovoltaico: los efectos combina-dos de la concienciación medioam-biental, preocupación por la depen-dencia del carbono, incentivos respal-dados por el gobierno y avances obte-nidos en tecnología y economías de escala4). Ante el avance de la electrici-dad fotovoltaica hacia la paridad de precios (el punto en el que sus costes de producción igualan a los de las fuentes convencionales) y la planifica-ción de grandes instalaciones fotovol-taicas en áreas con altos niveles de aislamiento, la demanda de células fotovoltaicas seguirá experimentando altas tasas de crecimiento. Entre las tendencias existentes en el mercado fotovoltaico se encuentra la demanda de mayores paneles. El IRB 2600 es adecuado para esto ya que su radio de

que no es preciso realizar ajustes físicos al robot. La solución permite menores tiempos de puesta en marcha y una integración más sencilla, y faci-lita la instalación, la modificación, la sustitución y el mantenimiento. Sobre todo, no compromete la fiabilidad en comparación con la solución de con-mutadores electromecánicos.

AplicacionesEntre las aplicaciones típicas del IRB 2600 figuran: Asistencia de maquinaria Manipulación de material Soldadura por arco Aplicaciones de proceso

Asistencia de maquinariaUn ejemplo de aplicación de asistencia de maquinaria es la extracción de mol-des de plástico de una máquina de moldeado por inyección. Normal-mente, el robot está montado sobre una plataforma 6 situada junto a la máquina desde la que se extiende por debajo de su propia base para extraer la pieza. Por ello, es esencial un amplio radio de acción por debajo de la base del robot. El IRB 2600 puede alcanzar los 993 mm por debajo de su plataforma (1,174 mm en el caso del IRB 2600-12/1,85).

4 En cumplimiento de la norma de protección IP67: sumergido en agua a y resistente al polvo b . El robot que aparece en b es de color naranja, como el resto de los robots que se ilustran en este artículo, pero el polvo hace difícil reconocerlo.

a b

5 Protección de los cables para entornos hostiles, como las plantas de fundición.

6 Aquí se muestra el alcance del IRB 2400 (predecesor del 2600) para su comparación (área sombreada).

Nota a pie de página4) Para más información sobre las actividades de ABB en el sector fotovoltaico, consulte “De la luz a la energía” en las páginas 22–24 de este número de la Revista ABB.

Para conocer más detalles de ABB y la energía solar, consulte también “Una energía nueva bajo el sol” en las páginas 16–21.




Aplicaciones de procesoEntre otras aplicaciones de proceso para las que es adecuado el IRB 2600 se incluyen: corte por chorro de agua corte por láser enrutamiento7)

dispensación8)

eliminación de material

Un robot auténticamente versátilGracias a su radio de acción ampliado y, al mismo tiempo, menor necesidad de espacio, el IRB 2600 es un flexible todoterreno que satisface las demandas de muchos sectores. Su menor necesi-dad de espacio se ve favorecida por la flexibilidad a la hora de montar las soluciones, ya que son posibles diver-sas versiones –en plataforma, en pared, inclinada o inversa–, lo que contribuye a ahorrar espacio e incrementar la fle-xibilidad en la instalación. La alta ace-leración del robot y la duración redu-cida de sus ciclos se traducen en un aumento de la productividad y el ren-dimiento de muchas líneas de produc-ción. A estas ventajas se suman sus atractivas soluciones de protección y opciones de conectividad y control. El IRB 2600 es un robot que ofrece un alcance realmente mayor para respon-der a las necesidades de la aplicación.

Encontrará más información sobre ABB y la robótica

en www.abb.com/robotics.

Per Löwgren

ABB Robotics

Västerås, Suecia

[email protected]

Notas a pie de página5) Con las células individuales habituales de

125 mm x 125 mm, y más espacio para éstas,

un panel de 6 x 12 puede tener dimensiones de

810 mm x 1.580 mm.6) La norma ISO clase 5 indica menos de 100.000

partículas con un tamaño superior a 0,1 µm en

1 m3 de aire. Para la clase 6 la cifra asciende a

1.000.000 de partículas.7) Enrutamiento: corte de plásticos con lima de

rotación8) Dispensación: aplicación de material a una super-

ficie, por ejemplo, encolado o sellado

56)) y a su diseño compacto, que mini-miza el espacio que ocupa en el suelo.

Pueden encontrarse otras aplicaciones de manipulación de material en el sec-tor de alimentación y bebidas, por ejemplo, en el empaquetado de pan. En dicha aplicación el robot suele mon-tarse en la pared.

Soldadura por arcoLa alta precisión y repetibilidad de los movimientos del IRB 2600, combi-nadas con su reducida duración de ciclo, figuran entre los factores que convierten a este robot en idóneo para las aplicaciones de soldadura por arco.

ASEA (una de las compañías antecesoras

de ABB) puso en marcha su primer robot,

el IRB6, en 1974. Este robot representaba

un hito en muchos aspectos: No sólo fue el

primer robot industrial totalmente eléctrico

del mundo (los tipos anteriores habían sido

hidráulicos), sino que también fue el primer

robot controlado por microprocesador.

De hecho, representaba la primera aplica-

ción industrial de un microprocesador (el

procesador utilizado fue el 8008 de Intel:

un chip fundamental en el inicio de la revo-

lución microinformática y predecesor direc-

to del posterior y más conocido 8080). Una

característica aún más importante del IRB6

era la configuración de su brazo antropo-

morfo. El IRB6 tenía una capacidad de

carga de 6 kg y se empleó en diversas apli-

caciones que iban desde la manipulación

hasta la soldadura y el desbarbado.

ASEA (nombre de ABB anterior a 1988)

siguió ofreciendo el IRB6 hasta 1991, con

una producción de unas 7.000 unidades.

El IRB 2600 es la cuarta generación de

robots de ABB de la categoría de capacida-

des de carga de 6 kg a 20 kg. Como su

predecesor, el IRB 2600 establece un nuevo

patrón: es el robot más rápido y preciso, de

mayor alcance y mejor protegido del merca-

do en la franja de 20 kg.

Cuadro Cuatro generaciones de robots

1a generación1974IRB 6

2a generación1986

IRB 2000

3a generación1996

IRB 2400

4a generación2009

IRB 2600



Un suministro de energía fiable es de vital importancia para el funcionamiento de cualquier sector. Administrar y controlar este suministro es, en consecuencia, tan importante como administrar y controlar cualquier otro parámetro significativo del proceso. La integración del sistema de control eléctrico en el sistema de control de procesos aumenta la productividad y la disponibilidad al permitir una estrategia única en las áreas de ingenie-ría, mantenimiento y operaciones.

ABB ha tomado la delantera en el ámbito de la integración eléctrica con su galardonado Extended Automation System 800xA, que permite integrar dispositivos eléctricos inteligentes utilizando la norma mundial IEC 61850 para el control y la protección de los equipos de subestación. La adopción de una norma global basada en tecnología de vanguardia hace posibles unos costes de instalación y de explotación menores, así como una mayor capacidad de gestión de activos.

ABB suministra sistemas de control de procesos y de gestión de energía basados en el System 800xA a nueve de las doce refinerías brasileñas de Petrobras, unas soluciones que ayudarán a aumentar la producción en un espectacular 40%. En este artículo, la Revista ABB presenta una visión del proyecto de la refinería REPAR de Petrobras.

Integración perfectaIntegración eléctrica de vanguardia para una refinería que utiliza el System 800xA y la norma IEC 61850 Antonio Carvalho, Johan Hansson


Integración perfecta


La integración eléctrica no es un con-cepto nuevo. Los aparatos de baja,

media y alta tensión llevan muchos años integrados en los sistemas de con-trol de procesos (PCS). Tradicional-mente, los sistemas que sirven a la automatización de procesos y a la distri-bución de electricidad dentro de una misma planta se encuentran separados, pero están conectados por extensas interfaces de cableado físico. Debido a los costes de cableado e ingeniería, el ancho de banda y la rentabilidad de este enfoque son muy limitados. La introducción de dispositivos electróni-cos inteligentes (IED) e interfaces serie permitió utilizar mucha más informa-ción del sistema eléctrico. Actualmente, este enfoque se suele utilizar en aplica-ciones industriales y de generación de energía.

Se emplea una gran variedad de proto-colos y normas en la automatización de subestaciones, incluidos IEC60870-5-10x, DNP 3.0, Modbus y diversos protocolos heredados. La multitud de interfaces necesarias requieren una gran variedad de herramientas de ingeniería, converti-dores de protocolos y gateways y, en consecuencia, hardware y manteni-miento adicionales y mayores costes de ingeniería. Esto podría dar lugar a tener que aplicar las soluciones proyecto por proyecto o incluso aparato por aparato. 1 muestra una situación con diferentes protocolos serie para la comunicación con los IED, así como una interfaz por cableado físico entre los sistemas eléc-trico y de control de procesos.

IEC 61850La introducción en 2004 de la norma mundial IEC 61850 para la automatiza-ción de subestaciones constituyó un enorme avance en la simplificación de la integración de los IED. La norma garantiza la interoperabilidad entre los dispositivos y es capaz de sustituir los diversos protocolos en el ámbito de la automatización de subestaciones.En el corazón de la norma IEC 61850 se encuentra un completo modelo orien-tado al objeto de los IED, sus datos y los servicios de comunicaciones compa-tibles. Éstos se modelan de forma cohe-rente en todos los tipos y marcas de los IED que cumplen la norma IEC 61850. La interoperabilidad se ve apoyada adi-cionalmente por el uso de un lenguaje común de descripción de la configura-

1 Control de procesos independiente y sistemas de automatización de la energía mediante la integración del cableado físico.

Sala de control Lugar de trabajo del proceso

Servidor del sistema de control

Red de la planta

Red de control

Red de la planta

Servidor SCADA

Lugar de trabajo eléctrico

Convertidor de puerta de acceso/protocolo

Sistema de control

Control Controlador

Fieldbus

Controlador Protocolo 1 Protocolo 3

Protocolo 2

IED (Dispositivos electrónicos inteligentes)

Entrada/Salida local

ProcesoTurbina, ciclo agua + vapor, control de la unidad, caldera, bomba de engranajes lavable…

Protección de generadores, protección de transformadores, subestaciones de media/alta tensión, excitación, sincronización

Soporte de clasificación

Cuadro 1 Asignación del modelo de datos a los protocolos de acuerdo con la norma IEC 61850.

Capa física de Ethernet con etiquetado de prioridad (100 Mbit/s)

Capa de enlace de Ethernet

MMS

TCP

IP

AplicaciónModelo de datos (objetos, servicios)

Interfaz abstracta de servicios de comunicación

(ACSI)

Interfaz de pila

Pila

* Generic Object-Oriented Substation Event (Evento de subestación orientado a objetos genéricos).

Comunicación cliente-servidor GOOSE* Valores

muestreados

Comunicación de prioridades en tiempo real

Comunicación IEC 61850

IEC 61850 utiliza la tecnología de comunica-ción generalizada MMS (Manufacturing Message Specification o Especificación de mensajes para la fabricación) sobre TCP/IP y Ethernet. El modelo de datos y la pila de comunicaciones se vinculan mediante asig-nación normalizada. Esta asignación es el único elemento que requiere adaptación en el caso de que haya que cambiar la tecnolo-gía de comunicación. Este enfoque garanti-za estabilidad a largo plazo de cara a futu-ros acontecimientos. La asignación adopta-da desde los servicios de comunicaciones hasta la pila de comunicación se muestra en la figura adjunta. La comunicación cliente-servidor (comunicación vertical desde los IED al sistema de control) utiliza una asigna-

ción desde el modelo de datos hasta la pila MMS completa (parte izquierda de la figura). GOOSE (Generic Object-Oriented Substa-tion Event) y Sampled Values (SV) (valores muestreados) son servicios de comunicacio-nes utilizados para datos de alta prioridad en tiempo real, lo que se consigue mediante asignaciones directas a la capa de enlace de Ethernet y eliminando cualquier proceso de capa media. GOOSE se utiliza para la comunicación horizontal entre IED, donde sustituye a las señales tradicionales por cableado físico. Los valores muestreados se utilizan para enviar corrientes y mediciones de tensión con alta prioridad, principalmente en aplicaciones de alta tensión.




Cuadro 2 ¿Qué es la gestión de la energía?

El suministro de energía es fundamental para todos los sectores. La gestión de dicho suministro es igual de importante. La dependencia que tiene la industria de los escasos recursos de energía, la volatilidad de los costes energéticos, las crecientes preocupaciones por el medio ambiente y el endurecimiento de la legislación son sólo algunos de los factores que influyen en la iniciativa mundial por mejorar la gestión de la energía.La gestión de la energía se ha diseñado específicamente para los sectores que más energía requieren en los que operan las empresas, como son los sectores del petróleo, gas y productos petroquímicos. En muchas zonas del mundo, las operacio-nes se enfrentan a un suministro de energía insuficiente o poco fiable. Por tanto, estas industrias están supeditadas en gran medi-da a su propia capacidad de generación y distribución. Los planes de gestión de la energía administran la vulnerabilidad de la energía y garantizan una energía sostenible para las operaciones de las plantas conci-liando las consideraciones de eficiencia, economía, salud, seguridad y otras consi-deraciones medioambientales.El sistema de gestión de energía controla y supervisa la generación y el suministro de la energía. Una de las funciones más importantes es la desconexión de carga, que requiere cálculos rápidos de determina-ción de redes y de equilibrio de energía. Las unidades de protección/control también pueden supervisar y, si es necesario, invo-car la desconexión de carga basada en la frecuencia. Otra función importante en la

gestión de la energía es el control de gene-radores (incluida la integración con el regu-lador y el controlador de excitación).El Power Management System (PMS) de ABB, oferta basada en el System 800xA, cumple los requisitos de los sectores en los que la gestión de la energía es una cuestión fundamental en lo que se refiere a los cos-tes y un importante requisito previo para un funcionamiento fiable.El sistema 800xA PMS de ABB es una solu-ción de vanguardia con características avanzadas que sobrepasan la capacidad de los sistemas clásicos de automatización. Entre ellas:

Gran adaptabilidad en tamaño, rendi-miento y funcionalidad

Redundancia en todos los niveles Compatibilidad con muchos lenguajes de

programación Compatibilidad con desarrollos hereda-

dos, estándar y en curso en el área de los protocolos de comunicación, como OPC, Modbus, Modbus TCP, Profibus DP, Profinet, TCP/IP, IEC 60870, DNP3, IEC 61850, etc.

Capacidad de comunicación de alta velocidad

Compatibilidad con los lenguajes de programación IEC 61131-3

Integración con los sistemas de control de procesos

Integración con los sistemas subordina-dos, como GPS, estaciones meteorológi-cas y centros de control de motores y CMMS

Optimización de recursos Seguridad ampliada y control de acceso.

ción de subestaciones basado en XML (SCL) Cuadro 1 .

Integración de IEC 61850 en el System 800xAEl System 800xA de ABB es el primer sistema de control de procesos del mercado compatible con la norma IEC 61850. La implementación se mues-tra en 2 . Admite tanto la comunicación vertical (con la pila MMS total) como la horizontal (con GOOSE1)).La integración vertical se lleva a cabo utilizando un servidor OPC IEC 618502), que transfiere los datos MMS al System 800xA en forma de elementos de datos OPC normales. Esto significa que el System 800xA tiene acceso directo a todos los datos de IED seleccionados, como mediciones de corriente y de ten-sión, estado, interbloqueo, alarmas y eventos con indicación de fecha y tam-bién puede enviar a los IED comandos de abrir y cerrar. Están disponibles todas las funciones de visualización del System 800xA, como los gráficos, eti-quetas, alarmas y listas de eventos libre-mente configurables y las funciones de historial. Además, la lectura y escritura de parámetros de IED pueden realizarse a distancia, al igual que la transferencia de archivos de grabación de perturba-ciones al System 800xA.La parte horizontal de la integración se logra con el controlador AC 800M que utiliza comunicación GOOSE. Al equipar el AC 800M con una interfaz IEC 61850, se permite la comunicación horizontal en tiempo real con todos los demás IED de la misma red IEC 61850. Son ejemplos de ámbitos de aplicación las señales de desconexión rápida de carga, el interbloqueo o incluso los valores analógicos necesarios en la aplicación del controlador.Al utilizar comunicación tanto vertical como horizontal, el System 800xA está equipado para usar la tecnología más

Notas a pie de página1) GOOSE: Generic Object-Oriented Substation Event

(Evento de subestación orientado a objetos genéri-

cos).2) OPC es una norma para la comunicación en

tiempo real entre dispositivos de control de fabri-

cantes diferentes. Actualmente OPC es oficial-

mente un nombre y no un acrónimo, pero original-

mente significaba “OLE for Process Control” (OLE

para control de procesos).

OLE significa “Object Linking and Embedding”

(enlace e incrustación de objetos), una tecnología

para enlace e incrustación de documentos.

2 Integración del proceso y automatización de la energía utilizando el System 800xA conforme con la norma IEC 61850.

Sala de controlLugar de trabajo del proceso

Servidor de aspectos Servidor de conectividad incl. servidor OPC IEC61850

Red de la planta

Red de control

Red IEC 61850

Lugar de trabajo eléctrico

Integración vertical IEC 61850 MMS

Sistema de control

Control

AC 800M controlador

Controlador AC 800M incl. interfaz IEC 61850

Fieldbus

IEDs

Integración horizontal IEC 61850 GOOSE

Proceso Turbina, ciclo agua + vapor, control de la unidad, caldera, bomba de engranajes lavable…

Protección de generadores, protección de transformadores, subestaciones de media/alta tensión, excitación, sincronización

Ld




generadores. El proyecto casi triplicó la energía disponible para la refinería REPAR de 26 a 76 MW e incluyó la construcción de una nueva central eléctrica y doce nuevas subestaciones, además de la modernización de ocho subestaciones existentes.La refinería REPAR adoptó la norma

ción, desulfuración y otros procesos, Petrobras está construyendo 50 nuevas subestaciones y modernizando otras 40 aproximadamente, utilizando la norma IEC 61850.System 800xA es ideal para esos pro-yectos a gran escala para el conjunto de la planta: además de ser la primera plata-forma de automatización en una amplia variedad de industrias de proceso, tiene la capacidad singular de integrar los sistemas de procesos, eléctricos y de seguridad en un único sistema.Esto, entre otras cosas, permite a los operadores de la refinería vigilar y controlar los sistemas desde una única interfaz y utilizar aplicaciones de gestión de la energía y subestaciones IEC 61850 inteligentes en el sistema de control de procesos.Las ventajas operativas y de costes de un sistema integrado como éste son enormes, incluida la optimización del conjunto de activos eléctricos y de automatización, la simplificación de la ingeniería, la agilización del manteni-miento, una mayor eficiencia energética y menores costes de inversión iniciales en comparación con el uso de sistemas no integrados.Petrobras tiene previsto simplificar aún más sus procesos en funcionamiento, mantenimiento, formación, optimiza-ción y control de calidad. El System 800xA puede proporcionar los datos y los recursos necesarios para apoyar esas mejoras.

Proyecto REPARLa refinería REPAR es una de las unida-des de las últimas fases de producción más importantes de Petrobras. Está situada en el estado brasileño de Paraná, una de las regiones más indus-trializadas y más pobladas del país. En consecuencia, REPAR se encuentra entre las refinerías que reciben una mayor inversión dentro del plan estratégico de Petrobras.La puesta en práctica del plan de creci-miento de la refinería REPAR incluyó la instalación del nuevo PMS. Esto abar-caba varias subestaciones nuevas, incluidas una subestación de admisión de 230 kV, una subestación de distribu-ción GIS3) de 69 kV y 12 subestaciones de proceso, así como dos nuevos turbo-

avanzada para comunicarse con los IED conforme a una norma mundial. Esto significa una integración sin fisuras del equipo de la subestación, que hace posible un proceso realmente integrado y la automatización de la energía con una solución consistente en un único sistema. Las principales ventajas son: Una interfaz de usuario única garan-tiza la homogeneidad en la presenta-ción de datos, en el acceso a éstos y en los procedimientos operativos, lo que mejora notablemente la eficacia de los operadores.

Registro y archivo de los datos en una única base de datos para un análisis de errores más rápido y para capturar la secuencia de eventos en el conjunto de la planta.

Bajo coste de propiedad porque se requiere un menor número de repuestos, menos formación, adminis-tración de sistemas y documentación.

Capacidad mejorada de administra-ción de activos utilizando los datos de diagnóstico eléctrico y la conexión a los sistemas de la empresa, como los sistemas de gestión de manteni-miento informatizado (CMMS)

Gestión de la energía para PetrobrasABB dispone de una gran base insta-lada de sistemas de gestión de energía Cuadro 2 en las refinerías de Petrobras Cuadro 3 . De las doce refinerías propie-dad de Petrobras en territorio brasileño, ABB ha instalado el sistema PMS en nueve de ellas y el sistema de control de procesos, en siete.Hace tres años, como parte de su plan de crecimiento estratégico, Petrobras decidió invertir en aumentar su produc-ción y en mejorar la calidad de sus pro-ductos, principalmente en las áreas de diésel y gasolina, mediante la incorpo-ración de nuevas unidades de produc-ción y la modernización de otras en las refinerías existentes. Así, en febrero de 2008, Petrobras firmó un acuerdo marco con ABB para el suministro de PMS y PCS. El valor del acuerdo fue de 61 millones de dólares y cubría el suminis-tro de hardware, software y servicios técnicos, incluida la formación especia-lizada El contrato preveía la ejecución de unos 70 proyectos en nueve refine-rías en las que ABB tiene base insta-lada.La magnitud del programa de reforma es inmensa. Además de crear nuevas unidades para hidrotratamiento, coc-

Petrobras (forma abreviada de Petroleo

Brasileiro S.A.) es una empresa energética

multinacional con sede en Río de Janeiro.

En lo que se refiere a la capitalización de

mercado y a los ingresos, es la mayor em-

presa de América Latina y la mayor con

sede en el hemisferio sur. La empresa se

fundó en 1953 y, aunque en 1997 dejó de

ser el monopolio legal de Brasil en el sector

del petróleo, sigue siendo un importante

productor de petróleo, con un volumen que

supera los 2 millones de unidades equiva-

lentes a un barril de crudo al día, además de

ser uno de los principales distribuidores de

productos petrolíferos. La empresa también

es propietaria de refinerías de petróleo y

petroleros. Petrobras es uno de los líderes

mundiales en el desarrollo de tecnología

avanzada para la producción de petróleo en

aguas profundas y ultraprofundas.

En la actualidad, Petrobras desarrolla activi-

dades en el sector de la energía en 27 paí-

ses, principalmente en las áreas de explora-

ción, producción, refino, comercialización y

transporte del petróleo y sus derivados, en

Brasil y en el extranjero. Su lema actual es

“Una empresa energética integrada que

funciona con responsabilidad social y

medioambiental”. Ocupa el cuarto puesto

entre las mayores petroleras de propiedad

pública del mundo, el tercero en valor de

mercado entre las grandes compañías de

las Américas y el sexto en valor de mercado

entre las grandes compañías del mundo.

Cuadro 3 Petrobras

Áreas Cantidad

Valor de mercado, agosto/2009

173.590 millones de dólares

Estaciones de servicio más de 8.000

Empleados, junio/2009 75,242

Plataformas de producción 112

Centrales termoeléctricas 10

Refinerías 16

Producción media de petró-leo y gas natural, junio/2009

2.505.379 barriles/día

Total de inversiones, 2009/2013


Inversión en biocombustibles, 2009/2013


Nota a pie de página3) GIS: Gas Insulated Switchgear (aparamenta aislada

en gas)




subestaciones en la misma “mesa de proyecto”. ABB apoya los esfuerzos de integración orientando a los ingenieros de las subestaciones en el uso ade-cuado del modelo de datos IEC 61850 para permitir una integración perfecta con el System 800xA PMS.

VentajasAlgunas de las ventajas para Petrobras son:

NormalizaciónLa adopción de la tecnología IEC 61850 y el System 800xA permitió a Petrobras normalizar diversos procedimientos en la configuración de las subestaciones, la lógica de control, las bibliotecas de control y los procedimientos de funcio-

redundante, instalados en 10 subesta-ciones interconectadas con unos 460 IED en total.Para el funcionamiento de los nuevos PMS y PCS, REPAR construyó una nueva sala de control centralizada en la que se están instalando un total de 56 estacio-nes de operador de System 800xA. Cuatro de ellas se utilizarán exclusiva-mente para la supervisión de las opera-ciones eléctricas. Uno de los proyectos más importantes fue el GIS de 69 kV, basado en la serie 670 de IED de ABB; la subestación ya funciona con la nueva tecnología.Los rigurosos estudios asociados a la introducción de la arquitectura de red IEC 61850 Cuadro 4 reunieron a los inge-nieros de automatización y a los de las

IEC 61850 como la tecnología de la comunicación para la automatización de sus subestaciones y el PMS. El System 800xA de ABB era ideal para satisfacer las necesidades de PMS de REPAR. El nuevo PMS era necesario para integrar la funcionalidad de su predecesor en lo que respecta a la utilización de la misma base de datos de funciones clave de control, como las respuestas a la desconexión de carga y el control de energía reactiva, en una única solución centralizada. Así, el PMS antiguo vio renovadas sus estaciones Advant al System 800xA, conservando sus contro-ladores Advant Master. Las nuevas sub-estaciones utilizan el System 800xA desde el principio 3 .Las nuevas subestaciones utilizan con-troladores AC800M redundantes con interfaces IEC 61850 y las redes PROFI-BUS DP de bus de campo para conec-tarse a MCC4) y unidades inteligentes. La red IEC 61850 se utiliza en los siguientes niveles de tensión: subesta-ción GIS de 69,0 kV, aparamenta de 13,8 kV, paneles de centro de distribu-ción de media tensión de 2,4 kV y paneles de centro de distribución de 0,48 kV. Así, el PMS de ABB se utiliza para controlar todos los niveles de ten-sión del sistema eléctrico de la refinería. El funcionamiento del System 800xA cuenta con el apoyo de la PMS Library de ABB, cuya implantación aprovecha los 24 años de experiencia de ABB en sistemas de gestión de energía.Cuando este proyecto haya finalizado, el System 800xA contará con 16 contro-ladores AC800M con equipamiento

Nota a pie de página4) MCC: Motor Control Center (centro de control de

motores)

3 Arquitectura simplificada del PMS de REPAR integrado con el sistema anterior

Lugar de trabajo Lugar de trabajo y bienes Estación de ingeniería

Red de cliente/servidor

CS AS IM OPC 61850

AC800M

Profibus DP

MCC

ACCIONA-MIENTOS

AVRSincr.

Modbus RTU

Servicios auxiliares del cargador de baterías de rectificadores Controladores AC400

Modulebus

IEC 61850

MB300

IEC 61850

IED IED IEDIED

Red de control GPS

Secuencia de eventos E/S S880

Conec. Advant

IEC 61850

IED IED IEDIED

GPS




en controladores AC800M redundantes, una red de con-trol redundante, una interfaz OPC IEC 61850 redundante y otras medidas en las que el System 800xA se ha adaptado a las especificaciones de Petrobras. Éste y otros meca-nismos de mejora de la dispo-nibilidad contribuyeron a ofrecer a REPAR un sistema que redujo el tiempo de inmo-vilización no programado.Un sistema digital integrado con una potente red IEC 61850 permitió utilizar herramientas de mantenimiento remoto, acceder a los medios de diag-nóstico de dispositivos y ela-borar informes, aumentando la fiabilidad del sistema.

Una integración logradaABB ha reconocido que la implantación de un sistema integrado de control de proce-sos y gestión de la energía basado en el System 800xA para la refinería REPAR de Petrobras es una de sus mayo-res innovaciones de 20095).

El proyecto REPAR finalizará en 2011; los demás proyectos de Petrobras segui-rán a continuación. La integración de PMS y PCS permitirá aumentar la pro-ductividad mediante una optimización de mayor alcance de las operaciones de la central y representará un modelo para futuros proyectos en todo el mundo.

Las fotografías utilizadas en el presente artículo son

de la refinería REPAR y están protegidas por dere-

chos de autor de los que es titular Petrobras.

Antonio Carvalho

ABB Process Automation

São Paulo, Brasil

[email protected]

Johan Hansson

ABB Process Automation

Västerås, Suecia

[email protected]

Nota a pie de página5) Véase “Un 2009 innovador”, en la página 6 de este

número de la Revista ABB

automatización de los procesos y la energía a fin de combinar la gestión de la energía, la electrificación de los procesos y el control de los procesos en un único entorno de control en la refinería REPAR. Las ventajas que REPAR ya valoraba con su PMS existente, como la reducción de los costes de energía a través de la gestión de la energía, fueron transferidas al nuevo sistema y reforzadas con la implantación de un sistema completamente integrado. El control de unidades, los MCC inteligen-tes, aparamenta de media tensión, pro-tección e IED de control se integraron, todos ellos, en el mismo sistema. Las mejoras perceptibles directamente por REPAR incluyen una mayor visibilidad del proceso, la posibilidad de adminis-trar los activos consistentes en aparatos eléctricos, una mejor interfaz con el control de procesos y la mejora de los procedimientos de funcionamiento.

Fiabilidad y disponibilidadEl System 800xA permite implantar un PMS en una plataforma DCS. El uso de esta plataforma otorga al sistema los máximos niveles de disponibilidad y fiabilidad. El proyecto REPAR se basa

namiento. Estos se tradujeron en ahorro de tiempo de puesta en servicio y en configuración. La orientación a objetos de IEC 61850 soporta los modelos normalizados de dispositivos usando nombres en lugar de números e índices de objeto/registro. El System 800xA, al cumplir la norma IEC 61850, estuvo en condiciones de apo-yar plenamente esta normali-zación.

Coste de inversión menorEl uso de IEC 61850 combi-nado con el PMS System 800xA aportó sencillez a muchas etapas de la ejecución del proyecto. Esto se observó en las fases de definición, diseño e ingeniería a través del entorno de usuarios común, el uso de la norma de Ethernet, el instrumento único para la integración de la inge-niería de todos los dispositi-vos, menos cableado y capaci-dades de protección más avanzadas gracias al uso de la mensajería horizontal GOOSE para el intercambio directo de datos entre dispositivos.

Coste reducido del ciclo de vidaUna de las principales ventajas aporta-das a REPAR fue la óptima gestión del ciclo de vida y el bajo coste del ciclo de vida mediante el uso de un sistema a prueba de futuro con interoperabilidad IEC 61850. La reutilización de los datos de ingeniería y el uso de un lenguaje de programación estándar puso de relieve la potencia de IEC 61850 para los proyectos de REPAR y la reducción de costes asociada gracias a la menor necesidad de formación y la reducción de las necesidades de personal.

La adopción del System 800xA también protegía las inversiones anteriores: el sistema actual, basado en los controla-dores Advant Master, se podría integrar plenamente con el nuevo. Además, el nuevo PMS tiene estructuras listas para recibir un futuro sustituto de los contro-ladores del antiguo sistema.

Automatización integrada de procesos y energíaSe utilizó un sistema unificado para la

Entre los aspectos que fueron analizados conjuntamente por ABB

y por los ingenieros de REPAR para la consecución de una red

IEC 61850 sólida se incluyen opciones como: qué topología de red

utilizar (en estrella o en anillo, única o redundante), qué se debe

programar en los IED, qué se debe programar en el System 800xA

y cómo se debe segmentar la red IEC61850. Tras evaluaciones

detalladas, se favoreció una topología de un solo anillo en cada

subestación para conectar los conmutadores, y una topología en

estrella entre los conmutadores y los IED. Se utilizó una topología

en estrella redundante para conectar todos los anillos a un servidor

OPC IEC 61850 común y a una estación de ingeniería.

Cuadro 4 Análisis de la arquitectura

Servidor OPC 61850

Conmutador IEC61850

Subestación 1 Subestación 2 Subestación n

Cable apantallado –1 GBps Fibra óptica – 1 GBps Fibra óptica – 100 MBps

Las programaciones ajustadas forman parte del día a día de la mayoría de las navie-ras de cruceros. Como la velocidad y la maniobrabilidad son dos factores importan-tes que contribuyen a la puntualidad de una embarcación, el sistema eléctrico de propulsión Azipod® de ABB se está convirtiendo rápidamente en el sistema prefe-rido por muchas navieras.

La fiabilidad del sistema durante toda la vida de la embarcación también es un fac-tor determinante que puede suponer la diferencia entre el éxito y el fracaso de una naviera. Conocer el estado de sus activos en cualquier momento no sólo evita imprevistos, sino que ayuda a mejorar la eficiencia y el rendimiento a corto y largo plazo.

Con la disponibilidad de soluciones nuevas y mejoradas, ABB permite a las navieras rentabilizar al máximo su inversión. Su nuevo sistema de gestión del estado de la propulsión (PCMS) es una herramienta de supervisión flexible y ampliable que se utiliza ahora en una de los buques de crucero más avanzados: el Celebrity Solstice.

Control de cruceroUn sistema de gestión del estado de la propulsión que permite la supervisión en tierra de las instalaciones marinasJaroslaw Nowak, Sami Kanerva




Control de crucero


blemas hasta la supervisión continua pasando por el mantenimiento perió-dico.

Una versión piloto del sistema de PCMS se instaló a bordo del crucero Celebrity Solstice en octubre de 2008. Construido en el astillero de Meyer-Werft, en Papen-burg (Niedersachsen), el Solstice fue, en su momento, el mayor buque jamás construido en Alemania.

Eficiencia en movimientoEl buque Celebrity Solstice (imagen de título) está diseñado para ser la embarcación de crucero energética-mente más eficiente del mercado: en comparación con otras, se ha conse-guido un ahorro de energía de aproxi-madamente un 30% gracias al uso de componentes muy eficientes, como un sistema fotovoltaico, hidrodinámica optimizada, revestimiento submarino extremadamente eficaz y sistema de iluminación con dispositivos LED que permite ahorrar energía.

En nuevo sistema de gestión del estado de la propulsión (PCMS) de ABB es una herramienta de supervisión flexible y ampliable que recopila y analiza datos del pro-ceso procedentes de numerosos dispositivos instalados.

La producción de toda la energía eléctrica y de propulsión necesaria se obtiene sólo con cuatro generadores diésel principales, en lugar de cinco o seis, como ocurre con otras grandes embarcaciones de cruceros construidas recientemente. Los cuatro motores dié-

embarcación, propulsión, maquinaria, funcionamiento y mantenimiento 1 .

El Azipod® de ABB es un ejemplo de sistema eléctrico de propulsión muy conocido por su eficiencia energética. Es tal su reputación que el 50% de todas las embarcaciones de crucero construidas en las dos últimas décadas incorporan el sistema eléctrico de pro-pulsión Azipod, y actualmente un número cada vez mayor de tipos de buques se diseñan y se construyen con él. Permite reducir el consumo hasta en un 30% cuando se incluye, como parte del equipamiento de la embarcación, el posicionamiento dinámico (DP)2), un sistema controlado por ordenador que mantiene automáticamente la posición y el rumbo del buque con sus propias hélices y propulsores.

Para la naviera de cruceros, la disponi-bilidad del Azipod es extremadamente importante. De aquí que ABB se esfuerce tanto por apoyar al cliente final con herramientas y servicios que no sólo garanticen que éste conozca en todo momento el estado de su activo, sino que le informen del uso óptimo.

La última incorporación a esta cartera de soluciones es el sistema de gestión del estado de la propulsión (PCMS). Es el resultado de una estrategia de dos partes concebida para ofrecer al cliente el mejor servicio posible durante el período de garantía y después del ven-cimiento de ésta. El PCMS se desarrolló durante la primera parte de esta estrate-gia, que incluía el desarrollo de un sistema de supervisión del estado –con una arquitectura conectable y amplia-ble– que recogiera y analizara datos de proceso de tantos dispositivos instala-dos como fuera posible. Estos datos crean una imagen continua del rendi-miento del sistema a la que el técnico de servicio de ABB puede acceder a distancia, lo que le permite planificar con el cliente y recomendar mejoras en la capacidad de respuesta y la calidad del sistema.

El segundo paso de la estrategia con-siste en evaluar las ofertas de servicio para el cliente una vez vencido el período de garantía. Consta de un modelo compuesto por distintos tipos de contrato de servicio y opciones, desde una sencilla resolución de pro-

Como suele decirse, el “tiempo es oro”, y en un entorno tan suma-

mente competitivo como el actual, la tolerancia a las demoras y a los tiempos muertos disminuye con rapi-dez. Prepararse para los imprevistos es y debe ser una parte esencial del esfuerzo de una organización para reducir los riesgos. En lugar de reaccio-nar ante sucesos concretos, las empre-sas deben centrarse en mantener todo en marcha con independencia de lo que ocurra. Esto significa la adopción de una estrategia para gestionar no sólo los riesgos, sino aportar también otros beneficios a largo plazo con ven-tajas estratégicas.

Para las navieras de cruceros, cumplir puntualmente las programaciones es crucial para el negocio. A pesar de las continuas mejoras de las técnicas de diseño de las embarcaciones y la tecno-logía de propulsión, las navieras no pueden garantizar totalmente que nada salga mal. La mejor estrategia es, sin embargo, prepararse para la mayoría de las eventualidades posibles, si no todas.

Los diseñadores navales no sólo buscan formas de aumentar la fiabilidad, sino que deben centrarse también en la eficiencia energética, el rendimiento y la necesidad de reducir las emisiones.Los diseñadores navales no sólo buscan formas de aumentar la fiabilidad, sino que deben centrarse también en la eficiencia energética, el rendimiento y la necesidad de reducir las emisiones. Aunque el término “eficiencia” suele asociarse a la reducción de la energía necesaria para ofrecer el mismo nivel de servicio energético, también incluye otros atributos, como mantenimiento adecuado, reparaciones programadas y máxima disponibilidad del equipo técnico.

Estudios recientes realizados por Wärt-silä1) sobre el incremento de la eficien-cia energética en aplicaciones navales han identificado cuatro áreas con potencial de mejora: el diseño de la

Notas a pie de página1) Wärtsilä es un fabricante finlandés de grandes

motores diésel y de gasolina para impulsar embar-

caciones y generar electricidad.2) Los sensores de referencia de posición, combina-

dos con sensores de viento, sensores de movi-

miento y brújulas giroscópicas, suministran al orde-

nador información sobre la posición de la embar-

cación y la magnitud y dirección de las fuerzas

ambientales que afectan a dicha posición. El uso

del DP está muy generalizado en el sector de los

yacimientos petrolíferos marinos.


Control de crucero


en la hidrodinámica que afecta a su resistencia. Para calcular adecuada-mente el rendimiento de la embarca-ción, el modelo necesita una repre-sentación exacta del sistema de pro-pulsión y la planta motriz, y deben tenerse en cuenta también otros pará-metros, como corrientes marinas, vien-tos variables, olas y profundidad del agua 2 .

El siempre vigilante PCMSComo se han invertido tantos esfuerzos en crear una embarcación nueva en casi todos los aspectos del diseño y el manejo, parece conveniente contar con un sistema de vigilancia capaz de escu-char, registrar y supervisar los compo-nentes críticos y seleccionados de la cadena de propulsión, y hacer correcta-mente un diagnóstico en el improbable caso de que se produzca algún pro-blema. Como proveedor elegido para el sistema de propulsión, se encargó también a ABB suministrar una versión piloto de su última herramienta de supervisión, el PCMS.

El PCMS se basa en DriveMonitor™, una herramienta de diagnóstico cono-cida de ABB, desarrollada para acciona-mientos de media y baja tensión. El PCMS aprovecha lo mejor de DriveMo-nitor y amplía su funcionalidad para crear paquetes de diagnóstico, como el control de la red de distribución de media tensión y la barquilla, específico

sel Wärtsilä 16V46CR, de 16.800 kW y 514 rpm, están dispuesto en una confi-guración de planta motriz y ofrecen una potencia de salida total de 67.200 kW. Celebrity Solstice es la primera embar-cación de crucero de la flota Royal Caribbean International/Celebrity Crui-ses con inyección de combustible com-mon rail Cuadro 1 .

La propulsión es proporcionada por un par de unidades Azipod de tipo V23 de ABB, cada una con una potencia de salida nominal de 20,5 MW a 137 rpm. Cada hélice de 5 palas tiene un diáme-tro de 5,8 metros y se encuentra inter-conectada con un motor eléctrico de 6 fases, síncrono y sin escobillas, movido por dos accionamientos de pro-pulsión de media tensión [convertidor de frecuencia de tipo VSI (inversor de fuente de tensión) ACS 6000SD], cada uno de 10,5 MVA Cuadro 2 .

Además de centrarse en la eficiencia, los diseñadores de la embarcación se esforzaron mucho en incorporar sofisti-cados sistemas de navegación. El buque Celebrity Solstice tiene instalada la versión óptima del NAPA Power, un sistema que busca la forma óptima de controlar la embarcación optimizando la ruta, el perfil de la velocidad y el modo de propulsión para cada parte del viaje. El sistema se basa en un modelo tridimensional de la embarca-ción, e incluye la última investigación

El modo en que el combustible se inyecta en los cilindros de los vehículos diésel determina su par, consumo, emisiones y nivel de ruido. Para conseguir un sistema eficiente son importantes dos factores: la presión del combustible al entrar en el cilindro y la forma y número de inyeccio-nes.El sistema de inyección common rail separa estas dos funciones (generación de presión e inyección) almacenando primero el combustible a alta presión en un acumulador central y suministrándolo luego a las válvulas de inyección indivi-duales controladas electrónicamente (inyectores ). Así se garantiza la constante disponibilidad de presiones de inyección increíblemente altas (en algunos casos más de 25.000 psi o 1.724 bar).

Fuente: http://www.dieselforum.org/multimedia/

glossary/common-rail-fuel-injection, en septiem-

bre de 2009.

Cuadro 1 Sistema de inyección common rail

El buque de crucero Celebrity Solstice es el primero que utiliza convertidores de frecuencia de propulsión de tipo VSI (inversor de fuente de tensión). Se sabe que el VSI mejora la eficiencia: el factor de potencia (cos phi), que es de unos 0,75 para los ciclo-convertidores (esto varía con la carga), se mantiene práctica-mente constante en 0,95 a cualquier régi-men. A plena carga, supera los 0,95, que se traducen en una eficiencia superior al 98,5%. El convertidor ACS 6000SD emplea tiristores conmutados de puerta integrada (IGCT) como dispositivos de conmutación y el principio de control directo de par (DTC) patentado por ABB para el accionamiento del motor síncrono.Los motores de seis fases tienen dos de-vanados trifásicos y para el accionamien-to de cada motor suelen ser necesarios dos convertidores de frecuencia de tipo VSI. No obstante, en caso de que uno de los convertidores no esté disponible, el otro puede impulsar sin dificultad alguna el motor del Azipod.El diseño incluye un alto nivel de redun-dancia e integridad después de fallos para garantizar que con tan sólo un único fallo en cualquiera de los cuatro converti-dores de frecuencia, se mantenga el 75% de la capacidad de propulsión.

Cuadro 2 Propulsión de tipo VSI en una embarcación de crucero


Control de crucero


DriveMonitor. Se emplea un tercer PC, conocido como el servidor del PCMS, para almacenar y visualizar todas las mediciones de la barquilla, y éste se encuentra en la sala de control eléctrico principal. Desde el punto de vista del rendimiento del sistema, esta configura-ción puede ajustarse con facilidad de modo que se manejen y equilibren las distintas cargas en caso de que sea necesario reestructurar el sistema.

Versatilidad de la fuente de datosEl Azipod incorpora un gran número de dispositivos. Algunos se comunican entre sí mediante protocolos de comu-nicación usuales en la industria mien-tras otros se encuentran físicamente conectados entre sí, y los valores de mediciones y puntos de consigna son indicados por los niveles de tensión e intensidad. Aunque el Azipod es una parte importante de la construcción de una embarcación, sus datos no son sufi-cientes para supervisar adecuadamente el rendimiento global de ésta. Por esta razón, el PCMS recoge también infor-mación de otros sistemas a bordo que no son de ABB. Para superar las dife-rencias existentes en los diversos forma-tos de datos, el PCMS emplea la conec-tividad OPC3).

En principio, el PCMS es una aplicación cliente para el acceso de datos OPC y los servidores de alarmas y eventos, lo que significa que puede leer medicio-nes, como los datos numéricos, e importar señales de eventos y alarmas. A veces se emplean dispositivos que no son de ABB ni compatibles con OPC, y se necesitan servidores OPC a la medida, desarrollados por ABB, para leer sus datos. Un ejemplo de este tipo es un dispositivo de supervisión del estado de vibración, situado en el inte-rior de la barquilla, que recoge y pro-cesa los datos de vibración del aloja-miento del cojinete del eje principal. La información sobre el estado del cojinete es suministrada al sistema de control del Azipod como salida de relé. Parale-lamente, las mediciones brutas de la vibración, junto con los espectros y algunos indicadores calculados, se

se conecta a la red de la naviera o tiene enlaces de datos dedicados e indepen-dientes con dispositivos concretos. Así el PCMS puede acceder a los datos –a través de la red de la naviera (enlace verde en 1 ) – suministrados por el con-trolador de la unidad de interfaz del Azipod y los relés de protección de la red de distribución de media tensión, así como a las señales gestionadas por el control de propulsión principal. Se utiliza un enlace DDCS de fibra óptica entre el PCMS y el convertidor de fre-cuencia (enlace azul) para transmitir las señales que inician los cambios de parámetros, así como suministrar la información de fallos, eventos y alarmas generada en el convertidor.

La conectividad con los sistemas náuti-cos o dispositivos de supervisión del estado que no son de ABB se consigue mediante una capa de hardware y soft-ware especialmente desarrollada (enlace negro).

PesoLa recogida, el procesamiento y el almacenamiento de datos se realizan utilizando una configuración distribuida “oculta”, muy sencilla y flexible. Cada barquilla Azipod contiene un DriveMo-nitor PC incorporado, muy robusto y compacto, instalado dentro de la uni-dad de control de propulsión (PCU). Todos los datos procedentes de la bar-quilla se procesan en una única caja

para las aplicaciones marinas. Entre los aspectos que distinguen el PCMS de otros sistemas de supervisión del estado se incluyen: Escala Peso Versatilidad de la fuente de datos Sincronización Inteligencia Acceso y realimentación

EscalaEl Azipod es un sistema complejo y sofisticado. Aparte de la propia barqui-lla con todos sus componentes internos, sensores y motor síncrono multifásico, incluye también: un sistema de lubrica-ción para los cojinetes giratorios y del eje de rodadura principal; sistema de dirección; sistema de refrigeración por aire para el motor: convertidor de fre-cuencia; transformadores de alimenta-ción y excitación; red de distribución de media tensión con todos sus líneas de suministro y aparamenta; generadores eléctricos; y finalmente toda la red de control en la que los principales contro-ladores de propulsión garantizan el adecuado equilibro entre los puntos de consigna de velocidad enviados desde el puente de la embarcación y toda la energía eléctrica disponible en el sis-tema.

Se muestran los principales enlaces de datos entre el sistema PCMS y los com-ponentes del Azipod en 1 . El sistema

Nota a pie de página3) Las siglas OPC hacen referencia a la vinculación e

incrustación de objetos (OLE) para el control de

procesos, y representa un estándar industrial que

especifica la comunicación de datos en tiempo real

entre dispositivos de distintos fabricantes.

1 Diagrama de conexiones del PCMS.

PCMS componentes

Servidor del PCMS

ESTRIBOR PC con DriveMonitor

BABOR PC con DriveMonitor

Dispositivos de control del estado

Convertidores de frecuencia

Controladores PLC

Controladores PLC

Controladores PLC

Red de controlPaneles del operario

Red

del

ope

rario


Control de crucero


Nota a pie de página4) NMEA es una combinación de especificaciones

eléctricas y de datos para la comunicación entre

dispositivos electrónicos marinos.

la existencia de transitorios de impulsos de choque, que son indicadores tem-pranos de un fallo en un cojinete. El procedimiento sólo se realiza completo una vez al día, a condición de que el ángulo y la velocidad se encuentren en el intervalo mencionado.

Otro paquete de diagnóstico calcula los perfiles operativos. Para asegurar la fia-bilidad de los cálculos, el PC-MS calcula continuamente el tiempo total que el Azipod opera en las distintas áreas de carga, es decir, para diferentes ángulos azimutales, potencias de propulsión y velocidades de rotación del eje.

Asimismo, la instalación del PCMS a bordo del buque Solstice contiene una solución de supervisión para la red de distribución de media tensión. El com-ponente principal en cada polo de la aparamenta es un relé de protección inteligente conectado, mediante SPA en la pasarela PROFIBUS, a un contro-lador AC800M PLC. Esta solución per-mite al PCMS definir y supervisar indi-cadores de eficiencia clave, como la distribución de toda la energía entre los generadores en funcionamiento, la carga de los generadores individuales y el equilibrio entre la energía generada y consumida.

Acceso y realimentaciónEl panel principal de la interfaz de usuario del PCMS está situado en la sala de control de motores de la embarca-ción. La cantidad de información facili-tada y la forma en que se visualiza se personalizan según el tipo de usuario, que en la mayoría de los casos es el operario o el responsable del servicio.

físicas. Sin embargo, no siempre ocurre que cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, mejores sean las mediciones que permiten detectar los fallos. El PCMS de ABB es flexible, ya que con-templa distintos tipos de recogida de datos para los diferentes aspectos del diseño de una embarcación. Considere-mos, por ejemplo, los cojinetes de a bordo: una supervisión apropiada del estado conlleva el suministro continuo al operario de información sobre las vibraciones del cojinete del eje princi-pal y el número de partículas metálicas presentes en el aceite de lubricación del cojinete. La adquisición de esta infor-mación exige dos técnicas de medición independientes, algo que permite el PCMS. Contiene un paquete BeAM (monitor de cojinetes) que mide las vibraciones mediante una frecuencia de muestreo de 41 kHz, mientras el número de partículas presentes en el aceite se actualiza cada 30 minutos.

InteligenciaEl PCMS es capaz de recoger y procesar mediciones brutas con arreglo a las reglas definidas por el usuario (p. ej., ecuaciones o fórmulas). Por ejemplo, cada hora, el sistema comprueba una vez si el ángulo azimutal y la velocidad de rotación del eje permanecen dentro de cierto intervalo. En este caso, el PMCS verifica cuándo se tomó y se almacenó la última medición de vibra-ciones. Si esto es lo que ocurrió 24 horas antes, se activa BeAM para tomar muestras de datos de vibraciones durante un período de seis segundos a alta frecuencia. A continuación, se pro-cesa esta muestra mediante algoritmos de diagnóstico del PCMS para encontrar

envían desde la barquilla al sistema PCMS mediante un enlace inalámbrico en una de las cajas DriveMonitor.

Incluimos otro ejemplo referente a los sistemas náuticos del puente. Para reco-ger información sobre la velocidad, rumbo, equilibrio y escoramiento de la embarcación, así como el estado del mar, se ha incorporado un servidor OPC para la conexión con el protocolo de la Asociación Nacional de Electró-nica Marina (NMEA)4) de EE.UU. Este servidor se encuentra en una de las cajas DriveMonitor y está conectado a los sistemas náuticos mediante un enlace en serie directo. Convierte las sentencias NMEA en etiquetas OPC con los valores más recientes.

En la actualidad se están haciendo esfuerzos por desarrollar un servidor OPC personalizado para relés de pro-tección que sea capaz de transferir registradores de transitorios. Los mensa-jes son como instantáneas de los transi-torios eléctricos (es decir, intensidades y tensiones de fase) y una fuente indis-pensable de información para un sis-tema PCMS en su intento de encontrar la causa real de un problema.

SincronizaciónLa tasa a la que un componente se deteriora o un fallo se propaga varía de un dispositivo a otro. A veces se necesi-tan distintas frecuencias de exploración para medir las diferentes propiedades

2 Lista de alarmas y eventos, con un fallo en el convertidor de frecuencia.

3 Registradores asociados al fallo del motor.


Control de crucero


Mirando hacia el futuroEl PCMS es la primera solución de su clase flexible y ampliable que ofrece funciones de supervisión de estado esenciales y valiosas para embarcacio-nes en una escala muy difícil de conse-guir hasta ahora. Sin embargo, esto es sólo el punto de partida si considera-mos que en el futuro cada vez más componentes y sistemas serán objeto de diagnósticos automatizados e inteligen-tes, que llevarán la productividad a un nuevo nivel.

El desarrollo del PCMS se centra en la mejora del rendimiento técnico y la creación de nuevos tipos de servicio. El objetivo último es disponer de un sistema que vigile exhaustivamente los sistemas críticos de la embarcación y controle totalmente el rendimiento y el ciclo de vida de la flota.

Jaroslaw Nowak

ABB Sp. z o.o.

Cracovia, Polonia

[email protected]

Sami Kanerva

ABB Oy

Helsinki, Finlandia

[email protected]

Referencias

[1] Wartsila, (2008). Boosting Energy Efficiency.

Obtenido en septiembre de 2009 en

http://www.wartsila.com.

[2] Segercrantz, H. Celebrity Solstice boosts energy

efficient technologies. Obtenido en septiembre de

2009 en Cruise Business Review 3/2008, 40-51,

http://www.cruisebusiness.com/images/cruise_

old/20081 217/cbr-3-2008-s-28-51.pdf.

tendencias, tanto medidas como calcu-ladas, del cojinete del eje principal y el cojinete de empuje en 4 . Vistas espe-cialmente desarrolladas facilitan el aná-lisis de tipos de datos complejos. Las pantallas que aparecen en 5 y 6 ilus-tran cómo puede gestionarse un espec-tro de vibraciones con cursores armóni-cos y de bandas laterales o gráficos en cascada.

El PCMS de ABB puede generar infor-mes automáticos que contienen un sub-conjunto seleccionado de datos registra-dos durante un período específico. Los informes están concebidos para incluir información general sobre el rendi-miento del sistema del Azipod, como los fallos críticos y el estado actual de los principales componentes.

Los técnicos de servicio pueden acceder al sistema a distancia, algo fundamental cuando se necesita un diagnóstico rápido y preciso.

El panel de la interfaz incluye informa-ción sobre alarmas y eventos de los principales componentes del AZIPOD. Los eventos pueden aportar más infor-mación si es necesario, como la “posi-ble causa” o “indicios de rectificación,” y se encuentran vinculados a registrado-res concretos y señales que pertenecen al mismo grupo de supervisión y se recogieron en el momento de produ-cirse el evento 2 y 3 . La incorporación de información de distintas fuentes y su visualización en una sola vista aporta valor añadido al proceso de segui-miento de fallos. Se muestran diversas

4 Señales seleccionadas relacionadas con los principales cojinetes del eje (porcentaje).

5 Espectro de aceleración para medición de las vibraciones.

6 Gráficos 3D en cascada con espectros de vibraciones.



A lo largo de los años, el sistema de propulsión Azipod® de ABB ha demostrado su eficacia en el sector naval. El sistema es conocido por su gran maniobrabilidad, inmediata respuesta, rápidas velocidades de crucero y operaciones suaves y silenciosas. La unidad ha permi-tido una mayor eficiencia, menos emisiones y tiempo de construcción y mejor diseño de las embarcaciones, y es líder del mercado en tecnología de propulsión de barquilla. El desarrollo del sistema Azipod comenzó hace unos 20 años, y el producto ha evolucionado hasta convertirse en el principal sistema de propulsión para embarcaciones de cruceros de lujo y rompehielos.Ahora bien, no cabe duda de que el Azipod podría mejo-rarse aún más.

ABB pidió opinión a los usuarios del Azipod para eva-luar el sistema. El resultado fue un completo programa de desarrollo que se inició en 2006 con el fin de crear una nueva generación de Azipod. La estrategia consis-tió en no centrarse sólo en los aspectos técnicos, sino abordar también la seguridad, facilidad de manteni-miento, fiabilidad, producción, interfaz humana, costes del ciclo de vida, factores medioambientales y otras cuestiones del diseño.

Este artículo describe el proyecto de desarrollo y pone de relieve las innovaciones aplicadas al producto final. El resultado, el Azipod® XO, salió al mercado en septiembre de 2009.

A toda marchaDesarrollo del sistema de propulsión Azipod® de segunda generación: el Azipod® XO Lauri Tiainen, Antti Lehtela


A toda marcha


Un gran número de expertosAunque el equipo base de I+D asig-nado a la nueva unidad propulsora constaba de sólo 15 personas, el número total de participantes, incluidos los clientes consultados, ascendió a unos 100. Expertos de muchas organi-zaciones, clientes, astilleros, navieras, fabricantes de equipos, laboratorios de investigación, universidades, consulto-res, diseñadores, etc., de más de 15 nacionalidades diferentes participaron en este proyecto.

Se entrevistó a unos 10 clientes entre una amplia variedad de empresas de todo el mundo para obtener su opinión sobre las principales características y necesidades. Estas conversaciones gene-raron una serie de nuevas ideas para el desarrollo de soluciones técnicas en cuyo proceso influyeron los clientes. Las soluciones finales respondieron a los intereses de todas las partes: clien-tes, ABB y subcontratistas.

Una unidad de propulsión es una combinación de ingeniería mecánica y eléctrica, que incluye moderna tecnología de comunicaciones y utiliza el comportamiento hidrodinámico para la eficacia de la propulsión y la maniobrabilidad.

Royal Caribbean Cruises, el usuario con más experiencia en propulsión de barquilla, fue uno de los clientes que participó activamente en el proceso. Su dilatado historial de funcionamiento, buenos conocimientos de los diseños de Azipod existentes y su positiva actitud a la hora de aportar su opinión sobre las nuevas ideas llevó al desarro-llo de innovaciones reales. Ideas que al principio parecían prometedoras para ABB no siempre resultaron ser las mejores desde la perspectiva del cliente. La obtención de este tipo de opiniones ayudó a ABB a concentrarse en las características esenciales para los clientes.

En la fase de diseño se prestó especial atención a aquellas características que

Permitir una personalización flexible, controlada y rentable mediante la modularización

Facilitar el montaje y reducir el tiempo de éste a bordo

Reducir el plazo de ingeniería y el tiempo de diseño específico del proyecto

Minimizar el plazo de fabricación y los costes

Mejorar la seguridad del sistema Reducir el consumo y las emisiones, y en consecuencia minimizar el impacto ecológico

Una unidad de propulsión que propor-cione funciones de propulsión y direc-ción a una embarcación es una parte esencial de ésta. Está claro que mueve la embarcación de un puerto a otro, pero es también, desde el punto de vista de la seguridad, uno de los princi-pales sistemas a bordo de ésta. La uni-dad es una combinación de ingeniería mecánica y eléctrica, incluye moderna tecnología de comunicaciones y utiliza el comportamiento hidrodinámico para la eficacia de la propulsión y la manio-brabilidad.

Cada operario, autoridad y astillero tiene sus propias necesidades. Por ejemplo, el último desea una fácil insta-lación y una puesta en servicio eficaz. Para ayudar a satisfacer esta amplia gama de necesidades, se adoptó un enfoque global del diseño del nuevo sistema. El proyecto se dividió en siete subproyectos: Familia de propulsores modulares Gestión de riesgos y fiabilidad Familia de direcciones eléctricas modulares

Familia de bloques de montaje modu-lares

Sistema de gestión de condiciones Interfaz inteligente de maniobras Desarrollo de principios de dimensio-namiento

El subproyecto “familia de propulsores modulares” fue el de mayor enverga-dura y el que planteó más retos, ya que se centraba en la parte más importante desde el punto de vista físico del pro-ducto Azipod, la unidad submarina, que incluye motor eléctrico, cojinetes, juntas y hélice. Aquí se ponen de relieve el proceso de desarrollo de este subpro-yecto y las innovadoras soluciones resultantes.

El Azipod es una cápsula sumer-gida que contiene una unidad de

propulsión eléctrica con un motor eléctrico de velocidad variable que acciona la hélice de paso fijo. La cáp-sula puede girar libremente alrededor de su eje vertical para proporcionar empuje en cualquier dirección. De este modo, la embarcación no necesita timones, propulsores transversales de popa o largas líneas de eje en el inte-rior del casco.

El Azipod se ha desarrollado y mejo-rado mucho desde su presentación en 1990. Sin embargo, hasta hace muy poco el Azipod era aún un producto de primera generación. Tras el revolu-cionario desarrollo inicial, sólo se han realizado cambios graduales en el diseño del producto. Éstos se han orientado principalmente al cliente para ofrecerle soluciones optimizadas y personalizadas. Como la entrega de cada sistema se basa en un proyecto concreto, mantener patrones de diseño y funcionamiento uniformes ha sido todo un reto.

Dadas sus extraordinarias y demostra-das ventajas, estaba previsto que la pro-pulsión de barquilla se empleara tam-bién en nuevos tipos de embarcaciones. Estas expectativas, en combinación con la opinión de los clientes sobre el sis-tema Azipod existente, han generado el impulso para desarrollar un nuevo sis-tema de propulsión Azipod de segunda generación.

Cada operario, autoridad y astillero tiene sus propias necesidades y, por tanto, se adoptó un enfoque integral para diseñar un nuevo sistema.

Definición de prioridadesEl reto inicial consistió en determinar qué sería importante en un nuevo sis-tema, qué debería desarrollarse exacta-mente y cuál sería el objetivo global. Tras exhaustivos estudios previos, con-sultas a clientes y seminarios con desta-cados agentes industriales, se definieron los siguientes objetivos: Mejorar la vida útil de la embarcación aumentando la eficacia operativa total


A toda marcha


ventajas: se mejora la calidad del pro-ducto con la normalización y se opti-miza el proceso de fabricación, y a largo plazo el coste total es menor. Sin embargo, es fundamental que cada solución modular se diseñe minuciosa-mente para responder a la mayoría de las necesidades de los clientes con una o más opciones de la familia de pro-ductos modulares.

En la fase de diseño se prestó especial atención a aquellas características que podían mejorar la seguridad humana durante la instalación, el funcionamiento y el mantenimiento.

Para satisfacer los requisitos de modula-ridad, el equipo del proyecto tuvo que considerar numerosos enfoques y solu-ciones diferentes. Las observaciones de los clientes volvieron a ser de gran valor. Al final, se creó la familia de pro-ductos Azipod que incluía aproximada-mente 300 módulos y 50 módulos opcionales. Con una gama de produc-

Una vez establecido el orden de priori-dad de los conceptos llegó el momento del inicio de las investigaciones técni-cas, es decir, comprobar la viabilidad técnica de dichas ideas. El reto en este punto consistía en crear visualizaciones de los conceptos de forma que las posi-bles soluciones pudieran comentarse fácilmente con otras partes interesadas. La figura del diseñador industrial fue de enorme ayuda, ya que ilustró a veces ideas desconocidas o “confusas”. Tam-bién se emplearon modelos en minia-tura y maquetas para aclarar los deta-lles. ¿Cómo podía el equipo, por ejem-plo, garantizar la viabilidad del cambio de juntas de ejes en el interior del Azi-pod? La respuesta: mediante la creación de una maqueta de madera, la presen-cia de ingenieros de diseño y servicio dentro de la maqueta con herramientas y la solicitud de su opinión. La sugeren-cia y la idea original de este ejercicio procedían realmente de las entrevistas a uno de los principales clientes de ABB en la fase de desarrollo.

Diseño modularDe la experiencia adquirida con las unidades Azipod de primera generación se dedujo que las futuras generaciones de Azipod deberían ser de construcción modular. Esta filosofía ofrece algunas

podían mejorar la seguridad humana durante la instalación, el funciona-miento y el mantenimiento del pro-ducto. Se consideraban muy importan-tes los elementos del diseño que iban a mejorar la restricción de espacio de aquellos que deben moverse por el interior del casco del Azipod durante su mantenimiento. Además, se invitó a un equipo de estudiantes de la Universidad Técnica de Helsinki a desarrollar ropa de trabajo especial para las personas que deben trabajar en estos espacios reducidos.

El equipo de desarrollo participó tam-bién en un curso sobre espacios reduci-dos de la Escuela náutica de ABB junto con la tripulación de varias embarcacio-nes para aprender un enfoque práctico de las operaciones en el interior del Azipod. La formación en un simulador de Azipod resultó muy útil para los responsables de la toma de decisiones sobre el futuro Azipod.

La visualización es la claveAl principio de un proyecto de desarro-llo es importante generar ideas para garantizar el cumplimiento de los obje-tivos. Con una mente abierta y un equipo realmente motivado, el éxito de esta fase fue rotundo. De hecho, en la fase de diseño del concepto se presen-taron más de cien ideas. De éstas, vein-titrés se plasmaron en conceptos más detallados, diez de los cuales acabaron en soluciones fabricadas. También se desarrollaron cinco conceptos diferen-tes de estructura de cápsula 1 .

1 Idea del diseñador de uno de los bocetos iniciales del carenado (cápsula hidrodinámi-ca), que fue elegido para el Azipod XO definitivo.

a Primer boceto

c Modelo a escala del espacio interior

2 Evolución del espacio interior

b Dibujo del espacio interior

d Modelo definitivo


A toda marcha


miento de la junta en el interior del Azipod y reduce los riesgos del funcio-namiento.

Gracias a la colaboración con los clien-tes y a la identificación y compresión real de sus necesidades, pudo conver-tirse una idea descabellada en un con-cepto revolucionario.

Cojinete híbridoComo saben muchas personas que tra-bajan en empresas del sector náutico, las soluciones de cojinetes de propul-sión de barquilla son muy famosas, aunque no siempre por razones positi-vas. De este modo, el desarrollo se ha centrado principalmente en la amplia-ción de los intervalos entre las entradas en dique seco de la embarcación para la reparación del cojinete de empuje. Finalmente, se hizo evidente que si pudiera realizarse esta sustitución sin que la embarcación entrara en dique seco, no habría necesidad de centrarse en el aumento de dicho intervalo. Este concepto fue plenamente respaldado por el cliente, y dio lugar a la invención del cojinete híbrido (pendiente de patente) 3 .

Resultado de la búsqueda sistemática de soluciones, el cojinete híbrido es en principio un tipo de cojinete muy senci-llo que combina dos conocidas tecnolo-gías: el cojinete de deslizamiento para las fuerzas axiales (cojinete de empuje) y el cojinete de rodillos para las fuerzas

giro vertical de la cápsula, podía redu-cirse el par de dirección en torno al 20%, e incluso más dependiendo de la velocidad de la embarcación. Esto signi-fica un menor dimensionamiento del sistema de dirección, mayor ahorro de energía y menos desgaste de la mecá-nica de la dirección.

Creación de espacio interiorUn ejemplo de solución innovadora resultado de una mente abierta es el nuevo sistema de sellado para el eje de la hélice. Es fácil imaginar que si el agua de mar penetrara en el interior de la cápsula y llegara al potente motor eléctrico, se producirían tantos daños en el equipo que se necesitaría un costoso y prolongado período en dique seco para reparar el motor. También es importante que el lubri-cante del cojinete no se vierta al mar, tanto por razones medioambientales como económicas. Basta con que se observe una pequeña gota de aceite alrededor de la embarcación en algu-nos destinos para exigir a las empresas navieras el pago de tasas extremada-mente altas para la posterior limpieza ambiental.

Normalmente, el trabajo de desarrollo de la junta del eje incluye los materiales de ésta, el desarrollo del alojamiento y otras tareas similares. Pero, en este pro-yecto, el equipo de desarrollo adoptó un enfoque prácticamente opuesto del problema al darle totalmente la vuelta, de forma literal, al paquete tradicional de la junta. Se trata del concepto de “espacio interior” (pendiente de paten-te) 2 . El concepto permite el manteni-

tos como ésta, se garantiza la respuesta rápida y fiable a las distintas necesida-des de los clientes.

Desarrollo hidrodinámicoLa propulsión de barquilla ya ha mejo-rado la eficacia hidrodinámica en torno al 10%–15%, en comparación con los sistemas eléctricos de línea de eje con-vencionales. Sin embargo, se alentó al equipo del proyecto a seguir investi-gando la posibilidad de reducir el con-sumo de energía y, por lo tanto, las emisiones de CO

2 de la embarcación.

Al tratarse de un producto complejo con numerosos objetivos y considera-ciones diferentes –como la facilidad de mantenimiento, la instalación en la embarcación y el coste–, los cambios en el diseño hidrodinámico eran limitados y hubo que hacer compromisos. Se desarrollaron unas 15 formas hidrodiná-micas distintas, que se analizaron con CFD (dinámica computacional de flui-dos). También se realizaron muchas sesiones de prueba en el canal de expe-riencias1) para verificar la utilidad de las ideas originales. Finalmente, se eligió un diseño para el nuevo Azipod. Para alguien ajeno, el nuevo casco es muy parecido al que tenía la generación anterior. Sin embargo, se redujeron el cubo de la hélice y los diámetros del casco del Azipod y se modificó la forma del puntal del Azipod. Esta nueva forma permite una mejora de aproximada-mente un 2% en la eficacia hidrodiná-mica en el caso de prueba.

Otra conclusión importante a la que se llegó fue que si se cambiaba el eje de

3 Modelo de nuevo cojinete híbrido desarrollado para el Azipod XO 4 Vista del interior del Azipod XO

Nota a pie de página1) Canal o tanque físico utilizado para realizar

pruebas hidrodinámicas.


A toda marcha


mite explorar nuevas posibilidades para futuras necesidades en el sector naviero.

El uso de un sistema eléctrico de direc-ción, que sustituye la solución hidráu-lica, facilita la instalación, mejora la efi-cacia y reduce la necesidad de manteni-miento, así como el ruido.

Mediante la interfaz de control inteli-gente del puente, los oficiales obtienen información en tiempo real del sistema, que les permite manejar las embarcacio-nes de forma suave y óptima, minimizar las tensiones en el sistema y reducir el consumo.

La avanzada supervisión de condición registra el estado de los subsistemas críticos, como los sistemas de propul-sión y dirección, cojinetes y juntas, así como los sistemas de lubricación, y per-mite la optimización de las operaciones de mantenimiento de los sistemas.

Para los astilleros, entre las ventajas se incluyen la flexibilidad en la integración del Azipod en el casco de la embarca-ción, la fácil instalación gracias a la construcción modular y la ausencia de hidráulica de alta presión en el sistema de dirección.

Con el nuevo sistema Azipod XO, las empresas navieras ahorrarán aún más dinero, el impacto ambiental será aún menor y las operaciones empresariales podrán planificarse con más facilidad gracias a un sistema de propulsión fia-ble y fácil de mantener. La primera uni-dad Azipod XO ya está en el mercado Cuadro .

Lauri Tiainen

Antti Lehtela

ABB Oy, Marine and Turbocharging

Helsinki, Finlandia

[email protected]

[email protected]

Lectura recomendada:

Su, B.; Rissanen, M. (2008) “Saving energy the effi-

cient way: ABB’s products are energy efficient helping

to reduce energy wastes around the world”. Número

especial de la Revista ABB Dancing with the Dragon,

pp. 21–27.

de ahorro anual de combustible y la correspondiente reducción de 5.000 toneladas métricas de CO

2. ¡Y esto es

mucho!

Para ilustrar la importancia de esta mejora, las emisiones de CO

2 produci-

das durante todo el proceso de produc-ción del Azipod “se recuperan” en unos ocho meses de funcionamiento. Si a esto se añade el aumento del 10% en la eficacia que ya se consiguió con el Azipod de primera generación, el ahorro es aún más espectacular.

El Azipod se ha diseñado para que ofrezca una facilidad de mantenimiento optimizada, que permita realizar el mantenimiento de las juntas y los coji-netes de empuje en el interior de la cápsula. Esto es ya es una ventaja, pero también ofrece intervalos más amplios entre las entradas en dique, lo que per-

radiales. Hasta ahora no se había intro-ducido esta combinación de cojinetes en el mercado náutico. En la nueva generación del Azipod, el cojinete híbrido sustituiría al tradicional cojinete de empuje.

Presentación del nuevo Azipod XOEste proyecto de desarrollo intensivo ha transformado el Azipod en un auténtico sistema de propulsión basado en el usuario, diseñado con el cliente y para él. Y son muchas las ventajas del nuevo Azipod XO 4 .

Los avances hidrodinámicos, como la reducción de los diámetros del cubo de la hélice y la cápsula y la optimiza-ción de la forma del puntal, aumentan la eficacia en aproximadamente un 2%. En una típica aplicación de embarca-ción de crucero, sólo esto se traduce ya en unos 700.000 dólares de EE.UU.

Cuadro Especificaciones del Azipod® XO2100

Designación del tipo Azipod XO2100–S3000E4

Potencia de salida nominal 13.000–18.000 kW

Velocidad nominal de la hélice a máxima potencia de salida 122–170 rpm

Tensión de alimentación del motor principal Aprox. 3.000 V

Clase de aislamiento/aumento de temperatura para estator y rotor F/F

Diseño de hélice 4 o 5 palas

Módulo de propulsión (sin hélice) 135.000-155.000 kg

Hélice 22.000-30.000 kg

Módulo de control 60.000-70.000 kg



La preocupación por las emisiones de dióxido de carbono procedentes del transporte, junto con la creciente conges-tión de las carreteras y el especio aéreo, están haciendo que muchos países se replanteen sus políticas de trans-porte. Las nuevas inversiones en transporte, como los sistemas de cercanías para conectar las grandes ciudades con sus alrededores, o en líneas de alta velocidad que per-mitan recorrer los varios centenares de kilómetros que separan una ciudad de otra, están contribuyendo de forma significativa a reducir el consumo de combustible y las emisiones de CO2.

El tren de alta velocidad resulta particularmente adecuado para reducir la demanda de vuelos de corta distancia, aliviar la congestión aérea y acortar las distancias entre

Transformación de alta velocidadTransformadores para el tren de alta velocidad VelaroCécile Felon, Andreas Moglestue, Cyril Montacq, Christian Vetterli, Harry Züger

ciudades. Japón y diversos países europeos llevan varias décadas invirtiendo en ferrocarriles para trenes de alta velocidad, y en la actualidad cuentan con redes amplias para este tipo de transporte. El rápido desarrollo de las economías emergentes, junto con la preocupación relativa a la subida de los precios del combustible y el calenta-miento global han conducido a que cada vez más países de distintos continentes dirijan la mirada hacia los trenes de alta velocidad como solución alternativa de transporte. Los fabricantes están reaccionando ante este creciente interés lanzando una nueva generación de trenes ultrarrápi-dos, con un mayor rendimiento y una tecnología más sofis-ticada que sus predecesores.

Uno de estos trenes es el Velaro de Siemens.

Siemens press picture


Transformación de alta velocidad


de potencia, sino que utilizan un con-cepto de tracción distribuida, lo que significa que toda la maquinaria de trac-ción, como los motores, los transforma-dores, los cables y la maquinaria auxi-liar, se encuentran distribuidos a lo largo del subsuelo de los vagones. De este modo, se puede aprovechar toda la longitud del tren para dar cabida a los viajeros. Esta solución permite ampliar la capacidad del tren cerca de un 20% y mejorar, simultáneamente, la comodi-dad de los pasajeros.

20 trenes de ocho vagones y 120 trenes de 16 vagones para Pekín-Shanghai), y Rusia (2006: ocho trenes de 10 vagones para el recorrido Moscú-San Peters-burgo). Con una potencia de 8.800 kW (un 10% más que el ICE-3), el tren español puede alcanzar una velocidad máxima de 350 km/h.

El ICE-3 y el Velaro se diferencian de la primera generación de trenes de alta velocidad europeos en que no están movidos por locomotoras o unidades

La colaboración entre ABB Sécheron y Siemens Mobility se remonta a

2003, año en que ABB ganó un impor-tante contrato para el suministro de 140 +100 transformadores de tracción de los trenes de doble piso de la familia Desiro de Siemens, destinados al servi-cio de trenes de cercanías de Zurich, Suiza (S-Bahn Zürich) 1 . En este caso particular, uno de los retos consistía en que el transformador debía ser extrema-damente ligero y compacto, ya que uno de los objetivos era que se dispusiera del máximo espacio posible para los viajeros.

En 2004, ABB se hizo con un nuevo contrato de suministro, esta vez de 172 transformadores para las EMU (uni-dades múltiples eléctricas) destinadas a los servicios de cercanías del área de Bombay (India). En este proyecto, la capacidad de ABB para adaptarse a las exigencias locales resultó ser una ven-taja a la hora de adjudicarse el contrato. En 2006 recibió otro contrato impor-tante de Bombay Cuadro 1 .

Gracias a este éxito, ABB volvió a fir-mar, en 2008, otro contrato de suminis-tro de transformadores de tracción con Siemens, en este caso para los trenes de la empresa ferroviaria escocesa Scotrail.

Pero fue en junio de 2009 cuando ABB se hizo con el prestigioso con-trato con Siemens Mobility para el suministro de los transformadores de los trenes de alta velocidad Velaro, que se convertirían en el buque insig-nia de Siemens.

El tren de alta velocidad VelaroLos orígenes del Velaro se remontan al tren ICE-3, que empezó a fabricarse para los ferrocarriles alemanes (DB) en el año 2000 y que alcanza velocidades de hasta 320 km/h en servicio comer-cial 2 .

El Velaro viene a ser una evolución del ICE-3. A diferencia de su antecesor, fruto de la colaboración de LHB, Bom-bardier/DWA y Siemens, el Velaro está íntegramente realizado por Siemens Mobility. Los trenes Velaro se han ven-dido a España (2001: 26 trenes de ocho vagones para el trayecto Madrid-Barce-lona); China (2005: 60 trenes de ocho vagones para Pekín-Tianjin, y 2009:

El servicio de cercanías de Bombay es el más concurrido del mundo: cada día lo utili-zan 6,3 millones de habitantes de las afueras de la ciudad. El sistema ferroviario recorre más de 319 km de carretera (790 km de vía ferroviaria) y lo comparten dos de las opera-doras de cercanías de la India: la Western Railway (WR) y la Central Railway (CR). De su gestión se ocupa la Mumbai Railways Vikas Corporation (MRVC), la empresa con-junta constituida por las empresas ferrovia-rias y el Gobierno del Estado de Maharas-htra, y cuenta con una flota total de 191 uni-dades (grupos de coches) que realizan 2.226 servicios diarios.Con el fin de reducir las aglomeraciones y aumentar la capacidad, se ha puesto en marcha un ingente programa de inversión, que prevé, entre otras cosas:

aumentar la capacidad mediante la cons-trucción de 181 km de vía;

ampliar los andenes para que puedan estacionar trenes más largos;

mejorar los sistemas de señalización para que los trenes puedan circular a intervalos más cortos; y

poner en circulación nuevos trenes.Las obras permitirán que funcionen a diario un 25% más de trenes, así como mitigar el problema de la aglomeración de viajeros, ya que el número de ocupantes de un tren de 9 coches se reducirá de las 5.000 personas a las 3.600.Se estima que el coste total de estas medi-das ascenderá a la suma de 943 millones de dólares estadounidenses*), el 57% de la cual se afrontará mediante un crédito del Banco Mundial.En la primera fase se adquirieron 101 nuevos trenes de 9 coches cada uno, a los que si-guieron otros 97 en la segunda fase. Puesto que los trabajos incluyen también el paso gradual del sistema de electrificación de la línea férrea de los 1.500 V en CC a los 25 kV a 50 Hz, las nuevas unidades aceptan am-bas tensiones, por lo que pueden funcionar en ambos sistemas durante el periodo de transición.

Los trenes los está fabricando Siemens en colaboración con la empresa india Integral Coach Factory (ICF), y ABB ha sido subcon-tratada para suministrar los transformadores de tracción.Algunas de las características de los nuevos trenes son:

consumen un 30% menos de energía gracias a la recuperación de energía del frenado;

usan motores de tracción trifásicos, lo que permite aumentar la potencia en un 20%;

alcanzan velocidades máximas de 100 km/h, en lugar de los 80 km/h de los trenes anteriores;

poseen una mayor capacidad de acelera-ción de 0,54 m/s2, frente a los 0,38 m/s2 anteriores;

también tienen una mayor capacidad de deceleración de 0,76 m/s2, frente a los 0,6 m/s2 de antes;

se tardará entre cuatro y cinco minutos menos en realizar trayectos habituales como Churchgate-Borivali o CSTM- Thane; y

se pondrá en marcha toda una serie de medidas para aumentar la comodidad de los pasajeros, como mejorar la estabilidad de marcha, el sistema de ventilación, los paneles de información a los pasajeros y la iluminación.

Para más información, visite mrvc. indian rail.gov.in.

*) 45.260 millones de rupias indias.

Cuadro 1 El ferrocarril de cercanías de Bombay.

[Fuente de la imagen: Integral Coach Factory (ICF)]




Por otra parte, se han incluido filtros de condensador para reducir los armónicos resultantes. Las aplicaciones ferroviarias son extremadamente sensibles a los armónicos, puesto que pueden interferir con los sistemas de señalización. Así pues, se trata de unos requisitos extre-madamente estrictos y, por tanto, se requiere una gran diligencia a la hora de abordar estas cuestiones.

El transformador de tracción y su sis-tema de refrigeración forman conjunta-mente una instalación plug-and-play, útil para instalación y mantenimiento. Un concepto completamente nuevo para Siemens, que solía utilizar fuentes de alimentación distintas para el trans-formador y el sistema de refrigeración. De este modo, la unidad no exige des-gasificación o recambio de aceite, lo que le permite funcionar durante perio-dos más largos con las mínimas opera-ciones de servicio.

A todos estos retos se añadieron los exigentes plazos impuestos a ABB, puesto que Siemens solicitó la entrega del primer transformador para diciem-bre de 2009.

Y todo ello con una eficiencia energé-tica asombrosa, ya que con un consumo de gasolina equivalente de 0,33 litros por persona y kilómetro, Siemens puede proclamar con orgullo que su Velaro es el “tren más ecológico del mundo”.

Cada tren de 8 coches contará con 2 transformadores de tracción y, para reducir el peso, los devanados secunda-rios de estos transformadores actuarán también como inductancias de línea de los convertidores eléctricos cuando el tren funcione en CC. Gracias a este eco-nómico concepto de ahorro de peso, se conseguirá reducir hasta los 7.700 kg la masa de todo el módulo transforma-dor (lo que incluye el transformador de tracción de 5.220 kVA y su sistema de refrigeración).

Este concepto de uso mixto de los devanados se utilizó por vez primera en 1996 en las locomotoras italianas E412. Desde entonces se ha implementado con éxito en otros vehículos, como en los trenes de alta velocidad ETR 5001), AGV2) y NTV3), o en la locomotora Traxx MS4).

La cubierta del transformador se ha realizado en aluminio, lo que le con-fiere ligereza. La integración del depó-sito de expansión (para el refrigerante) en la unidad contribuye también a reducir el peso. El sistema de refrigera-ción utiliza motores de 60 Hz, en lugar de los habituales de 50 Hz, que permi-ten reducir el peso sin sacrificar rendi-miento de refrigeración.

El siguiente pedido del Velaro lo realizaron los ferrocarriles alemanes (DB) en diciembre de 2008 3 . Estos 15 trenes se diferencian de los pedi-dos anteriores de Velaro en que el tren se utilizará para servicios interna-cionales y debe equiparse para prestar su servicio en cuatro países (Francia, Alemania, Bélgica y Suiza). Deben funcionar con cuatro tipos distintos de fuentes de alimentación y ser compatibles con los diferentes siste-mas de seguridad y señalización de cada país.

En junio de 2009, Siemens Mobility confió el suministro de los transfor-madores de tracción a ABB. Ralf Mayer, de Siemens Mobility, declaró: “ABB cumplía los exigentes requisitos –entre ellos los de tamaño y peso– de estos transformadores especiales de una manera muy convincente, así que escogimos a ABB como socio fiable para el proyecto del Velaro D”.

El desafío del VelaroEl Velaro planteaba numerosos desa-fíos de ingeniería.

En caso de que una unidad de trac-ción falle, el tren debe poder prose-guir su viaje con total seguridad con un 75% de su tracción y potencia de frenado máximas. Esto incluye la capacidad de arranque y parada del tren en pendientes pronunciadas, puesto que se espera que el tren pueda funcionar en pendientes de hasta el 4%, el doble que los trenes convencionales.

1 Tren Desiro de dos pisos, perteneciente a la red federal de ferro-carriles suizos (SBB), utilizado en el transporte suburbano de Zurich (S-Bahn Zürich). Estos trenes llevan transformadores de ABB.

2 Tren de alta velocidad ICE-3 de los ferrocarriles alemanes (DB). El límite de velocidad de estos trenes es de 320 km/h.

Notas a pie de página1) El ETR 500 es el tren de alta velocidad operado

por los ferrocarriles italianos (Trenitalia) y fabricado

por un consorcio de proveedores.2) El AGV (automotrice à grande vitesse) es el tren de

alta velocidad desarrollado por Alstom como suce-

sor del TGV. Al igual que el Velaro, utiliza tracción

distribuida.3) Véase Cuadro 2 .4) Traxx es la familia de locomotoras universales fabri-

cadas por Bombardier Tranportation.




A la luz de todos los países y continen-tes que están considerando proyectos ferroviarios de alta velocidad, movidos por preocupaciones medioambientales, la congestión del espacio aéreo o el rápido crecimiento económico de los numerosos países en desarrollo, lo que está claro es que el mercado mundial del ferrocarril de alta velocidad experi-mentará un desarrollo extraordinario en los próximos años. El lema de ABB para el transporte ferroviario del futuro es “deja volar la imaginación, pero no dejes que se te escape el tren”.

El proyecto del Velaro no sólo consti-tuye un excelente punto de partida de cara a fomentar los encargos de trenes de alta velocidad, sino que viene a demostrar la competencia de ABB en el diseño y suministro de transformado-res de tracción para todo tipo de aplica-ciones.

Cécile Félon

Cyril Montacq

Christian Vetterli

Harry Zueger

ABB Sécheron SA

Ginebra, Suiza

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

Andreas Moglestue

ABB Review

Zurich, Suiza

[email protected]

Por otra parte, cabe destacar la total confianza depositada por Siemens en ABB. Como responsable del proyecto, Siemens es la que asume la responsabi-lidad y las sanciones en caso de retraso en la entrega o de fallo del tren, y teniendo en cuenta los diferentes pro-cesos de aprobación en cada uno de los cuatro países, los plazos son extremada-mente exigentes. Así pues, Siemens debe poder contar con socios de con-fianza que hagan todo cuanto esté en su mano para evitar cualquier retraso. ABB está en permanente contacto con Siemens para hablar de los avances y revisar las cuestiones técnicas. Paralela-mente, ABB está trabajando con el cliente final (la DB) en relación con varias de sus exigencias de calidad, como la soldadura de la cobertura.

Un futuro a alta velocidadABB Sécheron ha logrado formar un equipo excelente con Siemens Mobi-lity, gracias a la capacidad de ABB para sacar el máximo rendimiento de su experiencia en el diseño de trans-formadores de tracción y para ponerla en práctica con el fin de satisfacer las demandas de elevado rendimiento en condiciones de espacio reducido y con limitaciones de peso Cuadro 2 , pero también gracias a su extraordinaria actitud y predisposición colaborativas. El personal de soporte de ABB se mostró en todo momento dispuesto –incluso los fines de semana– a resol-ver dudas en reuniones, por teléfono, por correo electrónico o sobre el terreno, y a compartir sus conocimien-tos técnicos.

ABB cuenta con una vasta experiencia en el diseño y producción de transformadores para trenes de alta velocidad. Entre sus mayores logros cabe destacar:

El tren TGV/AGV que se alzó con el récord mundial de velocidad el 3 de abril de 2007 (véase la fotografía), con 574 km/h, utilizaba un transformador de ABB. El tren tenía unidades de potencia convencionales en los extremos y ade-

más contaba con dos bogies AGV bajo los coches de viajeros.

La NTV (Nuovo Trasporto Viaggiatori, el primer operador privado de Italia) utiliza-rá trenes AGV equipados con transfor-madores de ABB.

Siemens Velaro utiliza transformadores de ABB en los trenes que suministra a la DB.

Cuadro 2 ABB y la alta velocidad

3 Imagen del tren Velaro D que se ofrecerá a DB [Siemens press picture]

4 Transformador de tracción de ABB para el tren Velaro D.



ABB acaba de presentar su nuevo concepto de cableado X-PlugTM para la conexión de compartimientos de baja tensión de su familia ZX de aparamentas de media tensión con aislamiento gaseoso. El nuevo módulo X-Plug simpli-fica la instalación y permite el empleo de mazos de cables normalizados.

En conexión con la simplicidadLa tecnología de conexión X-PlugTM para la familia de aparamentas ZX Ralf Henke, Sven Wehrmann, Gerhard Salge, Thorsten Fugel


InterruptorConmutador

de puesta a tierra BBA

Unidad de control de posición

Unidad de control del

motor

Terminales del cliente

Conmutador de puesta

a tierra BBB

Aislador BBA

Aislador BBB

a

InterruptorConmutador

de puesta a tierra BBA

Unidad de control de posición

Unidad de control del

motor

Terminales del cliente

Conmutador de puesta

a tierra BBB

Aislador BBA

Aislador BBB

2 Topología de conexión tradicional a y con X-Plug b

En conexión con la simplicidad


Los compartimientos de baja tensión secundarios convencionales que

se utilizan para controlar instalaciones de aparamenta contienen una amplia gama de componentes diferentes, como pulsadores, indicadores lumino-sos, indicadores de corriente y tensión, transformadores de medición, disposi-tivos eléctricos inteligentes (IED), relés auxiliares y contactos mecánicos auxi-liares. Para que todos estos elementos cumplan su cometido y funcionen conjuntamente como un único armario de protección y control, deben estar conectados adecuadamente. Sin embar-go, la topología de este cableado varía de una aplicación a otra. La amplia gama de posibles funciones, compo-nentes y exigencias y especificaciones de los clientes hasta ahora no había permitido conseguir una estandariza-ción apreciable, y cada armario debía conectarse de una manera particular, lo que implicaba un proceso lento y costoso.

En lugar de conectar individualmente cada dispositivo a todos los demás, el X-Plug™ per-mite la conexión de todos ellos a un único módulo.

Además, la amplia gama de posibles aplicaciones deja un escaso margen para el uso de mazos de cables están-dar (conjuntos de cables configurados previamente con enchufes en ambos

1 Aparatos de conmutación con aislamiento gaseoso de la familia ZX

extremos). Así, el cableado de estos armarios puede adquirir fácilmente un aspecto enmarañado, lo que repre-senta una posible fuente de errores y dificulta su mantenimiento y modifi-cación.

¿Y si todo esto pudiese sustituirse por un concepto más sencillo?

El concepto X-PlugTM

ABB ha presentado una nueva solución para el cableado de su familia ZX de aparamenta de media tensión 1 . En lugar de conectar individualmente cada dispositivo a todos los demás, el X-Plug™ permite la conexión de todos ellos a un único módulo utilizando

mazos de cables estándar. La clasifica-ción individual de todas las señales se gestiona dentro del enchufe, y la topo-logía de conexión se ha trasladado del panel al interior de esos conectores 2 .

¿Pero no se limita esta solución a trasla-dar el problema del cableado del arma-rio al conector? No, porque en lugar de tener que conectar todos los dispositi-vos del armario a todos los demás dis-positivos, con sus múltiples conexiones y sus cables de longitudes y recorridos distintos, ahora basta con conectar el equipo al X-Plug utilizando conectores normalizados. De este modo, todos los cables procedentes del equipo van a parar a los terminales del conector, lo

b


En conexión con la simplicidad


y se encuentra disponible en anchos de 4, 8 y 16 terminales.

Estos terminales pueden interconectarse horizontal, vertical y diagonalmente por medio de conectores puente.

Usos del X-PlugEl X-Plug es un diseño exclusivo de ABB y está protegido por derechos de propiedad intelectual.

Al final de su primer mes en el mer-cado, ABB había diseñado 390 paneles con terminales X-Plug, es decir, un 86% de pedidos de paneles en agosto de 2009. Empresas químicas, de servicios públicos y de minería ya están empleando estos paneles, gracias a los cuales pueden reducir considerable-mente las operaciones de configuración necesarias en planta y ofrecer a sus clientes una flexibilidad de posibilida-des de modificación sin precedentes y, por ende, proteger el valor de su inver-sión.

Ralf Henke

Sven Wehrmann

Gerhard Salge

Thorsten Fugel

Productos de Media Tensión de ABB

Ratingen, Alemania

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

que reduce el número de conexiones por cable (el X-Plug permite ahorrar hasta 50 cables en cada panel ZX2 con panel de doble barra de distribución) y permite uniformar la longitud de los cables, lo que a su vez hace posible la utilización de mazos de cables en lugar de cables sueltos. En 3 se muestra la parte delantera y trasera de una estruc-tura de cableado que utiliza la tecnolo-gía X-Plug. El entorno del X-Plug está totalmente normalizado y la personali-zación se gestiona en el interior del conector.

Una de las principales ventajas de esta solución es que facilita la reprograma-ción de los armarios. Para ello ya no es necesario tocar ningún cable, sino que basta con modificar los conectores, lo que reduce considerablemente los tiem-pos de inmovilización y el riesgo de errores de conexión (especialmente si

El X-Plug sustituye los complejos cableados por un simple enchufe.

3 Parte delantera a y trasera b de la estructura del cableado del X-Plug.a b

los X-Plugs suministrados a la planta se han configurado y probado previa-mente).

Por ejemplo, se puede pasar de un panel de entrada a un alimentador de salida, o de una barra de distribución doble a una simple, con sólo modificar la codificación de los X-Plugs.

El X-Plug por dentroEl X-Plug se puede configurar previa-mente –lo que reduce el tiempo de ins-talación– y, con todo, seguir siendo modificable, por lo que el cliente no tiene que renunciar a la flexibilidad que ofrece el cableado tradicional.

El interior del X-Plug esconde una matriz convencional de terminales. El módulo básico cuenta con cuatro nive-les (los bloques terminales están dis-puestos en cuatro niveles horizontales)



Para la mayoría de nosotros, Internet se ha convertido en una valiosa fuente de información. Para los clientes potencia-les, es el lugar donde buscar productos y servicios, obtener respuestas y consultar documentación. Los que ya son clientes, por su parte, utilizan la web para consultar el estado de los pedidos, buscar cursos de formación, ponerse al día en cuanto a lo último en la industria y encontrar documentación sobre productos. Por último, los empleados pueden acceder con facilidad a información actualizada de su interés. Un sitio web es, sin lugar a dudas, el mejor folleto publici-tario –y el más ecológico– que una empresa puede utilizar.La accesibilidad y la facilidad de uso son dos criterios muy importantes que buscan los clientes actuales y potenciales, así como los socios y empleados, en el frenético mundo de hoy. Quieren encontrar la información de su interés con rapidez y facilidad, con independencia de su ubicación o del número de aplicaciones o servicios back-end utilizados. En otras palabras, el contenido de un sitio web debe adaptarse para satisfacer las necesidades locales y ofrecer unos contenidos de marketing adaptados a cada lugar y, paralelamente, presentar una imagen y apariencia comunes a escala global.Esto es algo que ABB ha conseguido. Con su plataforma “One ABB on the Web”, el grupo es capaz de atender a un público global a través de un único punto de acceso: www.abb.com.

One ABB on the webPotenciar la calidad de los servicios al consumidor es el punto fuerte de esta plataformaJan Anders Solvik, Håkan Wärdell, Nathan Becker


One ABB on the web


Orientar al clienteLa plataforma “One ABB” ofrece asi-mismo una serie de servicios a clientes, como localizadores de cursos de forma-ción, extranets para sus socios, acceso directo a los equipos de ABB instalados y la posibilidad de pedir productos, repuestos y paquetes de manteni-miento. Todas las funciones se mantie-nen empleando diferentes aplicaciones y servicios de back-end. La plataforma “One ABB” permite que esos diversos servicios faciliten información mante-niendo un aspecto y sensación comu-nes. La ventaja de disponer de una interfaz web normalizada y un ele-mento de interacción común es que acelera el proceso de aprendizaje de quienes utilizan los servicios por pri-mera vez. La información solicitada se recoge y se pone a su disposición a través del portal “My ABB”, al que los clientes pueden acceder directamente en www.abb.com.

La plataforma “One ABB on the Web” de ABB se basa en una arquitectura flexible que permite conectar fácilmente nuevos servicios con un aspecto y sensación normalizados.

Localización de www.abb.comAl igual que sucede con muchas empre-sas internacionales, ABB mantiene una presencia local en muchos países para poder comprender mejor las necesida-des de los clientes y responder a ellas. Esta presencia local también se extiende al sitio web www.abb.com. Las funcio-nes de “One ABB on the Web” permi-ten:• Traducir los productos, soluciones y

servicios: puesto que la mayoría de los usuarios prefieren leer el conte-nido en su propia lengua, la traduc-ción de la cartera de productos pro-porcionará a los clientes una mejor experiencia de usuario.

• Incorporar productos locales: una unidad local podrá añadir productos creados en apoyo de las normas loca-les. Estos productos no suelen estar disponibles en otros países y regio-nes.

impulsó a remodelar su oferta web para satisfacer sus demandas. Hoy, el Grupo ABB cuenta con www.abb.com, que presenta con coherencia su amplia gama de productos y servicios. Con la creación de una única plataforma cono-cida como “One ABB on the Web”, www.abb.com es una fuente de infor-mación mundial y local para los dife-rentes grupos de usuarios a través de un único punto de acceso. La plataforma web de ABB se basa en una arquitec-tura flexible que permite conectar fácil-mente nuevos servicios con un aspecto y sensación homogéneos y normaliza-dos. Y, lo que es más importante, al mantener la información de toda su cartera de productos en una única solu-ción común, ABB puede facilitar infor-mación personalizada a todos los inte-resados. Los usuarios pueden encontrar información acerca de los productos, servicios y soluciones de ABB relacio-nados con su sector y su país. Además, el uso de una interfaz web normalizada y elementos de interacción comunes contribuye que se conozcan las aplica-ciones y servicios que hasta ahora muchos ignoraban.

Para una información segura, la plata-forma “One ABB” ofrece el mecanismo de inicio de sesión único (SSO) para los servicios de autenticación y autoriza-ción. Ahora, los usuarios pueden acce-der a sus aplicaciones y servicios en el sitio web de ABB con el mismo nombre de usuario y contraseña.

Cómo puede una empresa facilitar una colaboración más estrecha con

sus clientes actuales, seguir atrayendo nuevos clientes y, al mismo tiempo, atender las necesidades de sus socios y empleados? Dar servicio a estos grupos objetivo específicos con un aspecto y sensación comunes no es tarea fácil. Cuando un visitante accede a un sitio web concreto, espera encontrar una serie de datos acerca de los productos, servicios y soluciones relacionados con su sector y país y, preferiblemente, en su idioma local. En muchos casos, lo que el visitante descubre en realidad es algo muy diferente: a menudo se ve obligado a recordar diferentes URL, a trabajar en diferentes interfaces y a ges-tionar diferentes nombres de usuario y contraseñas para las diversas aplicacio-nes que desea utilizar. Dado que el tiempo es un recurso muy preciado, este visitante probablemente abando-nará la búsqueda y dejará de ser un posible cliente para convertirse en el cliente de un competidor.

La accesibilidad y usabili-dad de un sitio web son dos criterios muy impor-tantes que buscan las personas en el frenético mundo actual.

Esto es lo que hace cinco años ABB oía por boca de sus clientes y lo que la


One ABB on the web


estos controles producirán una interfaz de usuario ligera que se puede comuni-car con un servicio web de back-end que contiene la lógica empresarial de la aplicación. La aplicación proporciona un control de usuario ASP.NET 2.0 pre-compilado que también funciona en el portal “One ABB”.

Consumidor de servicios de contextos (servicio Web)“One ABB on the Web” ofrece un servi-cio web que proporciona un contexto HTML para la aplicación. Este enfoque se ve favorecido si la aplicación tiene su propio entorno de alojamiento y no se desarrolla en el entorno .NET.

La aplicación envía una petición al ser-vicio para recuperar el contexto HTML adecuado 3 . El contexto HTML suele contener: Información de estilo (es decir, hojas de estilo y elementos de estilo corres-pondientes)

Menús superior e izquierdo Otra información contextual como nombre de usuario y elementos gene-rales de aspecto y sensación comunes

Los dos métodos fundamentales para integrar una aplicación con “One ABB” son el control ASP.NET y Context Ser-vice Consumer (consumidor de servi-cios de contextos), que permiten simpli-ficar la gestión de usuarios y el acceso de los clientes 1 .

Control ASP.NET (control de la web)ASP.NET utiliza una amplia gama de controles que son, en realidad, como una caja de herramientas para los dise-ñadores de páginas web y que les per-miten aportar una mayor funcionalidad además de un aspecto visual mejorado en sus aplicaciones. Dos de estos con-troles, el de usuario y el de servidor web, se utilizan mucho en la plataforma “One ABB”. Los controles de servidor web mejoran tanto el aspecto visual como la funcionalidad, mientras que los contro-les de usuario son creados por el dise-ñador del sitio web para suplir las caren-cias de funcionalidad de los controles de servidor web ASP.NET incorporados.

Se crean uno o más controles2) web ASP.NET y se integran en las páginas del portal “One ABB” 2 . Normalmente,

• Excluir los productos no relevantes: se pueden excluir los productos que no se ajustan a las normas locales o que no son relevantes para un deter-minado mercado.

• Ver documentos localizados: en muchos casos, la documentación sólo es relevante para un país o países específicos. La plataforma “One ABB” sólo presenta estos documentos a los visitantes si pertenecen a los países autorizados.

• Ver los contactos locales: una base de datos central suministra al cliente el nombre de una persona de contacto local según sus preferencias.

• Obtener una página localizada: creando una página específica del país, es posible resaltar los actos y campañas que sólo están disponibles localmente. Esta página sólo se mos-trará si el usuario ha establecido el país en cuestión como su preferen-cia.

Con la plataforma “One ABB”, los clientes pueden acceder a los equipos de ABB instalados y pedir productos, repuestos y paquetes de manteni-miento.

Resumen de la realización técnicaPara la distribución de contenidos web y la integración con los sistemas back-end, la plataforma “One ABB on the Web” se basa en el conocido ASP.NET1) de Microsoft y tecnologías correspon-dientes, como SQL Server y Active Directory. La integración se centra en interfaces abiertas, que se basan en los principios de Simple Object Access Pro-tocol (SOAP) y REpresentational State Transfer (REST). La seguridad se aplica utilizando Web Services Security (WS-Security) y Security Assertion Markup Language (SAML). Se utiliza Lotus Domino de IBM para gestionar el conte-nido de las páginas web, que se envía a ASP.NET en formato Extensible Markup Language (XML).

Notas a pie de página1) La versión actual es la 3.5.2) Los controles se despliegan con cada versión

importante de “One ABB on the Web”.

1 Opciones de integración

Características opcionales

Integración de la interfaz de usuario

Integración de usuarios

Integración de servicios

Servicios de asistencia

Usuario final

Control ASP.NET

Servicio web de contexto html

para la aplicación

Contenido

Contenido

Registro

Localización

Almacenamiento en memoria

Incidentes de las

aplicaciones

Incidentes de las

aplicaciones

WS security SSO (inicio de sesión único)

SAML SSO

2 Control ASP.NET

Portal “One ABB on the web”

SOAP/WS security

Aplicación X

Usuario final

Control

Control X

Control Y

Control Z

Registro

Almacena-miento en memoria

Localización

Servicio web


One ABB on the web


AutorregistradoLa identidad del usuario no está confir-mada. La cuenta se creó en Internet mediante registro en abb.com. Por lo tanto, el único atributo válido de este tipo de usuario es la dirección de correo electrónico.

GestionadoEste usuario, que suele acceder a servi-cios de carácter expresamente empresa-rial, tiene una identidad confirmada con ABB. Las restricciones de seguridad se aplican cuando es necesario cambiar los datos del usuario.

Interno (empleados de ABB)Los empleados están integrados en el Directorio Activo de ABB.

Cuadro 1 Tipos de usuario de Inicio de sesión único (SSO)

Posibilidad de realizar pedidos los 7 días de la semana, las 24 horas

Una interfaz única para acceder a más de 450.000 productos de ABB con documentación e imágenes de apoyo (los productos y las piezas dependen del país, de la región y del canal)

Integración en los “configuradores para productos personalizados” de ABB

Catálogos de productos personalizados Función de búsqueda de productos por

parámetros y disponibilidad de existen-cias en tiempo real

Fijación de precios específica del cliente Solicitud de presupuestos Proceso totalmente integrado de elabo-

ración y aprobación de presupuestos para productos configurados totalmente, estándar y locales

Posibilidad de convertir presupuestos en pedidos

Entrada de pedidos únicos y proceso totalmente integrado de modificación de pedidos

Desviación de pedidos a las distintas unidades de negocio de ABB locales

Función para “chatear” en tiempo real con el personal de ABB

Tramitación de pedidos de reparación Tramitación de pedidos de garantía Pedidos de emergencia Opciones de orden de compra y pago

con tarjeta de crédito Notificación automática por correo elec-

trónico Estado del pedido e historial de pedidos Informes sobre fallos Seguimiento en tiempo real de la expedi-

ción Informes detallados

Cuadro 2 La aplicación Business Online de ABB ofrece los servicios siguientes:

El servicio actualmente incluye los siguientes contextos: MyABB (menú superior e izquierdo e información de inicio de sesión)

Datos del producto (menú superior, rastro de navegación de la jerarquía de productos, selector de idioma/país, fichas de datos del producto)

Selector de idioma/país (junto con un menú superior)

Inicio de sesión único (SSO)SSO garantiza que todos los usuarios de abb.com, con independencia de si son empleados, socios o clientes, pueden acceder a su información y servicios con un único nombre de usuario y con-traseña Cuadro 1 . Las ventajas de implan-tar SSO también incluyen: Las contraseñas olvidadas se adminis-tran por cuenta de todos los servicios

Todas las restricciones relacionadas con la seguridad de las combinacio-nes de nombre de usuario y contra-

seña se manejan en un solo sitio y siguen estrictamente la política de seguridad de ABB

Los cambios a los datos de los usua-rios están sincronizados con todos los servicios integrados

Existe un solo proceso común para la gestión de las cuentas de usuario

Pero la administración de los usuarios va mucho más allá de permitir acceder a varias aplicaciones y servicios con un solo inicio de sesión. Una vez que cada usuario requiere autenticación una sola vez, el siguiente paso lógico es consoli-dar la capacidad de autorización especí-fica del servicio.

La autorización específica del servicio es importante de cara a ofrecer a los clientes y usuarios de las aplicaciones web de ABB las funcionalidades y ser-vicios que necesitan. Al gestionar los derechos, funciones y responsabilidades

de los usuarios con una herramienta común, ABB puede adaptar la funciona-lidad proporcionada por varias aplica-ciones de forma que ofrezca servicios personalizados para satisfacer las nece-sidades de los usuarios y grupos de usuarios específicos. Además, permitir al personal de ABB (que gestionan usuarios con distintas aplicaciones) hacerlo por medio de una sola interfaz aumenta la eficiencia y mejora la seguri-dad del acceso a los datos.

Esta herramienta común online es pro-porcionada por una arquitectura de software Common Authorization Mana-gement (CAM). La CAM se está convir-tiendo rápidamente en un componente importante a medida que ABB hace la transición hacia una Service Oriented Architecture (SOA) y apoyará la modu-larización de las aplicaciones que ten-drán la capacidad de intercambiar datos entre sí mediante paquetes de datos de servicios interoperables.

Arquitectura y diseño de CAMLa CAM se creó aprovechando la fun-cionalidad y la experiencia disponibles combinadas con las futuras necesida-des específicas de la actividad empre-sarial. Mientras ABB sigue llevando a la práctica su concepto de grupo “One ABB on the Web”, es importante utili-zar un marco común de autorización de los usuarios para gestionar con rapidez, eficiencia y seguridad los derechos de acceso de éstos a las distintas aplicaciones y servicios 4 .

3 Servicio web de contexto html para la aplicación

SOAP/WS security

Aplicación X Application X

Usuario final

Portal “One ABB on the web”

Registro

Almacena-miento en memoria

Localización

Control X

Control Y

Control Z

Servicio web de contexto html para la aplicación

Servicio web


One ABB on the web


Con MyABB los clientes de la cuenta pueden controlar el modo en que mantienen sus relaciones comerciales con ABB.

Localización de ABB: página específica de país, para América del Norte. Página específica de país típica, para Suiza.

La realización de pedidos en línea reduce el trabajo manual y minimiza los errores.

La combinación de AJAX y HTML diná-mico (DHTML) con la informática del lado del servidor ha añadido funciones más fáciles de usar. Algunos ejemplos

miento de las páginas web a la vez que reduce significativamente el tráfico de la red al limitar la cantidad de datos a transferir.

Además de los grupos, la CAM intro-duce una estructura flexible para crear atributos que se pueden adjuntar a cualquier aplicación en función de sus necesidades. Los atributos pueden con-tener valores únicos o múltiples y ser de cualquier tipo. La interfaz de usua-rio CAM tiene el mismo aspecto e ima-gen que abb.com, que debería servir para lo mismo.

Hacer “negocios online” con ABB“Business Online” es un ejemplo de aplicación integrada de abb.com que utiliza SSO y CAM. Fue rediseñada en 2008 de conformidad con la estrategia SOA de ABB. La nueva arquitectura se basa en Asynchronous JavaScript and XML (AJAX), que crea una aplicación dinámica y ligera. Esta tecnología pre-senta el concepto de modularización, que mejora considerablemente el rendi-

4 Arquitectura CAM (Common Authorization Management – Gestión de autorización común)

Arquitectura Capa del modelo: API de persistencia

de fabricación casera: migración fácil a los últimos JPA Capa de la GUI: struts Servicios web

Entorno Servidor de la aplicación

Websphare con Java Base de datos

Oracle

GUI

Datos

CAMAPI

Lógica empresarial

Acceso a datos

Servicios web


One ABB on the web


de esta tecnología son evidentes en toda la herramienta de pedidos online de ABB: Búsqueda de productos: la referencia del producto se rellena automática-mente cuando el usuario introduce un identificador, limitado el número de opciones con cada carácter intro-ducido.

Arrastrar y soltar: los productos se pueden mover fácilmente de las pági-nas de resultados de la búsqueda al carrito de la compra.

Precios y disponibilidad: los servicios web en tiempo real acceden a los sis-temas de gestión de back-end.

Imágenes y documentos: los servicios web en tiempo real acceden a los sis-temas de gestión de imágenes y documentos de productos.

“Business Online” está ahora plena-mente integrada en el sitio web del grupo, lo que permite a ABB ofrecer más servicios online consolidados a sus clientes Cuadro 2 .

Volver a por másEl objetivo de ABB con su plataforma “One ABB on the Web” ha sido mejorar la calidad de su servicio al cliente ayu-dando a los diferentes grupos de usua-rios a encontrar la información que necesitan en el menor tiempo posible. Asimismo, permite a las muchas líneas de negocio de ABB simplificar sus pro-cesos de información, presupuestos y pedidos. Los negocios online han sido y seguirán siendo el camino a seguir; por eso, facilitárselos al usuario es una forma de asegurarse de que vuelvan.

Jan Anders Solvik

ABB Corporate Communications

Global Web Management

Zurich, Suiza

[email protected]

Håkan Wärdell

Nathan Becker

ABB Information Systems Ltd.

Zurich, Suiza

[email protected]

[email protected]

Active Directory

Es una estructura de directorio utilizada en

ordenadores y servidores que utilizan Micro-

soft Windows, para almacenar información

y datos sobre redes y dominios. Se utiliza

principalmente para la información online.

(Fuente: http://www.tech-faq.com)

AJAX

Es el acrónimo de Asynchronous Javascript

and XML, y se utiliza cuando un diseñador

quiere que su página web obtenga nueva

información del servidor web de forma

asíncrona en segundo plano sin tener que

descargar toda una página nueva.

(Fuente: http://javascript.about.com)

ASP.NET

Es una aplicación web desarrollada y comer-

cializada por Microsoft con el fin de permitir

a los programadores crear sitios web dinámi-

cos y aplicaciones y servicios web. ASP.NET

se basa en Common Language Runtime

(CLR), lo que permite a los programadores

escribir código ASP.NET utilizando cualquier

lenguaje compatible con .NET.

(Fuente: Wikipedia)

SQL Server de Microsoft

Es un servidor de base de datos de modelo

relacional producido por Microsoft. Sus len-

guajes de consulta primarios son T-SQL y

ANSI SQL.

(Fuente: Wikipedia)

REST

Es el acrónimo de REpresentational State

Transfer. Roy Fielding, que lo acuñó para

describir un estilo de arquitectura de siste-

mas conectados en red, señala que REST

“tiene por objeto evocar una imagen de

cómo se comporta una aplicación web bien

diseñada: una red de páginas web (una

máquina de estado virtual), en la que el

usuario avanza por una aplicación seleccio-

nando vínculos (cambios de estado), lo que

tiene el efecto de que se le transfiere la

página siguiente (que representa el siguiente

estado de la aplicación) para su uso.

(Fuente: http://www.xfront.com)

SAML

Acrónimo de Security Assertion Markup

Language; es un marco basado en XML para

comunicar la información de autenticación,

derechos y atributos del usuario. Se ha con-

vertido en la norma definitiva que constituye

el fundamento de muchas soluciones de ini-

cio de sesión único en el espacio del proble-

ma de gestión de la identidad en la empresa.

(Fuente: http://xml.coverpages.org)

SOA

O arquitectura orientada a los servicios: es

básicamente una serie de servicios que se

comunican entre sí. La comunicación puede

incluir la simple transmisión de datos o el

hecho de que dos o más servicios coordinan

alguna actividad.

(Fuente: http://www.service-architecture.

com)

SOAP

O Simple Object Access Protocol: es una

especificación de protocolo para el inter-

cambio de información estructurada en la

implantación de servicios web en las redes

informáticas. Se basa en el Extensible

Markup Language (XML) para su formato de

mensaje y ofrece una vía de comunicación

entre las aplicaciones instaladas en sistemas

operativos diferentes, con diversas tecnolo-

gías y lenguajes de programación.

(Fuente: Wikipedia)

WS-Security

O Web Services Security: es un protocolo

de comunicaciones que ofrece un medio

para aplicar la seguridad a los servicios web.

Describe cómo adjuntar las firmas y encabe-

zados de cifrado a los mensajes SOAP y

cómo adjuntar a los mensajes tokens de se-

guridad, incluidos los tokens de seguridad

binarios, como los certificados X.509 y los

tickets Kerberos (un protocolo de autentica-

ción de redes informáticas que permite a los

nodos que se comunican a través de una

red no segura demostrar su identidad entre

sí de forma segura).

(Fuente: Wikipedia)

XML

O Extensible Markup Language: es un for-

mato de texto sencillo y muy flexible deriva-

do del SGML (ISO 8879). Diseñado original-

mente para responder a los retos de la publi-

cación electrónica a gran escala, XML tam-

bién está desempeñando un papel cada vez

más importante en el intercambio de una

amplia variedad de datos en la web y en

otros entornos.

(Fuente: http://www.w3.org/XML)

Glosario


Índice

Revista ABB 1/2009 Elementos de productividad

Servicio a distancia El concepto de Servicio a distancia de ABB está revolucionando la industria de la robótica 6

Socios tecnológicos Nuevos desafíos en la historia de la cooperación con los clientes 9

Datos en lugar de papeles Transformación de la conectividad en el área de producción 15

Mantenimiento eficaz Asset Monitor para un sistema integrado de control de motores (IMCS) de baja tensión: estudio de un caso 20

Dispositivos socialmente interactivos Un enfoque del servicio centrado en los dispositivos: ¿ha hablado últimamente con su dispositivo? 26

La carrera hacia el éxito La inspección basada en el riesgo reduce los costes 30

¿Qué es la fiabilidad? El cambio del paradigma de fiabilidad 34

Superar la excelencia Una planta de petróleo y gas en la que está implantado Full Service logra reducir costes y mejorar la satisfacción del cliente 38

Modelos de laminación Modelos de configuración adaptativa para trenes de laminación en frío 43

Menos es más Hacia una mayor productividad 49

Sencillamente el mejor Nuevas tendencias de optimización para maximizar la productividad 54

El toque final El nuevo método óptico de medición de papel sin láser de ABB promete un mayor rendimiento que otros sensores de calibración en línea 60

Robots ecológicos La automatización basada en robots permite la eficiencia energética en el sector del plástico 63

La robotización de los operarios de los yacimientos El diseño hace posible una mayor seguridad y productividad 68

Buques a toda pastilla Mejora del rendimiento del combustible y de la capacidad de carga de los buques de transporte de GNL mediante el empleo de propulsión eléctrica 74

Seguir en funcionamiento El diagnóstico mediante dispositivos de campo garantiza un funcionamiento fiable 80

Pura mejora Reducción de residuos mediante tratamiento y reciclado de subproductos y efluentes 86

Compactas y fiables Décadas de ventajas: aparamenta con aislamiento gaseoso de 52 a 1.100 kV 92

2/2009



Revista ABB

Pioneering spirits

A revolution in high dc current measurement

page 6

Team-mates: MultiMove functionality heralds a new era in robot applications

page 26

Best innovations 2004page 43

a

Verde es crecimiento

El reciclado hace que los productos sean más ecológicos

página 10

Hacia una mayor eficienciapágina 25

Productos de ABB hechos por robots de ABBpágina 47

1/2009



Revista ABB

a

Elementos de productividad

Los dispositivos inteligentes descubren las redes sociales

página 26

Debemos saber bien lo que es la fiabilidadpágina 34

Buques de gas accionados con electricidadpágina 74

Revista ABB 2/2009 Verde es crecimiento

Problemas energéticos mundiales Entrevista con Ernest Moniz en la que se analizan ciertos problemas de carácter conflictivo que exigen atención inmediata 6

Por un medio ambiente mejor Opciones de reciclaje de componentes aislantes 10

Compromisos óptimos Lograr una mayor eficiencia energética y el cumplimiento de la normativa medioambiental no representa un problema gracias al control avanzado de procesos 17

Un Modelo Gate más verde Hacer productos sostenibles desde el diseño 23

Una inversión que merece la pena El impulso de reducir las emisiones y el consumo energético 25

El atractivo de la sencillez Los motores de imanes permanentes han llegado para quedarse 29

BORDLINE® M Serie Bordline® M: una arquitectura de convertidor CA/CC/CC con un rendimiento muy alto para servicios auxiliares de tracción 35

Un giro positivo Los turbocompresores A100 de nueva generación reducen las emisiones del motors 42

Predicar con el ejemplo ABB fomenta el uso de robots en la fabricación y los emplea para fabricar sus productos 47

Cada pequeña aportación cuenta La mejora del software y la optimización de los procesos están contribuyendo al aumento de la eficiencia energética 50

Servicio de gestión interna inteligente Los huéspedes de hotel pueden disfrutar ahora de una mayor comodidad con unas menores necesidades energéticas gracias al sistema de control de edificios i-bus® KNX de ABB. 55

Metamorfosis Adaptación rápida a los cambios empleando el modelo de mejora IDEAL 58

Análisis de fiabilidad Los datos y el software de modelización están ayudando a una planta de producción de GNL a determinar métodos de mantenimiento y a mejorar la fiabilidad de los equipos. 64


Índice

Revista ABB 3/2009 El suministro eléctrico

Desafíos y oportunidades en abundanciaCómo resolver el problema del cambio climático 6

Control del flujo de gas SCADA y System 800xA de ABB mejoran las operaciones y la gestión del GNL 11

Recuperar la confianza Recuperación de líneas de suministro eléctrico basada en centros de control y en la acción a pie de obra 17

Una potencia que marca una diferencia HVDC Light® puede suministrar 1.100 MW 23

Equilibrio de poder Las redes de transporte con inteligencia están incorporando HVDC Light® 27

Las redes con inteligencia son más eficientes La optimización de tensión y var reduce las pérdidas de energía y los picos de demanda 33

Información, no datos Detección y notificación de sucesos en tiempo real para la distribución automatizada en el control de redes 38

Gestión de redes para la red de distribución Centros de operaciones innovadores gestionarán las redes de distribución futuras 45

En armonía Definición de normas mundiales de eficiencia energética 50

Arquitectura OPC unificada La norma futura para la modelización de las comunicaciones y la información en la automatización 56

Not lost in translation Cómo afrontar las dificultades de una ingeniería de centrales eficaz y rentable en la integración de subsistemas 62

Bornas de alta tensión 100 años de avances técnicos 66

3 / 2009



Revista ABB

a

Afrontar el desafío del cambio climático página 6

Soluciones para mantener el control de la red página 33

Un siglo a alta tensión: bornas de ABB página 66

El suministro eléctrico

Revista ABB 4/2009Recorridos hacia la innovación

Un 2009 innovador 6

Sin engranajesLa solución de Direct Drive de ABB responde a los desafíos que plantean los procesos más exigentes del mundo 12

Una energía nueva bajo el solVisión de la energía solar a gran escala procedente de los desiertos de todo el mundo 16

De la luz a la energíaPresentación del primer inversor solar de ABB 22

Sometidos a presiónTransformadores submarinos de ABB 25

Liberación de la información inutilizadaAdaptador de ABB actualizado para WirelessHARTTM 27

La innovación en acciónEl innovador sensor de calibrado óptico de ABB permite a los fabricantes de papel medir y controlar el calibre de las calidades de papel más elevadas 33

Hábil y articuladoLo último de ABB en robótica: el robot IRB 120 y el controlador IRC5 Compact 39

Un robot de mayor alcanceEl nuevo IRB 2600 de ABB 42

Integración refinadaIntegración eléctrica de vanguardia para una refinería que utiliza el System 800xA y la norma IEC 61850 47

Control de cruceroUn sistema de gestión del estado de la propulsión que permite la supervisión en tierra de las instalaciones marinas 53

A toda marchaDesarrollo del sistema de propulsión Azipod® de segunda gene-ración: el Azipod® XO 59

Transformación de alta velocidadLos transformadores para el tren de alta velocidad Velaro 64

En conexión con la simplicidadLa tecnología de conexión X-PlugTM para la familia de aparamentas ZX 68

Portal “One ABB on the Web”Potenciar la calidad de los servicios al consumidor es el punto fuerte de esta plataforma 71

Avances de 2009 en innovaciónpágina 6

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Recorridos hacia la innovación

4 / 2009



Revista ABB

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Avance 1/2010

Por lo general, las redes eléctricas cuentan con enormes centrales eléctri-cas que abastecen de energía a los consumidores de su área de suminis-tro. Lo más habitual es que los flujos de suministro eléctrico sean unidirec-cionales y proporcionen una cantidad de energía en consonancia con la demanda. Las bases de este modelo llevan prácticamente inalterables desde los inicios de la transmisión de energía eléctrica.

Pero los tiempos cambian y ahora es necesario replantearse este enfoque. Uno de los motivos para ello es el crecimiento de las energías renovables impulsado por la sensibilización medioambiental y las preocupaciones por la dependencia del carbón. Un reto que plantea la integración a gran escala de la energía eólica y solar en las redes de distribución es que su suministro es intermitente y difícil de predecir. Por otra parte, esta energía se suele producir en emplazamientos alejados de los principales centros de carga, donde la red es normalmente débil.

Redes inteligentes

Otro de los factores que afecta a las redes de transmisión del futuro es la liberación, que está incentivando el comercio energético y está permi-tiendo a los consumidores elegir la fuente de su suministro eléctrico, lo que a su vez supone una mayor pre-sión sobre las redes de transmisión.

La red del futuro debe poder transpor-tar, a través de grandes distancias, unos mayores flujos de energía eléc-trica de manera segura y fiable, lo que requiere tecnologías que permitan incrementar la capacidad y estabilidad de la red. Con el paso del tiempo se pasará del suministro eléctrico centra-lizado y los flujos unidireccionales hacia una mayor generación distri-buida y unos flujos bidireccionales. Y puesto que el control de tales redes es más complejo, se requiere un equipo de control avanzado en conjunción con estrategias de control asociadas.

ABB tiene las tecnologías, productos, servicios y estrategias para atender estas necesidades. Ese será el tema principal del número 1/2010 de la Revista ABB.

Consejo de redacciónPeter TerwieschDirector general de tecnologíaI+D y tecnología del Grupo

Clarissa HallerResponsable de comunicaciones corporativas

Ron PopperDirector de asuntos de sostenibilidad

Axel KuhrJefe de gestión de cuentas del Grupo

Friedrich PinnekampVicepresidente de estrategia corporativa

Andreas MoglestueJefe de redacción de la Revista ABB,[email protected]

EditorialLa Revista ABB es una publicación de I+D y tecnología del Grupo ABB.

ABB Asea Brown Boveri Ltd.ABB Review/REVCH-8050 ZürichSuiza

La Revista ABB se publica cuatro veces al año en inglés, francés, alemán, español, chino y ruso. La Revista ABB es una publi-cación gratuita para todos los interesados en la tecnología y los objetivos de ABB. Si desea subscribirse, póngase en contacto con el representante de ABB más cercano o haga una suscripción en línea en www.abb.com/abbreview.

La reproducción o reimpresión parcial está permitida a condición de citar la fuente. La reimpresión completa precisa del acuerdo por escrito del editor.

Editor © 2009ABB Asea Brown Boveri Ltd.Zürich, Suiza

ImpresiónVorarlberger Verlagsanstalt GmbHAT-6850 Dornbirn, Austria

DiseñoDAVILLA Werbeagentur GmbHAT-6900 Bregenz, Austria

TraducciónCeler Soluciones, S.L.Plaza de España, 12, 1ºE-20008 Madrid – Españawww.celersol.com

Cláusula de exención de responsabilidadLas informaciones contenidas en esta revis-ta reflejan el punto de vista de sus autores y tienen una finalidad puramente informativa. El lector no deberá actuar sobre la base de las afirmaciones contenidas en esta revista sin contar con asesoramiento profesional. Nuestras publicaciones están a disposición de los lectores sobre la base de que no im-plican asesoramiento técnico o profesional de ningún tipo por parte de los autores, ni opiniones sobre materias o hechos específi-cos, y no asumimos responsabilidad alguna en relación con el uso de las mismas. Las empresas del Grupo ABB no garantizan ni aseguran, ni expresa ni implícitamente, el contenido o la exactitud de los puntos de vista expresados en esta revista.

ISSN: 1013-3119


Connect emission-free power to the grid?

Naturally.

ABB is helping construct the world’s largest offshore wind farm. Using our eco-friendly transmission technology, this 400-megawatt plant is expected to avoid 1.5 million tons of CO2 emissions per year and improve the reliability of the power grid. It’s just one of the ways that we, as the biggest supplier of electrical products and services for the wind industry, can use renewable power sources to help combat climate change. www.abb.com/energyeffi ciency

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