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Simulación dinámica de entrenamientos de operadores de panel en sala de control de un coquificador retardado




Enviado por cesarflores91



    1. Marco
      teórico
    2. Sistemas presentes en la
      operación de la planta
    3. La simulación y los
      simuladores
    4. Entrenamiento por medio de
      simuladores
    5. Simulador de
      adiestramiento de operadores shadow plant
    6. Métodos de
      evaluación incluidos en shadow plant™ para el
      entrenamiento de operadores
    7. Coquificación
      retardada

     

    MARCO
    TEÓRICO

    1. Por "Simulación" se denota, como la
      representación de un proceso
      o fenómeno mediante otras más simples, que
      permite analizar sus características. La simulación de procesos
      es una de las más grandes herramientas de la Ingeniería, la cual se utiliza para
      representar un proceso mediante otro que lo hace mucho
      más simple y entendible. Por consiguiente, el
      término "Simulador de Proceso" es un sistema
      independiente que se utiliza para señalar el montaje
      en una computadora de los modelos
      del proceso que funcionan en dicho montaje y se convierte
      en un instrumento para experimentar y aprender de las
      consecuencias de nuestras decisiones en el futuro o en
      secciones de procesos distantes.[1]

      Desde el comienzo de la era informática los terminales de salida
      de información de los ordenadores o
      computadoras han ido mejorando
      considerablemente. Al principio sólo
      comprendían una simple impresora, luego aparecieron las pantallas
      de visualización en las que los datos
      aparecían con mucha mayor rapidez que en una
      impresora. Pero estos primeros sistemas
      de visualización presentaban numerosos
      inconvenientes: el más grave consistía en lo
      largo y tedioso de examinar un gran número de datos
      expresados en forma de palabras y frases, es decir,
      codificados en caracteres alfabéticos y
      numéricos en continua sucesión temporal.
      Éste sistema se utilizó primeramente en los
      procesos en modo batch (procesos por carga). A partir de
      entonces los grandes servidores
      de los finales años 60 y principio de los 70, eran
      muy costosos para la adquisición y operación,
      el funcionamiento de programas
      en estas máquinas se diseñó con
      la suposición de que las computadoras con el
      tiempo
      eran más importantes que los ingenieros. Esto
      significaba que el ingeniero era requerido para generar un
      dato fijo de salida para la
      computadora en un dispositivo independiente tal como
      una tarjeta perforada o una cinta de papel perforada. La
      entrada de información de los datos a la
      simulación que resultaba entonces, fue sometida a un
      procesador específico, el cual
      leía la cubierta entera de la tarjeta o la cinta del
      papel, ejecutando la simulación en un despliegue de
      datos que luego imprimía. Hasta entonces, el sector
      de los sistemas de
      información habían dominado las
      modalidades alfanuméricas. Pero la situación
      fue cambiando y aparecieron, sobre todo en el mundo
      industrial, planteamientos nuevos en los que se reclamaba
      ver "información" y no simplemente "datos";
      entendiendo por "información", las curvas de
      tendencias o los gráficos de barras.
      [2]

      Fue entonces, a finales de los años 70 y a
      principio de los 80, cuando una nueva generación de
      mini y microcomputadores, cambiaron drásticamente el
      cuadro de simulación. Debido al bajo precio y
      al alto desempeño de estas nuevas
      computadoras, una nueva visión de la
      operación de los procesos se desarrolló
      alrededor de estás máquinas. Desde luego un
      computador pudo estar dedicado al uso de un
      individuo, así como la ventaja de
      utilizar pantallas de mayor resolución, y la
      disponibilidad de mejores programas de tratamiento de
      imagen
      permitieron nuevas formas de presentar la
      información, con las que era posible que la pantalla
      del ordenador mostrara imágenes analógicas de los
      artículos disponibles. De esta forma se
      permitía una interacción persona-máquina más natural,
      en la que el usuario ve el proceso que siguen los datos que
      maneja. Este ambiente
      "interactivo" proporciona un más efectivo uso del
      tiempo del ingeniero a costa de la eficiencia del computador[2].
      Afortunadamente, las fuerzas promotoras para incrementar la
      productividad de ingeniería
      aparecieron simultáneamente con los progresos
      notables en computadoras y software.
      Consecuentemente, una nueva generación de software
      de simulación de procesos se desarrolló para
      servir al ingeniero en vez de la computadora; los
      simuladores de procesos avanzan junto con la tecnología en computación, por lo tanto se espera
      obtener resultados eficientes de los sistemas de
      operación, de control, seguridad y ambiente, que están de la
      mano del ingeniero en las distintas industrias.

    2. ANTECEDENTE

      Los sistemas que se encuentran disponibles en una
      planta y se utilizan para mantener, controlar, monitorear
      las actividades de operación de la misma, comprende
      desde los sistemas Avanzados de Control de Procesos (APC),
      los sistemas de
      control supervisorio (DCS, SCADA), control
      básico y por último un sistema de salvaguarda
      (PLC,
      FSC, Triconex) dispuestos para reaccionar en situaciones de
      protección y seguridad, en función de la planta. A
      continuación se describe brevemente cada uno de
      ellos:

      1. El control de procesos se ocupa de regular
        operaciones unitarias, procesos
        unitarios y todos aquellos aspectos del control de
        planta que se asocien con los objetivos y la eficacia del procesamiento. El control
        de procesos no se ocupa directamente de decisiones a
        nivel de planta, como el mantenimiento de la misma, la
        sustitución del equipo, el envío de
        productos y aspectos de esta
        índole, excepto en lo que pueda afectar las
        variables de funcionamiento de los
        sistemas que estén por debajo de éste
        (sistema supervisorio, sistemas de salvaguarda) ya sea
        por la disponibilidad del equipo de procesamiento en
        línea, de las reservas de materia
        prima y de las instalaciones para el almacenamiento de los productos.
        [3]

        Usa los métodos de regulaciones del
        modelo predictivo, redes
        neuronales, control difuso, etc. Se pueden observar
        las características de los procesos
        específicos (interacciones, sistema
        multivariables, etc). Las estrategias de control se ubican y se
        toman en cuenta en estos sistemas. A través del
        uso de este sistema se busca incrementar el beneficio
        de la producción total y la calidad ambiental, ahorrar
        energía y material crudo, además de la
        reducción de análisis de laboratorio de la planta.

      2. Sistemas Avanzados de Control de Procesos
        (APC)
      3. Sistemas de control de procesos
        (supervisorio)
    3. SISTEMAS
      PRESENTES EN LA OPERACIÓN DE LA PLANTA

    Los sistemas de control de procesos se definen como los
    encargados de vigilar los procesos de la planta a través
    de redes de
    computadoras interconectadas que permiten mantener las
    condiciones necesarias para que no ocurra ninguna
    perturbación en los procesos de la misma. El sistema de
    control es responsable de tareas tales como monitorización
    y vigilancia para el cual existe un número de estaciones
    de trabajo (GUS,
    UWS, UxS, US, ver vocabulario) conectadas a través de una
    o más redes de área local,
    las cuales proveen acceso a un grupo de
    servicios
    distribuidos. La arquitectura
    física del
    sistema de control consiste en una serie de computadores, equipos
    electrónicos, sensores y
    actuadores interconectados.

    El control supervisorio es desempeñado por el
    operador, quién debe conocer ampliamente el sistema de
    control. Él debe tomar en cuenta:

    • La distribución de la arquitectura del
      sistema.
    • Los tipos de controles predominantes, tales como
      lazos de control cerrados automáticamente por el
      sistema, control secuencial, batch (por carga), algoritmos
      avanzados, etc.
    • Tipos de variables acopladas.
    • Las unidades de adquisición de datos del
      proceso se representan por los controladores de lazos PID y
      PLCs.
    • Medios de comunicación a través de redes de
      área local, conexión directa.
    • Distribución de los datos.

    Entre los sistemas de control más empleados por
    la industria se
    tienen:

    1. Es el acrónimo de Supervisory Control And
      Data Acquisition (Control Supervisorio y de
      Adquisición de Datos). Un SCADA es un sistema basado
      en computadores que permite supervisar y controlar a
      distancia una instalación de cualquier tipo. Si el
      computador del sistema de control, que centraliza las
      actividades, falla, la planta sucumbe completamente. El
      sistema se caracteriza como se observa en la
      figura.

       Para ver el
      gráfico seleccione la opción "Descargar" del
      menú superior

      Figura 2.1 Esquema sencillo de
      la red de
      un sistema SCADA.

      El flujo de la información en los sistemas
      SCADA se describe de la siguiente manera: El
      Fenómeno físico lo constituye la
      variable que deseamos medir (temperatura, flujo, potencia, intensidad de corriente, voltaje,
      pH,
      densidad, etc). Este fenómeno debe
      traducirse a una variable que sea inteligible para el
      sistema SCADA, es decir, en una variable eléctrica.
      Para ello, se utilizan los sensores o transductores
      que convierten las variaciones del fenómeno
      físico en variaciones proporcionales de una variable
      eléctrica (voltaje, corriente, carga, resistencia o capacitancia). Sin embargo,
      esta variedad de tipos de señales eléctricas debe ser
      procesada para ser entendida por el computador digital.
      Para ello se utilizan los acondicionadores de
      señal
      , cuya función es la de relacionar
      estos cambios eléctricos a una misma escala
      de corriente o voltaje. Además, provee aislamiento
      eléctrico y la filtración de la señal
      con el objeto de proteger el sistema de ruidos originados
      en el campo. Una vez acondicionada la señal, la
      misma se convierte en un valor
      digital equivalente en el bloque de conversión de
      datos
      . Generalmente esta función es llevada a
      cabo por un circuito de conversión analógico/
      digital. El computador almacena esta información, la
      cual es utilizada para su análisis y para la toma de
      decisiones. Simultáneamente, se muestra
      la información al usuario del sistema, en tiempo
      real. Basado en la información, el operador puede
      tomar la decisión de realizar una acción de control sobre el proceso.
      El operador comanda al computador a realizarla, y de nuevo
      debe convertirse la información digital a una
      señal eléctrica. Esta señal
      eléctrica es procesada por una salida de control, la
      cual funciona como un acondicionador de señal para
      manejar un dispositivo dado: bobina de un relé,
      punto de ajuste de un controlador,
      etc.[4]

    2. Sistema SCADA
    3. Sistema DCS (Sistema de control
      distribuido)

    Este sistema proporciona una trayectoria de
    comunicación individual entre cada controlador y la
    estación con el operador se mantiene en un alto grado de
    aislamiento y facilidad de sustitución entre los
    componentes. Los datos de control básicos pueden
    trasferirse a través de la estación con operador o
    por medio de una conexión redundante de medición. Todas las órdenes o
    instrucciones emitidas por la estación con operador son
    devueltas a cada operador para permitirle la actualización
    del estado de las
    mismas. No es necesario contar con destinos y códigos de
    fuentes,
    puesto que las direcciones son determinadas por la
    conexión con cables.[3]

     Para ver el gráfico
    seleccione la opción "Descargar" del menú
    superior

    Figura 2.2 Esquema sencillo de la red
    de un DCS.

    El High Performance Manager (HPM, Administrador de
    Proceso de Alto funcionamiento) recibe la señal de las
    variables (nivel, flujo, temperatura, etc.) donde el operador de
    control maneja desde la consola de la estación de trabajo
    del DCS (modelo que este disponible en la planta) y envía
    una respuesta hacia los controladores. Éste conjunto de
    actividades se realizan en una comunicación individual
    entre el operador y la estación de trabajo el cual es
    independiente de otra estación, por lo tanto si existe una
    falla en el sistema, solo afectará aquella estación
    involucrada, no implicará la caída de la planta, a
    diferencia de lo que ocurre en el sistema SCADA. Se considera
    también:

    • Software del DCS. El programa de la
      estación con operador permite que los datos malos de los
      controladores sean anulados sólo con operaciones del
      operador en el teclado. La
      recepción de datos emitidos desde cualquier controlador
      puede ser detenida también con una instrucción
      del operador en el teclado.
    • Hardware del DCS. La estación manual de cada
      controlador no necesita ser una pieza separada del equipo
      (hardware), pero
      sería conveniente que pudiera manipularse por medios
      independientes del microprocesador. [3]
    1. Sistemas de salvaguarda

    Es parte del sistema de control que emplea la planta, el
    sistema de salvaguarda emplea controladores lógicos
    programables (PLCs) y/o controladores a prueba de fallas (Fail
    Safe Controller, FSC). Ambos realizan su labor por sí
    solos.

    El control de salvaguarda opera por su propia
    cuenta, es decir, no requiere supervisión por operadores y además
    mantiene relación con el control supervisorio. Aún
    cuando el operador no se involucra en estos sistemas, el mismo
    debe conocer las ventajas que ofrecen estos sistemas para el
    control y protección de la planta. Para ello se
    tiene:

    • PLC: el controlador lógico programable
      permite controlar máquinas e instalaciones utilizando la
      lógica secuencial, que reemplaza a los
      tradicionales sistemas electromecánicos, permitiendo,
      por lo tanto, economizar relés, cronómetros y
      contadores. Además, las principales ventajas de la
      utilización de los PLC es su flexibilidad, puesto que
      pueden ser reprogramadas las características
      industriales, gracias a la posibilidad de utilizarlos en
      ambientes con duras condiciones de trabajo. La fiabilidad y la
      seguridad, típicas de la tecnología del estado
      sólido no necesita contactos en movimiento,
      así como la posibilidad de procesar señales
      analógicas. Él controla parada/ arranque
      de bombas,
      apertura/ cierre de algunas válvulas.

    Funcionamiento general del PLC:

    1. El usuario ingresa el programa a través del
      dispositivo adecuado (un cargador de programa o PC) y se
      almacena en la memoria
      de la CPU.
    2. La CPU, que es el "cerebro" del
      PLC, procesa la información que recibe del exterior a
      través de la interfaz de entrada y de acuerdo con el
      programa, activa una salida a través de la
      correspondiente interfaz de salida. Toma la decisión de
      la base aplicada a la programación.
    3. Las interfaces de entrada y salida se encargan de
      adaptar las señales internas a niveles del la CPU. Por
      ejemplo, cuando la CPU ordena la activación de una
      salida, la interfaz adapta la señal y acciona un
      componente (transistor,
      relé, etc.). [5]

      Para ver el
    gráfico seleccione la opción "Descargar" del
    menú superior

     Figura 2.3 Estructura de
    un controlador.

    El PLC permite la
    comunicación entre las interfaces hombre-máquina o entre las distintas
    máquinas (GUS). Además los procesadores de
    comunicación se realizan a través de redes (redes
    de control), en otros casos la conexión es punto a punto.
    Ciertamente los PLC ofrecen una serie de ventajas que el operador
    debe llegar a conocer. Estos sistemas se encuentran en un lugar
    protegido y seguro, los
    primeros a la mano del operador los segundos a la mano de los
    ingenieros de control de procesos, los cuales mantienen la
    supervisión del desempeño de los PLC y los FSC. En
    la sección de redes de control se podrá ver como
    estos sistemas se conectan en el área física de la
    planta y además contribuirá al aprendizaje del
    operador de control.

    • FSC: el controlador de prueba de fallas,
      controla las lógicas de arranque/ disparo. Su
      función parecida a la del PLC, pero menos frecuentes que
      los PLCs en la planta, mantiene la seguridad de la planta en
      condiciones de emergencia.
    1. Redes de control

    La conexión de los sistemas de control, se
    realiza a través de las redes de control, los cuales
    representan el espacio físico de las distintas unidades y
    componentes de la planta. Las redes de control que posee la
    planta proporcionan al operador conocimiento y
    comprensión adicional a su preparación
    teórica, para ello se tiene los siguientes
    detalles:

    • Red de Control Local (LCN)

    Es una red netamente de
    supervisión, que permite las interfaces
    hombre-máquina o las estaciones de trabajo.

    Características:

    • Redundante (interruptores
      automáticos).
    • Cable coaxial.
    • Protocolo propiedad
      de Honeywell, tipo trasmisión de señal (token
      pass). En este protocolo
      cada nodo tiene un tiempo definido para comunicarse (30
      miliseg).
    • La velocidad
      de la red es de 5 mbits/seg.
    • La longitud de la red es de 300 m de su ramal
      principal (coaxial), sin embargo esta distancia puede ser
      extendida por medio de tarjetas
      extensoras.
    • Soporta hasta 40 nodos sin LCNE (tarjetas
      extensoras de la LCN) y hasta 64 nodos con al menos un
      LCNE.

    Nodos disponibles de la LCN:

    1. Estación global de usuario
      (GUS)

    Es la ultima versión de interfase
    humano-máquina del sistema TPS. Esta basada en Windows NT.
    Provee una ventana nativa para toda la información de la
    LCN y el proceso, además de conectarse a la PIN gracias
    a las características que proporciona el Windows
    NT.

    Características:

    • Tipo escritorio, mueble Z o mueble
      clásico.
    • Diseñada para ambiente de oficina o
      sala de control.
    • Emula unidades de cartuchos.
    • Posee mouse o
      trackball y touch screen.
    • Posee un teclado integrado.
    • El cambio de
      acceso (tipo de usuario en la consola: operador, supervisor o
      ingeniero) es por software o llave física.
    • Soporta cualquier software que corra en ambiente de
      Windows.
    • Posee software especializado.
    1. Módulo de historia
      (HM)

    Provee almacenamiento masivo de datos en un disco duro
    el cual puede ser redundante. Este dispositivo permite
    almacenar rápidamente largos bloques de
    datos.

    Datos que se pueden guardar o acceder:

    • Alarmas de procesos.
    • Cambios del operador.
    • Mensajes del operador.
    • Cambios del estado del sistema, etc.
    • Tendencias y reportes de procesos de historia
      continua.
    • Archivo de sistema de todo tipo (data requerida para
      cargar diferentes nodos.)
    • Punto de referencia y datos de
      mantenimiento.
    • Análisis e información de mantenimiento
      en proceso.
    1. Módulo de aplicación
      (AM)

    Este módulo permite implementar estrategias de
    control avanzado. Incluye algoritmos de control avanzados
    estándares, además de permitir el desarrollo
    de algoritmos avanzados propios por medio de un lenguaje de
    programación llamado Lenguaje de Control
    (CL).

    • Red de Control Universal (UCN)

    Es una red de control de alta velocidad y seguridad,
    tiene capacidad de sofisticados esquemas de control
    involucrando uno o más controladores.

    Características
    principales
    :

    • Velocidad de la red 5 mbits/seg.
    • Capacidad de hasta 64 nodos.

    Módulo de interfase de la red
    (NIM)

    Es la interfase que permite conectar la red UCN a la
    red LCN, generalmente es redundante.

    • Controladores
    1. Administrador de proceso de Alto Funcionamiento
      (HPM)
      se utiliza a partir de Release 500.

    Proporciona las siguientes funciones:

    • Secuenciador de eventos (SOE)
      de 1 miliseg.
    • Dispositivos de control de puntos de procesos de
      áreas de motores.
    • Conexión de equipos por puerto
      serial.
    • Incremento de la memoria.
    • Variable de tiempo y string (serie de variables
      manipuladas en grupo) para programar en Lenguaje
      de Control (CL).
    • Incrementa las unidades de procesamiento cinco
      veces más que el APM (Advance Process
      Manager)
    • La velocidad del barrido puede ser cambiada sin
      necesidad.
    • Disminuye la cantidad de tarjetas del módulo
      de control de 5 en el APM a solo dos en el HPM.
    1. Administrador de protección
      (SM)

    Es un PLC triple redundante usado para paradas de
    emergencias, su operación es independiente del sistema
    pero está conectado a éste, por medio de la UCN
    que puede ser visualizado por el operador desde el sistema.
    [6]

    1. LA
      SIMULACIÓN Y LOS SIMULADORES

    El nivel de detalle en un simulador puede variar desde
    las relaciones de simple estática
    hasta dinámica detallada. De hecho un simulador es una
    reflexión casi completa del sistema de control de una
    planta y del proceso subyacente, pero aún existen algunas
    diferencias fundamentales. Por ejemplo, una presión de
    un tanque que excede dramáticamente su presión de
    diseño.
    Mientras que esto puede conducir a un problema numérico
    inofensivo con el simulador, las consecuencias para la planta
    podrían ser desastrosas. [1]

    Un simulador puede ser integrado con el sistema de
    control de proceso, de una manera tal que sea posible utilizar el
    mismo puesto del operador para la simulación y el control
    de proceso, solamente cambiando entre el modo de la
    "simulación" y el de "control". Los simuladores de proceso
    se pueden utilizar de dos maneras: (1) un simulador se puede
    utilizar para producir las situaciones del entrenamiento
    para los operadores de planta; y (2) posibilidades de ofertas de
    la simulación para hacer los experimentos que
    no se pueden realizar en el proceso real. El propósito
    puede ser ayudar como soporte de operación o en esfuerzos
    de ingeniería. Esto resulta en tres básicos
    diseños de simulador como:

    1. Simulador "Estimulado": utiliza los equipos
      reales del sistema de control (DCS o SCADA) y la interfase
      del operador junto con un modelo del proceso, éste
      último destinado a simular la planta. El simulador
      "Estimulado" es muy costosos de construir puesto que requiere
      instalar los equipos de control reales, los cuales no
      están diseñados para correr y congelarse
      (están diseñados para operar un proceso en
      "tiempo real") o para ser "salvado" y "cargado" haciendo
      éste tipo de diseño de simulador muy limitado
      en términos de uso práctico. (Figura
      2.4)
    2. Simulador "Genérico"
      (Híbrido)
      : este simulador usa la interfase real
      del operador y un software de emulación del sistema de
      control y un modelo del proceso. Como no utiliza el hardware
      del DCS o SCADA resulta una solución más
      viable. Algunos simuladores de este tipo incluyen
      transductores automáticos de la configuración
      del sistema de control, los cuales importan la
      configuración del sistema de la planta hacia el
      ambiente del simulador. (Figura 2.5)
    3. Simulador "Totalmente Emulado": utiliza un
      software de emulación del sistema de control, la
      interfase del operador y el modelo de proceso. Siendo el
      hardware requerido mucho más reducido,
      consecuentemente el costo del
      simulador es más bajo. Adicional a estas ventajas, el
      diseño compacto y portátil brinda una alta
      disponibilidad para el entrenamiento de los operadores de
      control [7]. (Figura 2.6)

    La idea de emplear o seleccionar un modelo de
    simulación determinado, está basado en las
    necesidades y los requerimientos de la planta, por ello es
    importante reconocer las características que proporciona
    el simulador de proceso. Junto con el tipo de simulador que se
    emplea avanza el tipo de paquete de adiestramiento
    que se va usar por ello en el Apéndice A se puede ver en
    detalle, los paquetes que emplean estos modelos de
    simuladores.

     Para ver el
    gráfico seleccione la opción "Descargar" del
    menú superior

     Figura 2.6 Representación gráfica
    del simulador particular o completamente emulado.

    1. ENTRENAMIENTO POR MEDIO DE
      SIMULADORES

    Los simuladores facilitan la enseñanza a los nuevos operadores antes del
    proceso real, de igual manera prepara a los operadores
    experimentados para el manejo de otras secciones de la planta.
    Los simuladores de entrenamiento usualmente se integran a un
    sistema de control de proceso para emular el entorno del control
    de proceso. Igualmente, el aprendiz interactúa ampliamente
    con el simulador en una sesión típica de
    entrenamiento del proceso real de la planta.

    Los simuladores pueden ser utilizados para proporcionar
    de modo rápido operadores de planta con experiencias,
    debido a que las situaciones de instrucción son más
    frecuentes que en el proceso verdadero; el entrenamiento se puede
    realizar bajo condiciones seguras puesto que no hay consecuencias
    en el proceso verdadero; y la práctica puede ser dirigida
    diseñando varias sesiones de entrenamiento, es decir,
    panoramas específicos donde se simulan ciertas situaciones
    (por lo menos bajo condiciones del entrenamiento). Esto se puede
    utilizar para diseñar programas de entrenamiento
    específicos y un sistema de certificación para los
    operadores de planta. Otra característica del simulador de
    entrenamiento, es que las situaciones de la operación de
    planta se pueden reconstruir, un episodio del proceso real que
    fue juzgado mal se puede repetir y examinar nuevamente para
    cerrar el lazo de estudio. Esto puede ser útil para los
    operadores involucrados en el episodio y otros con el
    propósito de aprender. Por lo tanto, un simulador de
    proceso puede apoyar los ambientes del entrenamiento para el
    progreso en el
    conocimiento evidente del operador en las actividades de
    control, también como el desarrollo de las
    habilidades.

    Existen algunas razones por las cuales se recurre a un
    simulador de entrenamiento para preparar a los operadores de
    control de planta:

    • Escasas situaciones de
      aprendizaje

    Los sistemas de control han mejorado la automatización de los procesos en la
    operación de la planta, sin embargo han reducido las
    situaciones de aprendizaje para que el operador gane
    experiencia y habilidades. Si el operador no puede ver los
    resultados de sus decisiones esto inevitablemente deteriora el
    lazo de aprendizaje individual. Éste efecto es
    frecuentemente observado en los operadores que trabajan por
    turno. Para ayudar al aprendizaje bajo tales condiciones, puede
    ser necesario establecer mecanismos complementarios para
    alargar el lazo de aprendizaje a través de eventos
    programados en el simulador.

    • Experimentación limitada

    En el entorno de la operación de una planta,
    experimentar frecuentemente representa una amenaza de
    seguridad, calidad del producto, y
    economía
    de la planta. Al menos, los experimentos con el proceso, las
    estrategias de control, o hardware de la planta puede ser
    coordinado de alguna manera. Esta falta de oportunidades para
    los individuos de experimentar restringe el aprendizaje
    y solo con el uso de simuladores se puede proporcionar las
    fuentes de experimentación para la práctica de
    los operadores de planta.

    • Retroalimentación
      inadecuada

    El objetivo del
    operador es el control de los parámetros tales como
    calidad del producto, seguridad de la planta, energía y
    material de utilización, ayudado por el sistema de
    control que recolecta volúmenes considerables de datos
    acerca de las condiciones del proceso físico
    (temperatura, presión, flujo, etc.). Muchos sistemas
    proporcionan la funcionalidad para computar los valores
    y las pantallas de las tendencias del proceso, pero no pueden
    proveer al operador de información clara acerca de la
    calidad completa del proceso. Cuando el mensaje del sistema
    esta limitado, la calidad de la comunicación es muy
    dependiente en el entendimiento del operador de las
    representaciones en el sistema. Solo si el operador tiene claro
    los modelos mentales de la subyacente realidad para la
    representación de la información en el sistema de
    control, será capaz de interpretar la información
    en el sistema y tomar las decisiones correctas.

    1. Entrenamiento para el conocimiento
      explícito de los operadores

    La introducción de simuladores de proceso no
    reduce la importancia del conocimiento básico en los
    operadores en los procesos de control de la planta. Un operador
    que maneja y controla la planta por si mismo, sin el
    entrenamiento elemental, usa un conjunto de propuestas acerca del
    comportamiento
    posible del proceso, el cual genera una estrategia a
    probar, y podría incurrir en un error.

    Hay por lo menos, dos buenas razones por las cuales los
    modelos mentales individuales deben ser claros para crear el
    conocimiento explícito, permitiendo las claves para
    mejorar la operación de la planta:

    • Si el conocimiento es productivo, debe ser compartido
      para la aplicación extensa. Cuando el conocimiento se
      hace explícito puede "ser difundido", por ejemplo, una
      actividad colectiva por medio de un programa de
      entrenamiento
      o de una red de ordenadores.
    • Si un operador lleva a cabo la creencia
      errónea sobre la planta o el proceso y toma las
      decisiones contraproducentes basadas en éstos, los
      gastos para
      corregir las suposiciones subyacentes puede ser significativo
      [1].
    1. Entrenamiento para establecer habilidades en los
      operadores

    El entrenamiento para obtener habilidades puede resultar
    muy útil, si ocurre una emergencia no hay tiempo para la
    reflexión; la acción se debe tomar sobre el
    reconocimiento de una situación habitual. Una
    situación similar es hallada en el ejercicio repetitivo de
    pilotos en simuladores de vuelo. Esta clase de
    entrenamiento es un proceso de incorporar conocimiento
    tácito en conocimiento explícito, es decir, hacer
    que el conocimiento personal,
    arraigado en el individuo a través de sus ideales,
    valores o
    emociones y
    difícil de trasmitir o compartir con otros, se convierta
    en un conocimiento expresable en lenguaje ordenado,
    fácilmente trasmisible por medio de los individuos de una
    manera formal, y que además puede ser procesado por un
    computador.

    El uso de simuladores, donde obtener habilidades es lo
    esencial, es muy importante que la situación del
    entrenamiento sea muy similar a la realidad. Por lo tanto, el
    simulador debe proporcionar una reflexión real del sistema
    de control de proceso y del proceso subyacente. Las reacciones
    rápidas exactas se pueden aprender solamente en un
    simulador de alta fidelidad.

    Desafortunadamente, las habilidades físicas se
    deterioran cuando no se utilizan. Por lo tanto, un operador
    experimentado pierde sus capacidades en un cierto plazo. Esto
    implica que las sesiones repetidoras del entrenamiento son
    necesarias para mantener la capacidad de los operadores de planta
    de ocuparse de situaciones infrecuentes. La degradación de
    las habilidades es una facultad que se busca disminuir en los
    operadores de control, y solo con el dominio y el
    aprendizaje total de las habilidades hasta el punto de la
    automaticidad podría mejorar esta situación hasta
    el grado que el operador realice sus tareas con el menor esfuerzo
    conciente y reducir de tal manera el adiestramiento frecuente
    para reforzar los conocimientos de los mismos, por lo menos con
    el uso de simuladores de entrenamiento se busca encontrar tal
    propósito.

    1. SIMULADOR DE ADIESTRAMIENTO DE
      OPERADORES SHADOW PLANT™

    El simulador Shadow Plant™ es un sistema de
    hardware y software para asistir el entrenamiento de operadores
    de control en una consola similar a la de la sala de control que
    representa la replica real de una planta. Éste sistema es
    avanzado tecnológicamente y sofisticado para entrenar de
    manera rápida y completa, reentrenando y calificando a los
    operadores, en corto tiempo y gasto. El simulador representa el
    proceso desde el punto de vista práctico de la
    operación, con suficiente realismo para
    el propósito de entrenar al operador.

    El simulador permite al operador practicar las
    operaciones normales, reconocer las fallas de los equipos, e
    identificar y reaccionar a una situación anormal sin el
    uso de la planta real. El aprendiz gana experiencia y habilidades
    de la operación sin poner en peligro los equipos de la
    planta o desfavorablemente afectar las operaciones de la
    planta.

    El sistema del Shadow Plant™ incluye las
    siguientes unidades:

    • Un microcomputador que funciona bajo el sistema
      operativo Open VMS,
    • Una interfase para el computador del DCS,
    • Consola del instructor,
    • Varios dispositivos de conexiones para integrar el
      hardware en un sistema funcional,
    • Un hardware adicional de apoyo y para otros
      propósitos.

    Estructura del software:

    El software es un grupo de módulos de programas
    proporcionado por Honeywell Hi-Spec Solutions. Los programas son
    usados para realizar los cálculos de la simulación,
    el cual se representa el comportamiento dinámico del
    proceso y de los sistemas de control, proporciona la
    funcionalidad de la consola del instructor y se comunica con la
    consola del operador. Comprende:

    • Base de datos de la simulación.
    • Programa del modelo de interpretación,
    • Programa de la simulación del
      proceso,
    • Programa de interfase del DCS,
    • Programa del lenguaje de control para el Shadow
      Plant™,
    • SIMVIEW sistema opcional de
      gráfica,
    • AUTOBUILDER configurador opcional de
      gráfico,
    • Sistema TRANSLATOR (traductor) de
      configuración opcional del DCS.

    La eficacia del modelo de simulación del proceso
    es proporcionar una "sombra" real de la planta para una variedad
    de escenarios de operación e ingeniería, sin
    riesgo de
    dañar la planta. El modelo del simulador esta basado en
    principios
    rigurosos de ingeniería química y de termodinámica. Posee además un
    subsistema de propiedades físicas de material industrial
    amplio, proporciona una ecuación que calcula las
    propiedades, y por último cuenta con un programa modular
    usado para realizar cálculos dinámicos en tiempo
    real de la simulación de un proceso y sistema de control
    [8]. En el Apéndice A se hace referencia de los
    distintos paquetes que se pueden manejar para el entrenamiento de
    operadores, siendo el paquete basado en estaciones de
    trabajo
    el más conveniente a utilizar en los
    procesos de las plantas a gran
    escala. Por otra parte en el Apéndice B y C se pueden ver
    las distintas interfases que permiten el funcionamiento del
    simulador junto con la planta de manera más detallada para
    mayor comprensión del tema.

    1. Características del simulador a nivel de
      entrenamiento (evaluación)

    Las características de entrenamiento que estos
    sistemas incluyen, facilitan los ejercicios de entrenamiento para
    automatizar la inicialización de las condiciones del
    modelo, la ejecución de varios tiempos basado en funciones
    de perturbación de proceso y desempeño del
    aprendiz, así como el monitoreo/ reporte.

    • Los escenarios son secuencias de eventos
      automatizados que pueden ser registrados y remplazados en forma
      de ejercicios de entrenamiento consistentes.
    • El monitor de
      eventos
      captura las acciones
      constantes del instructor, el aprendiz y el operador del
      exterior junto con las condiciones de alarmas del proceso para
      mostrar, reportar y guardar registros.
    • Perturbación del proceso está
      opción se emplea para crear fallas a los equipos,
      válvulas y de los instrumentos, con el objetivo de poner
      a prueba las habilidades de los operadores. En el
      Apéndice D se amplía en detalle los
      malfuncionamientos que se encuentran disponibles.
    • El monitor de proceso proporciona al usuario
      una descripción rápida del estado
      actual de las variables claves en el modelo, en un formato
      tabular. Esta ventana de visión general muestra al
      usuario los valores actuales de las variables con
      relación a su objetivo o valores ideales. Ésta
      permite a su vez al instructor precisar las áreas del
      modelo que requiere más atención del aprendiz.
    • Tabla de desempeño del aprendiz
      monitorea las variables claves de la operación de la
      planta, asignando la valoración conforme a las
      habilidades del operador en responder a los escenarios de
      entrenamiento y genera los reportes para guardar el registro.
    • Las fotos
      automáticas
      permiten que las condiciones del proceso
      sean almacenadas automáticamente en los intervalos dados
      durante la sesión de la simulación. Estas
      condiciones almacenadas se convierten en las condiciones
      iniciales salvadas que pueden se utilizan en las sesiones
      futuras o simplemente pueden ser sustituidas.
    • Retroceder (backtrack) permite al simulador
      ser restaurado a una parte previa de las condiciones salvadas
      durante la sesión de simulación
      actual.
    • Las tendencias de tiempo real proveen
      pantallas de tendencias multivariables de cualquier variable
      simulada para ver, reportar y guardar registros.
    • Las gráficas de tiempo real proveen al
      instructor de gráficas de operación y objetivos
      de control de todo el DCS, así como las variables de
      operación de campo. [9]
    1. A continuación se explicarán los
      métodos que se utilizan para la evaluación
      del aprendiz durante una sesión de adiestramiento y
      lograr a través de ellos una medición de la
      habilidad del operador en manejar situaciones frecuentes y
      no tan frecuentes en los procesos operativos de la planta,
      y que los mismos se encuentran disponibles en el simulador.
      Además las ecuaciones que se plantean, favorecen el
      cálculo de las puntuaciones que el
      aprendiz proyectará en su
      desempeño.

      1. Método de trayectoria
    2. MÉTODOS DE EVALUACIÓN
      INCLUIDOS EN SHADOW PLANT™ PARA EL ENTRENAMIENTO DE
      OPERADORES

    Es usado para evaluar un valor de la variable del
    proceso con relación a una curva de operación
    idealizada. La evaluación se realiza de la siguiente
    manera:

    • Se establece una curva de operación,
      definiendo las coordenadas de tiempo y el valor de la variable
      del proceso bajo examen.
    • Se define una banda muerta, para introducir una
      medida de la tolerancia
      asociada con cada punto de la curva.
    • La variable del proceso es medida contra el tiempo;
      esto permitirá una evaluación bidimensional de
      cada evento de medición, específicamente, la
      cantidad y la duración del tiempo de una variable que se
      encuentra alejada del límite de la banda
      muerta.
    • Por último, a cada paso del tiempo, la
      diferencia entre el valor de la variable se compara con la
      banda muerta. Sí el valor está fuera de este
      límite, la diferencia entre el valor de la variable y la
      banda muerta se retine como una medida de la desviación
      de la curva de operación.

    El área total asociada con cada desviación
    puede ser calculada por integración de cada elemento de
    desviación sobre el correspondiente tiempo de
    duración. Durante este intervalo, el área del
    estado de la desviación también se calcula. Este
    valor es la diferencia entre el límite de la variable del
    proceso y el límite de la banda muerta sobre el curso del
    tiempo de la desviación.

    El simulador se encarga de calcular la siguiente
    información:

    • Área de la desviación alta,
    • Área de la desviación baja,
    • Área de la desviación total alta y
      baja,
    • Tiempo total de la desviación
      alta,
    • Tiempo total de la desviación
      baja,
    • Tiempo total de la desviación total alta y
      baja.

    a) Parte inferior de la curva ideal. b) Parte
    superior de la curva ideal.

    Figura 2.7 Método de
    trayectoria.

    Estos valores son usados en los escenarios de
    desviación y puntuación del tiempo fuera de los
    límites
    de alarma de la variable del proceso, para evaluar la
    puntuación neta asociada con la variable del proceso
    especificada. A su vez permite el cálculo de:

    1. Es la razón usada para calcular la
      puntuación neta resultante del grado de
      desviación de la curva de operación durante
      un ejercicio de entrenamiento. La razón es calculada
      como sigue:

       Para ver el
      gráfico seleccione la opción "Descargar" del
      menú superior

       donde:

      Razón: es el porcentaje del grado de
      desviación de la variable de acuerdo a la
      curva.

      El cálculo de la razón de la medida
      de desviación es genérico para los valores de
      la razón de la desviación alta,
      desviación baja y desviación total. La
      puntuación neta es calculada por
      multiplicación de la razón de la medida de
      tiempo fuera por el total de puntos.

    2. Medida de la Desviación
    3. Medición del "tiempo fuera" de la banda
      muerta

    Es la razón usada para calcular la
    puntuación neta resultante de la cantidad de tiempo de
    desviación acumulado durante un ejercicio de
    entrenamiento. La razón es calcula como sigue:

     Para ver el gráfico
    seleccione la opción "Descargar" del menú
    superior

     Donde:

    Razón: es el porcentaje de desviación de
    la variable de acuerdo al tiempo.

    1. Método de
      excursión

    Es usado para medir la habilidad de un aprendiz para
    mantener una variable del proceso análoga seleccionada
    dentro de los límites de operación fijados. El
    siguiente procedimiento es
    usado para llevar acabo esta evaluación.

    • Se definen los límites de alarma alta y baja
      para la variable del proceso. Estos límites de alarmas
      establecen la región de operación esperada para
      la operación normal del proceso.
    • El valor de la variable del proceso es función
      del tiempo de simulación.
    • A cada paso del tiempo, el valor de la variable del
      proceso se compara con los límites de las alarmas
      especificados. Sí el valor esta fuera de los
      límites, la diferencia entre el valor de la variable y
      el límite de la alarma se retiene como una medida del
      elemento de excursión.

    El área total es asociada con una
    excursión puede ser calculada por integración de
    cada elemento de excursión sobre el tiempo de
    duración de la excursión. Durante este intervalo,
    el área del estado de la alarma es también
    calculada. Este valor es la diferencia entre el límite de
    la variable del proceso y el límite del estado de la
    alarma sobre el curso del tiempo de la
    excursión.

    Durante el curso del ejercicio, también la
    siguiente información es calculada:

    • Área de excursión alta,
    • Área de excursión baja,
    • Área de excursión total alta y
      baja,
    • Tiempo total de excursión alta,
    • Tiempo total de excursión baja
    • Tiempo total de excursión alta y
      baja.

    Estos valores son usados en los escenarios de
    desviación y puntuación de tiempo de los
    límites de la "banda muerta" fuera para evaluar la
    puntuación neta con el proceso de la variable
    especificada. Figura 2.8

      Para ver el
    gráfico seleccione la opción "Descargar" del
    menú superior

    Figura 2.8 Método de
    excursión.

    1. La medida de desviación es la razón
      usada para calcular la puntuación neta resultante de
      la cantidad de excursión acumulada durante el
      ejercicio de entrenamiento. La razón es calculada
      como sigue:

        Para ver
      el gráfico seleccione la opción "Descargar"
      del menú superior

      donde:

      Razón: es el porcentaje del grado de
      excursión de la variable de acuerdo a la
      excursión.

      El cálculo de la razón de la medida
      de desviación es genérico para las
      áreas de excursión alta, baja y total. En
      cada caso, las áreas asociadas con la
      excursión de alarma alta, excursión de alarma
      baja y excursión de alarma total pueden ser usadas
      para calcular los correspondientes valores de la
      razón de la desviación alta,
      desviación baja y desviación total. La
      puntuación neta se calcula por multiplicación
      de la razón de desviación por el total de
      puntos.

    2. Medida de la desviación
    3. Medición de "tiempo fuera" de la banda
      muerta

    Es la razón usada para calcular la
    puntuación neta resultante de la cantidad de tiempo de
    excursión acumulado durante el ejercicio de entrenamiento.
    La razón es calculada como sigue:

       Para ver
    el gráfico seleccione la opción "Descargar" del
    menú superior

    Donde:

    Razón: es el porcentaje de excursión de la
    variable de acuerdo al tiempo.

    El cálculo de la razón de la
    medición del tiempo fuera es genérico para el
    tiempo de excursión alto, bajo y total. En cada caso, el
    tiempo asociado con la excursión de alarma alta,
    excursión de alarma baja y excursión de alarma
    total puede ser usada para calcular los correspondientes valores
    de tiempo fuera alto, el tiempo fuera bajo y el tiempo fuera
    total. La puntuación neta es calculada por
    multiplicación de la razón de la medición
    del tiempo fuera por el total de puntos.

    Método de objetivo

    Es usado para especificar el valor del proceso digital
    o análogo que una variable puede lograr dentro de una
    cantidad de tiempo de simulación especificado. Este
    método de evaluación muestra una perfecta
    puntuación cuando el valor objetivo especificado o el
    tiempo objetivo se alcanza. A este punto, la puntuación
    neta se calcula de acuerdo al método de tiempo fuera o
    la desviación seleccionada. Cuando el ejercicio de
    entrenamiento se cumple antes del tiempo objetivo, el aprendiz
    obtiene una puntuación perfecta.

    Medida de desviación

    Es la razón usada para calcular la
    puntuación neta resultante de la posición
    relativa de la variable análoga del proceso para un
    valor de objetivo definido. El cálculo se realiza una
    vez que el valor del objetivo o tiempo objetivo es alcanzado.
    La razón se calcula como sigue:

       Para ver
    el gráfico seleccione la opción "Descargar" del
    menú superior

    donde:

    Razón: es el porcentaje de la posición
    relativa de la variable al valor objetivo.

    Valor objetivo: es el valor que la variable del
    proceso debe alcanzar.

    Valor inicial: es el valor base de la variable del
    proceso.

    La razón usa la distancia relativa del valor de
    la variable actual y arranca el valor de la variable desde el
    valor objetivo como una base para el cálculo. Se tiene
    dos restricciones para está ecuación: Primero,
    una puntuación neta de cero es aplicada en situaciones
    donde la distancia del valor actual es más grande que la
    distancia del valor de inicial. En segundo caso, una
    puntuación neta igual a la puntuación
    máxima es aplicada a situaciones donde el valor inicial
    es igual al valor del objetivo. La puntuación neta se
    calcula por multiplicación de la razón de la
    medida de desviación por el total de puntos.

    Medición del tiempo fuera de los
    límites de la banda muerta

    Es la razón usada para calcular la
    puntuación neta resultante del actual tiempo del proceso
    relativo al tiempo objetivo. La razón de la
    medición del tiempo fuera es genérico para los
    escenarios de desviación alta, baja y total. El
    cálculo es realizado una vez que el valor del objetivo o
    el tiempo objetivo es alcanzado. La razón como
    sigue:

       Para ver
    el gráfico seleccione la opción "Descargar" del
    menú superior

    Donde:

    Razón: es el porcentaje del tiempo fuera de la
    variable del proceso.

    La razón usa el tiempo relativo transcurrido del
    tiempo actual del proceso y el valor del tiempo de inicio hasta
    el tiempo objetivo como una base para el cálculo. Dos
    limitaciones se reservan para está ecuación:
    Primero, una puntuación neta de cero es aplicada en
    situaciones donde la distancia del valor actual del tiempo es
    más grande que la distancia del valor inicial. En segundo
    caso, una puntuación neta igual a la puntuación
    máxima es aplicada a situaciones donde el valor inicial es
    igual al valor del objetivo. La puntuación neta es
    calculada por multiplicación de la razón de la
    medida de desviación por el total de puntos.
    [10]

    Las unidades de las ecuaciones dependen de las variables
    del proceso escogida, para: temperatura en °C, para
    presión en Barg, para niveles en %, para flujos en Ton/D y
    por último el tiempo en minutos. Ciertamente el simulador
    proporciona la libertad al
    instructor de escoger la unidad de la variable.

    1. La coquificación retardada es un proceso de
      craqueo térmico. En este proceso, los fondos de la
      unidad de vacío, o residuales, se calientan a
      496°C en un horno a gas, y
      luego se desintegran térmicamente en un tambor de
      coquificación. La coquificación retardada es
      un proceso endotérmico, mediante el cual la
      energía de fraccionamiento y las pérdidas de
      calor de
      la superficie expuesta reducen la temperatura del tope del
      tambor de coque a 466°C. Hay dos reacciones primarias
      de coquificación: Condensación, la cual
      produce el coque, y Fraccionamiento, la cual genera
      productos que van desde gasóleos pesados hasta
      nafta e
      hidrógeno. El coque formado se
      deposita en el tambor de coquificación y los
      productos fraccionados fluyen en forma de vapor fuera del
      tope del tambor de coquificación al fraccionador
      principal donde se enfrían y se separan en
      líquido y productos de vapor.

      1. El residuo de vacío y el reciclo van
        desde los tubos del calentador del coquizador hasta uno
        de los tambores de coquificación; las altas
        temperaturas, además de las altas velocidades
        posponen la formación de coque. El hecho de que
        el hidrocarburo quede retenido en el tambor de coque,
        permite que el proceso de craqueo y coquización
        sea más extenso y controlado.

        La alimentación hacia el coquizador
        se calienta, luego se envía al fondo del tambor
        de coquificación. El producto craqueado
        más liviano sube hasta la parte superior del
        tambor para luego ser retirado. El producto más
        pesado permanece dentro del tambor y debido al calor
        retenido, se craquea para convertirse en coque, una
        sustancia sólida similar al carbón. Los
        vapores que salen de la parte superior del tambor son
        enviados al fraccionador para su
        separación.

        El proceso de extraer el coque del tambor
        constituye un problema especial debido a que se forma
        una especie de torta. La descoquificación es un
        proceso rutinario que se logra por medio de la
        inyección de un chorro de agua
        a alta presión. Primero se perfora un hueco en
        el coque que va desde la parte superior hasta el fondo
        del tambor. Luego se introduce una varilla giratoria a
        través del hueco, que rocía chorros de
        agua hacia los lados. La alta presión del chorro
        corta el coque en pedazos, los cuales son retirados por
        el fondo del tambor. Todo el proceso de cambio de
        tambor de coquificación, enfriamiento,
        descoquificación y vaciado del tambor dura 36
        hrs, tiempo durante el cual otro tambor estará
        siendo llenado.

        Los componentes más livianos de la
        alimentación del residuo de vacío y
        aquellos provenientes del craqueo térmico se
        separan posteriormente en el sistema de
        fraccionamiento. A partir de este proceso se obtienen
        varios gasóleos del coquizador, así como
        otras corrientes que son enviadas a otras unidades
        dentro de la planta para su posterior procesamiento.
        (La figura 2.9 muestra el diagrama de proceso de dicha
        unidad)

      2. Descripción del proceso de
        coquificación retardada
      3. Reacciones de Craqueo
        térmico
    2. COQUIFICACIÓN
      RETARDADA
    • Formación del radical
      libre:

    C10H2
    C8H17° +
    C2H5°

    Hidrocarburo Radicales libres

    • Captura de átomos de hidrógeno
      (radical pequeño):

    C2H5° +
    C6H14 C2H6 +
    C6H13°

    RL1 Hidrocarburo RL3

    • Formación de olefinas (radical
      grande):

    C8H17°
    C4H8 +
    C4H9°

    RL2 Olefina RL4

    • Terminación de las reacciones de los
      radicales libres:

    C8H17° + H°
    C8H18

    RL2 Hidrógeno o

    Metales

    • Formación de coque:

      Para ver la
    fórmula seleccione la opción "Descargar" del
    menú superior

    Olefina + Olefina Coque

    1. Variables de operación

    La presión de operación del tambor de
    coquificación tiene poco efecto en la proporción de
    las reacciones de fraccionamiento a condensación. Las
    presiones más bajas en el tambor favorecerán las
    reacciones de fraccionamiento y la subsiguiente producción
    de volumen
    líquido. La presión de operación del tambor
    es determinada durante el proceso de diseño, teniendo las
    operaciones un pequeño rango de control de la
    presión del tambor de coque (0.21-0.34 Barg).

    La segunda variable de operación con algún
    rango de control es la temperatura de salida del horno. La
    temperatura de salida del horno puede modificarse en ±
    9°C de la temperatura de diseño de 496°C. Los
    cambios en la temperatura de salida del horno afectan la dureza
    del coque que se forma en el tambor y el posterior grado de
    dificultad de cortar el coque de fuera del tambor. Las
    temperaturas más altas producen coque más duro y
    las temperaturas más bajas producen coque más
    blando. [10]

    • Presión: afecta la calidad del coque y
      el rendimiento de productos livianos y
      gasóleos.

    Cuando la presión es alta ocurre:

    • Mayor producción de coque.
    • Aumenta la cantidad de gases
      producidos más livianos que C5.
    • Menor producción de productos líquidos
      más pesados.
    • Mejora la calidad del coque: densidad y VCM (Cloruro
      de vinilo).
    • Disminuye el punto final de gasóleo
      pesado.
      • Temperatura: en general un incremento en
        la temperatura conlleva a un menor rendimiento de coque y
        aumento en destilados. También la temperatura sirve
        como referencia para el control de VCM.
    • Tiempo de residencia: indica que tan completa
      se puede estar llevando las reacciones de
      polimerización.

    A tiempo de residencia alto:

    • Mejor es la estructura del coque.
    • Menor contenido de VCM.
    • Una polimerización más
      completa.
    1. Alimentación

    Característica de la carga de residual (Gasoil
    al vacío, VGO):

    • Gravedad: -0.10 API,
    • Punto de Corte: 537.80 °C,
    • Contenido Azufre: 4.40 wt %,
    • Carbón Conradson : 29.50 wt %,
    • Nitrógeno: 1.03,
    • Vanadio: 767.00 ppm,
    • Níquel: 159.00 ppm.

    El Carbón Conradson: es una función
    directa de los rendimientos de coque, gases y productos
    líquidos.

    1. Productos

    Esta unidad de coquificación retardada ofrece
    seis productos: Gas combustible, líquido
    C3/C4, nafta, gasóleo de coque
    liviano, gasóleo de coque pesado, y coque. Todos los
    productos del fraccionamiento contienen un alto porcentaje de
    hidrocarburos
    parafínicos y olefínicos. La nafta y los
    gasóleos contienen cantidades moderadas de compuestos de
    azufre y nitrógeno. La nafta y los gasóleos
    requieren procesamiento adicional antes de mezclarse en productos
    vendibles [9].

    Tabla 2.1 Límites de
    batería.

    Productos

    BPSD
    (m3/h)

    Temperatura
    (°C)

    Presión
    (Barg)

    Gas agrio

    -/26400

    43.30

    0.69

    Nafta

    7948/54.10

    43.30

    18.30

    LCGO
    producto

    8498/67.20

    217.80

    4.10

    HCGO
    producto

    8870/-

    232.00

    5.20

    FZGO
    producto

    387.80

    4.80

    Residuo de fondo

    62500/496

    343.30

    3.10

    BPSD: Barriles de producción
    diaria.

    Disposición de los productos:

    • El gas ácido y la nafta serán enviados
      a la Planta Recuperadora de Gas.
    • Preparación del crudo sintético liviano
      LCGO.
    • HCGO-FZGO preparación del crudo
      sintético pesado y producto del
      gasóleo.

     

    Cesar Flores Rodriguez

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