SCADA PARA AUTOCLAVE HOSPITALARIA A VAPOR DE LA EMPRESA VHM INGENIERIA HOSPITALARIA S.A.S

INFORME PARCIAL 1

JESICA ELIANA CUELLAR JAIMES

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

1

FACULTAD DE INGENIERIAPLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA ELECTRONICA

SAN JOSE DE CUCUTA7 DE OCTUBRE 2014

SCADA PARA AUTOCLAVE HOSPITALARIA A VAPOR DE LA EMPRESA VHM INGENIERIA HOSPITALARIA S.A.S

JESICA ELIANA CUELLAR JAIMES

COD: 1060036

Anteproyecto de grado para optar por el título de

INGENIERO ELECTRONICO

ING. JOSE ARMANDO BECERRA VARGASDirector

ING. VICTOR HUGO MURCIA CELISCo-Director

2

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIA

PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA ELECTRONICASAN JOSE DE CUCUTA

7 DE OCTUBRE 2014

CONTENIDO

1 DESCRIPCIÓN GENERAL...............................................................................6

1.1 DESCRIPCION...........................................................................................6

1.2 OBJETIVO GENERAL................................................................................6

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.......................................................................6

1.4 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES...........................................................7

2 AVANCE DEL PROYECTO..............................................................................8

2.1 Vigencia del proyecto: Vigente....................................................................8

2.2 Nivel de ejecución: 40%..............................................................................8

2.3 Actividades desarrolladas:..........................................................................8

2.3.1 Recolectar información y datos de registro del proceso de esterilización e Identificación dinámica y electromecánica del sistema de la autoclave...........................................................................................................8

2.3.2 Adquirir las curvas de trazabilidad con la ayuda de la caracterización del equipo..........................................................................................................9

2.4 Actividades por hacer:...............................................................................14

2.5 Objetivos cumplidos..................................................................................14

3 ANEXOS.........................................................................................................15

3

4

CONTENIDO DE TABLAS

Tabla 1 Cronograma de actividades.........................................................................7Tabla 2 Tabla de características PT100.................................................................10Tabla 3 Especificaciones Eléctricas Transmisor de presión..................................13

5

TABLA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Autoclave 1era etapa sin automatizar..................................................9Ilustración 2 PT100..................................................................................................9Ilustración 3 Temperatura del autoclave y temperatura del producto vs. Tiempo. .10Ilustración 4 Temperatura vs Resistencia..............................................................11Ilustración 5 TxBlock transmisor 4 a 20mA............................................................12Ilustración 6 Transmisor de Presión Danfoss.........................................................12Ilustración 7 Relación T° vs. Presión......................................................................13

6

1 DESCRIPCIÓN GENERAL

1.1 DESCRIPCION

Título: SCADA PARA AUTOCLAVE HOSPITALARIA A VAPOR DE LA EMPRESA VHM INGENIERIA HOSPITALARIA S.A.S.

Programa: INGENIERÍA ELECTRONICA Modalidad: TRABAJO DIRIGIDO Director: ING. JOSE ARMANDO BECERRA VARGAS Co-Director: ING. VICTOR HUGO MURCIA Nombre de la Empresa: VHM INGENIERIA HOSPITALARIA S.A.S. Período de ejecución: 10 meses. Fecha de inicio:03/02/14 Prórrogas: UNA Fecha de finalización:03/10/14 Fecha de primer informe de avance: 7 de octubre del 2014 Fecha de segundo informe de avance: 30 de noviembre del 2014

1.2 OBJETIVO GENERAL

Desarrollo e implementación de un sistema SCADA para una autoclave de vapor de uso hospitalario para la empresa VHM INGENIERIA HOSPITALARIA S.A.S. utilizando un autómata programable, pantalla HMI, interconectados por medio de un protocolo de comunicación industrial

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Caracterización de la autoclave para análisis de variables fundamentales que interviene en el proceso de esterilización.

Recopilar datos de variables para presión, temperatura y tiempo de exposición por medio de sensores aptos.

7

Diseñar e Implementar un sistema SCADA que cumpla con los requerimientos y las necesidades del autoclave previamente caracterizado.

Realizar las respectivas pruebas para el análisis y verificación del sistema. Elaborar el manual de instrucciones de la autoclave como medida final para

asegurar el buen manejo del usuario.

1.4 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

A continuación se observan las actividades a ejecutar en el proyecto en un plazo estimado de cuatro meses.

Tabla 1 Cronograma de actividades

ITEM ACTIVIDADMes

1 2 3 4

1

Recolectar información y datos de registro del proceso de esterilización e Identificación dinámica y electromecánica del sistema de la autoclave.

2Adquirir las curvas de trazabilidad con la ayuda de la caracterización del equipo.

3 Primer informe parcial

4Desarrollar y simular el control aplicado para equipo autoclave.

5 Adquirir y programar el autómata.

6Diseño y Montaje de la comunicación con el autómata

7Realizar las mediciones respectivas para comprobar el funcionamiento en tiempo real y pruebas de eficiencia

8 Segundo informe parcial

9 Realizar el manual del operador

8

2 AVANCE DEL PROYECTO

2.1 Vigencia del proyecto: Vigente

2.2 Nivel de ejecución: 40%

2.3 Actividades desarrolladas:

2.3.1 Recolectar información y datos de registro del proceso de esterilización e Identificación dinámica y electromecánica del sistema de la autoclave

Para este objetivo se tuvo la oportunidad de trabajar en el desmontaje total a una autoclave a vapor, a cargo de la empresa VHM Ingeniería Hospitalaria S.A.S., para automatizarla y con esto convertirla en un proceso más eficiente de esterilización y reduciendo los tiempos de trabajo de trabajo del autoclave, esta cuenta con una camisa de vapor exterior y bomba de vacio para extracción, lo que la hacía una autoclave medianamente eficiente, aunque con un sistema obsoleto .

Se implemento una nueva caja de control y eléctrica, más actualizada que cumpliera con las normas de rigor pertinentes, a su vez se implementa un autómata programable de gama media para controlar el proceso de esterilización del autoclave donde a diferencia del sistema análogo anterior ya obsoleto, se puede contar un mejor control de presión, temperatura en tiempo real con una interfaz más amable con el operador, además de contar ahora con un proceso de esterilización más confiable.

El operario no tiene actuar mientras el equipo comience el proceso, una vez el operador seleccione el modo de trabajo del equipo una alarma indicara que ya ha finalizado el proceso, o algún imprevisto, esto en cuanto al manejo, ahora en cuanto a eficiencia del esterilizador, se reduce a más de un 50% el tiempo del proceso, garantizando que este se mantenga dentro de los limites prefijados para una debida esterilización, de modo que se alcance los estándares deseados de seguridad y calidad

9

Ilustración 1 Autoclave 1era etapa sin automatizar

2.3.2 Adquirir las curvas de trazabilidad con la ayuda de la caracterización del equipo.

Las curvas de trazabilidad están sujetas a dos variables que se trabajan a lo largo del proceso de esterilización, atraves de sensores que permiten el seguimiento y trabajo sobre el proceso, temperatura y la presión, censadas por una pt100 y un sensor de presión respectivamente, con los cuales se hace un muestreo de datos, y con esto generar un control de estas sobre estas y aplicar un modelo que lleve a un optimo proceso de esterilización

2.3.2.1 P100

El sensor PT-100 es un sensor de temperatura que basa su funcionamiento en la variación de resistencia a cambios de temperatura del medio. El elemento consiste en un arrollamiento muy fino de Platino bobinado entre capas de material aislante y protegido por un revestimiento cerámico.

Ilustración 2 PT100

10

El material que forma el conductor (platino), posee un coeficiente de temperatura de resistencia α , el cual determina la variación de la resistencia del conductor por cada grado que cambia su temperatura según la siguiente ecuación:

Rt = Ro(1 + ααt)

Donde: Ro= resistencia en Ω (ohms) a 0°C Rt = resistencia en Ω (ohms) a t°C t = temperatura actual α = coeficiente de temperatura de la resistencia cuyo

valor entre 0°C y 100°C es de 0.003850 Ωx(1/Ω)x(1/°C) en la escala Práctica de Temperaturas Internacionales(IPTS-68).

Ilustración 3 Temperatura del autoclave y temperatura del producto vs. Tiempo

A continuación se despliegan las características el Platino comparadas con otros materiales:

Tabla 2 Tabla de características PT100

11

2.3.2.2 Muestreo de pt100

El incremento de la resistencia no es lineal pero si creciente y característico del platino de tal forma que mediante tablas es posible encontrar la temperatura exacta a la que corresponde

Ilustración 4 Temperatura vs Resistencia

Para este se tomo un rango de -200 C° a 200 C° (Anexo 1) por medio de una transmisor txblock 4 a 20mA

2.3.2.3 Especificaciones TXblock

Entrada programable para termopares tipo J, K, T, E, N, R, S, y Pt100 (2 ó 3 hilos)

Rango de medida programable Salida 4-20 mA o 20-4 mA a 2 hilos con alimentación por el loop Pt100 a 2 ó 3 hilos y termocuplas con salida linearizada Compensación de junta fría para termocuplas Opcional para TxRail: 0 a 10 Vcc Software configurador para ambiente Windows (opcional) Configuración por PC vía Interface TxConfig Ajuste de cero (offset) por software o por medio de jumper Filtro digital de entrada seleccionable Alimentación: 12 a 30 Vcc Precisión: Pt100 y 0 - 50 mV ± 0,2% del span máximo. Termopares ± 0,3%

del span máximo Efecto por temperatura: 0,003% del SPAN/°C

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Temperatura de trabajo: -40 hasta +85°C Protección de corte de sensor programable a máximo de escala (upscale) o

mínimo (downscale) Dimensiones: 44 mm (Diam.) x 25 (A)

Ilustración 5 TxBlock transmisor 4 a 20mA

2.3.2.4 Transmisor de presión Danfoss

El instrumento transmisor de presión se analizó las siguientes características físicas y eléctricas:

Tipo de señal de salida: 4 a 20mA. Grado de protección: IP55 mínimo. Rango de Medida: 0 a 10 Bar. Tipo de alimentación: 0 a 24Vdc. Tipo de entorno: Entorno Industrial Aplicación: Medición presión manométrica en motobombas. Tipo de fluido: Agua. Temperatura del fluido: +10°C a 40°C.

Cuenta con amortiguador de pulsos integrado, para el uso en aplicaciones hidráulicas en las que el medio causa efectos severos, como cavitación, golpes de ariete o picos de presión, y proporciona una medida de la presión fiable incluso en las condiciones ambientales más severas; cubre diferentes señales de salida e incluye versiones con referencia de presión absoluta y relativa y rangos de medida comprendidos entre 0 – 1 y 0 – 600 bar

13

Ilustración 6 Transmisor de Presión Danfoss

2.3.2.4.1 Características

Diseño específico para el uso en entornos industriales e hidráulicos severos Resistente a efectos de cavitación, golpe de ariete y picos de presión (MBS 3050)

Carcasa y partes en contacto con el medio fabricadas en acero inoxidable resistente a los ácidos (AISI 316L)

Rangos de presión con referencia relativa o absoluta (de 0 a 600 bar) Todas las señales de salida estándar: 4 – 20 mA, 0 – 5 V, 1 – 5 V, 1 – 6 V,

0 – 10 V y 1 – 10V y Gran variedad de conexiones de presión y eléctricas disponibles y Compensación de temperatura y calibración por láser y Apto para el uso en atmósferas explosivas

2.3.2.4.2 Especificaciones Eléctricas

Tabla 3 Especificaciones Eléctricas Transmisor de presión

se seleccionó el Sensor de la marca Danfoss de la serie MBS 3000, el cual posee las características requeridas para el proceso, y su valor en el mercado es inferior con respecto a las demás opción es descritas anteriormente.

14

2.3.2.5 Relación Presión y Temperatura

Los resultados del vapor saturado (seco) cuando el agua es calentada al punto de ebullición (calor sensible) y después evaporada con calor adicional (calor latente). Si este vapor es posteriormente calentado por arriba del punto de saturación, se convierte en vapor sobrecalentado (calor sensible)

Ilustración 7 Relación T° vs. Presión

Como se indica en la línea negra en la parte superior de la grafica, el vapor saturado se presenta a presiones y temperaturas en las cuales el vapor (gas) y el agua (liquido) pueden coexistir juntos. En otras palabras, esto ocurre cuando el rango de vaporización del agua es igual al rango de condensación.

2.4 Actividades por hacer:

Desarrollar y simular el control aplicado para equipo autoclave. Adquirir y programar el autómata. Diseño y Montaje de la comunicación con el autómata Realizar las mediciones respectivas para comprobar el funcionamiento

en tiempo real y pruebas de eficiencia Realizar el manual del operador

15

2.5 Objetivos cumplidos

Caracterización de la autoclave para análisis de variables fundamentales que interviene en el proceso de esterilización.

Recopilar datos de variables para presión, temperatura y tiempo de exposición por medio de sensores aptos.

16

3 ANEXOS

T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ-200 18,52 -175 29,22 -150 39,72 -125 50,06 -100 60,26 -75 70,33 -50 80,31 -25 90,19-199 18,95 -174 29,64 -149 40,14 -124 50,47 -99 60,66 -74 70,73 -49 80,7 -24 90,59-198 19,38 -173 30,07 -148 40,56 -123 50,88 -98 61,07 -73 71,13 -48 81,1 -23 90,98-197 19,82 -172 30,49 -147 40,97 -122 51,29 -97 61,47 -72 71,53 -47 81,5 -22 91,37-196 20,25 -171 30,91 -146 41,39 -121 51,7 -96 61,88 -71 71,93 -46 81,89 -21 91,77-195 20,68 -170 31,34 -145 41,8 -120 52,11 -95 62,28 -70 72,33 -45 82,29 -20 92,16-194 21,11 -169 31,76 -144 42,22 -119 52,52 -94 62,68 -69 72,73 -44 82,69 -19 92,55-193 21,54 -168 32,18 -143 42,63 -118 52,93 -93 63,09 -68 73,13 -43 83,08 -18 92,95-192 21,97 -167 32,6 -142 43,05 -117 53,34 -92 63,49 -67 73,53 -42 83,48 -17 93,34-191 22,4 -166 33,02 -141 43,46 -116 53,75 -91 63,9 -66 73,93 -41 83,87 -16 93,73-190 22,83 -165 33,44 -140 43,88 -115 54,15 -90 64,3 -65 74,33 -40 84,27 -15 94,12-189 23,25 -164 33,86 -139 44,29 -114 54,56 -89 64,7 -64 74,73 -39 84,67 -14 94,52-188 23,68 -163 34,28 -138 44,7 -113 54,97 -88 65,11 -63 75,13 -38 85,06 -13 94,91-187 24,11 -162 34,7 -137 45,12 -112 55,38 -87 65,51 -62 75,53 -37 85,46 -12 95,3-186 24,54 -161 35,12 -136 45,53 -111 55,79 -86 65,91 -61 75,93 -36 85,85 -11 95,69-185 24,97 -160 35,54 -135 45,94 -110 56,19 -85 66,31 -60 76,33 -35 86,25 -10 96,09-184 25,39 -159 35,96 -134 46,36 -109 56,6 -84 66,72 -59 76,73 -34 86,64 -9 96,48-183 25,82 -158 36,38 -133 46,77 -108 57,01 -83 67,12 -58 77,12 -33 87,04 -8 96,87-182 26,24 -157 36,8 -132 47,18 -107 57,41 -82 67,52 -57 77,52 -32 87,43 -7 97,26-181 26,67 -156 37,22 -131 47,59 -106 57,82 -81 67,92 -56 77,92 -31 87,83 -6 97,65-180 27,1 -155 37,64 -130 48 -105 58,23 -80 68,33 -55 78,32 -30 88,22 -5 98,04-179 27,52 -154 38,05 -129 48,42 -104 58,63 -79 68,73 -54 78,72 -29 88,62 -4 98,44-178 27,95 -153 38,47 -128 48,83 -103 59,04 -78 69,13 -53 79,11 -28 89,01 -3 98,83-177 28,37 -152 38,89 -127 49,24 -102 59,44 -77 69,53 -52 79,51 -27 89,4 -2 99,22

17

-176 28,8 -151 39,31 -126 49,65 -101 59,85 -76 69,93 -51 79,91 -26 89,8 -1 99,61T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ T°C RΩ

0 100 25 109,73 50 119,4 75 128,99 100 138,51 125 147,95 150 157,33 175166,6

31 100,39 26 110,12 51 119,78 76 129,37 101 138,88 126 148,33 151 157,79 176 167

2 100,78 27 110,51 52 120,17 77 129,75 102 139,26 127 148,7 152 158,07 177167,3

7

3 101,17 28 110,9 53 120,55 78 130,13 103 139,64 128 149,08 153 158,45 178167,7

4

4 101,56 29 111,29 54 120,94 79 130,52 104 140,02 129 149,46 154 158,82 179168,1

1

5 101,95 30 111,67 55 121,32 80 130,9 105 140,4 130 149,83 155 159,19 180168,4

8

6 102,34 31 112,06 56 121,71 81 131,28 106 140,78 131 150,21 156 159,56 181168,8

5

7 102,73 32 112,45 57 122,09 82 131,66 107 141,16 132 150,58 157 159,94 182169,2

2

8 103,12 33 112,83 58 122,47 83 132,04 108 141,54 133 150,96 158 160,31 183169,5

9

9 103,51 34 113,22 59 122,86 84 132,42 109 141,91 134 150,33 159 160,68 184169,9

6

10 103,9 35 113,61 60 123,34 85 132,8 110 142,29 135 151,71 160 161,05 185170,3

311 104,29 36 114 61 123,63 86 133,18 111 142,67 136 152,08 161 161,43 186 170,7

12 104,68 37 114,38 62 124,01 87 133,57 112 143,05 137 152,46 162 161,8 187171,0

7

13 105,07 38 114,77 63 124,39 88 133,95 113 143,43 138 152,83 163 162,17 188171,4

3

18

14 105,46 39 115,15 64 124,78 89 134,33 114 143,8 139 153,21 164 162,54 189 171,8

15 105,85 40 115,54 65 125,16 90 134,71 115 144,18 140 153,58 165 162,91 190172,1

7

16 106,24 41 115,93 66 125,54 91 135,09 116 144,56 141 153,96 166 163,29 191172,5

4

17 106,63 42 116,31 67 125,93 92 135,47 117 144,94 142 154,33 167 163,66 192172,9

1

18 107,02 43 116,7 68 126,31 93 135,85 118 145,31 143 154,71 168 164,03 193173,2

8

19 107,4 44 117,08 69 126,69 94 136,23 119 145,69 144 155,08 169 164,4 194173,6

5

20 107,79 45 117,47 70 127,08 95 136,61 120 146,07 145 155,46 170 164,77 195174,0

2

21 108,18 46 117,86 71 127,46 96 136,99 121 146,44 146 155,83 171 165,14 196174,3

8

22 108,57 47 118,24 72 127,84 97 137,37 122 146,82 147 156,2 172 165,51 197174,7

5

23 108,96 48 118,63 73 128,22 98 137,75 123 147,2 148 156,58 173 165,89 198175,1

2

24 109,35 49 119,01 74 128,61 99 138,13 124 147,57 149 156,95 174 166,26 199175,4

9

200175,8

6

19

20