Acelerador de partículas protegido con soluciones de enclavamiento

Acelerador protegido con soluciones de enclavamiento

El Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS) está construyendo una fuente de luz sincrotrón de cuarta generación, que abrirá nuevas perspectivas de investigación.

Las fuentes de luz sincrotrón son el ejemplo más sofisticado de infraestructura de

investigación abierta y multidisciplinaria, además, son una herramienta clave para la resolución

de temas importantes para las comunidades académica e industrial.

Para que la base de investigación de Brasil se mantenga competitiva, el Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS) –parte integral del Centro Nacional de Investigación en Energía y Materiales (CNPEM)– está construyendo el Sirius, una fuente de luz sincrotrón de cuarta generación, diseñada para ser una de las más avanzadas del mundo, y que abrirá nuevas perspectivas de investigación en áreas como energía y materiales, agricultura, salud, fármacos, ciencias medioambientales y muchas más.  El proyecto completo exige inversiones de aproximadamente USD 600 millones hasta el 2020. Este valor, invertido por el Ministerio de Ciencia, Tecnología, Innovaciones y Comunicaciones (MCTIC), incluye el edificio, las tres estructuras aceleradoras (Linac, booster y anillo de almacenamiento), 13 líneas de luz, además de toda la mano de obra. La planificación oficial prevé el inicio de puesta en marcha (primer haz de electrones) a principios del segundo semestre de 2018. Un año después, se abrirá a los usuarios.

Desafío

Para obtener luz sincrotrón, se deben utilizar aceleradores capaces de producir

y controlar el movimiento de partículas cargadas de alta energía en velocidades

cercanas a la velocidad de la luz. Una fuente de luz sincrotrón se compone de dos conjuntos principales

de aceleradores de partículas: un sistema inyector y un anillo de almacenamiento. El

sistema inyector incluye un acelerador lineal (o Linac) y un sincrotrón inyector (o booster),

responsables de la producción del haz de electrones y su aceleración hasta la energía

de operación del anillo de almacenamiento que, a su vez, es el acelerador principal,

responsable del almacenamiento de los electrones por largos periodos de tiempo.

Frente a esta gran dimensión, alta complejidad y estándar de exigencia, uno de los objetivos de la construcción del

Sirius es estimular el desarrollo de la industria, al

incentivar las demandas de tecnología, servicios, materias primas, procesos

y equipos. Entre las alianzas establecidas, se menciona, por ejemplo, la

asociación con Rockwell Automation para la automatización de los sistemas de protección

del acelerador inyector del anillo de almacenamiento. “Tenemos un gran historial de

desarrollos internos para todas las aplicaciones, incluso para automatización

de sistemas. Por la envergadura del proyecto y mayor enfoque en componentes exclusivos de los aceleradores, se decidió utilizar las soluciones de empresas socias”, señala James Citadini, coordinador del grupo de imanes, de LNLS.

Citadini explica que los sistemas de protección de máquinas y protección personal son esenciales para el proyecto, incluso son necesarios para poder liberar la máquina a los usuarios. Además de seguridad para la máquina (ejemplo: apagar una fuente de alimentación cuando el sensor de temperatura de un magneto monitoreado supere el límite permitido de trabajo), es imprescindible desactivar componentes durante el mantenimiento (fuentes, cavidades de radiofrecuencia) y restringir acceso a entornos con radiación para la protección de personas.

El sistema de enclavamiento se basa en tecnologías de red y está distribuido a lo largo de 520 metros de circunferencia, con más de 2,000 puntos de entradas y salidas. Aunque los tiempos de respuesta estén en el rango de 10 ms, algunas necesidades requieren tiempos de respuesta inferiores a 1 ms.

El equipo hizo frente a algunos desafíos para hacer posible esta automatización. Por ejemplo: construir un sistema de alta confiabilidad y alta disponibilidad, con la posibilidad de expansión, diagnóstico de fallos, facilidad de implementación y registro de eventos, sumados a tiempos de respuesta inferiores a 10 ms y una vida útil de 30 años (preferentemente sin la migración hacia otras tecnologías).

Solución

Para atender esos requisitos, se utilizaron los productos/servicios de Rockwell Automation, con énfasis para la nueva línea de CPU ControlLogix (L8) con tecnología de red Gigabit, nuevas remotas Compact I/O 5069, así como el sistema de CPU ControlLogix de seguridad L7 y remotas Point I/O. En aplicaciones menores y locales, CompactLogix L1/L2 y la familia Micro820.

Cabe destacar que algunos motivos fueron decisivos para elegir a Rockwell Automation para esta aplicación. James Citadini afirma que el principal factor, además de todos los diferenciales técnicos, fue la alianza establecida. Para él, la dedicación y el esfuerzo del equipo ayudaron a tomar la decisión, en particular por la ayuda financiera mediante el programa de formación y la posibilidad de importación directa.

“Precio, calidad técnica y equipo comprometido con el proyecto fueron aspectos determinantes en el proceso de selección”. Citadini también recuerda que la planta piloto del Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnología de Bioetanol (CTBE), implementada con la automatización de Rockwell Automation, fue la puerta de entrada. “Conocí las soluciones mediante el CTBE, después estrechamos relaciones hasta llegar a la actual alianza”.

Resultados

Entre los beneficios proporcionados por la automatización de la máquina, cabe destacar que el sistema de enclavamiento monitorea señales del túnel del acelerador en toda la circunferencia. A este respecto, automatizar estas señales de seguridad (para que enciendan o apaguen los equipos correctos, en el momento oportuno) es imprescindible para el funcionamiento de la máquina y sus subsistemas.

En la evaluación del LNLS, los productos y servicios de Rockwell Automation cumplieron con las expectativas. Según James Citadini, el primer diseño con ControlLogix cumplía los requisitos técnicos para el enclavamiento.

La migración hacia la nueva familia de CPU aportó un diferencial y futuras posibilidades, además de permitir la realización de pruebas en otros sistemas, además del enclavamiento.

Como beneficios proporcionados por Rockwell Automation, señaló que el acuerdo de capacitación fue un gran avance. “La importación directa también nos permitió tener en cuenta productos de Rockwell Automation, cuando antes el precio era un obstáculo. Además, la asistencia constante y el acceso a expertos se han traducido en grandes beneficios para la implementación del proyecto”.

Los diferenciales van más allá. “La asistencia pre y posventa ha sido muy eficaz. Debemos aprender algunas cosas con la importación directa, pero, hasta ahora, hemos logrado manejar todo tranquilamente. En cuanto al distribuidor local (Intereng – Grupo Edge), marcó la diferencia en el acercamiento entre CNPEM y Rockwell Automation y nos ha ayudado mucho”.

Para finalizar, el coordinador del grupo de imanes de LNLS resalta que esta aplicación cualifica a Rockwell Automation para futuros proyectos.

 

“Veo una alianza a largo plazo con CNPEM, y no solo en LNLS, incluidos los demás laboratorios del Campus. Es importante mantener esta asociación”,

James Citadini, coordinador del grupo de imanes de LNLS.

Desafío

Construir un sistema de alta confiabilidad y alta disponibilidad, distribuido a lo largo de 530 metros, con la posibilidad de expansión, diagnóstico de fallos, facilidad de implementación y registro de eventos, sumados a tiempos de respuesta inferiores a 10 ms y una vida útil de 30 años (preferentemente sin la migración hacia otras tecnologías).

 

Solución

Se adoptó la nueva línea de CPU ControlLogix L8, con tecnología de red Gigabit, además de las nuevas remotas Compact I/O 5069, así como el sistema de CPU ControlLogix de seguridad L7 y Point I/O. En aplicaciones menores y locales, CompactLogix L1/L2 y la familia Micro820.

 

Resultados

El sistema de enclavamiento monitorea las señales del túnel del acelerador en toda la circunferencia. Automatizar estas señales de seguridad (para que enciendan o apaguen los equipos correctos, en el momento oportuno) es imprescindible para el funcionamiento de la máquina y sus subsistemas.

 

 

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Automation Today

La revista Automation Today es una publicación semestral de Rockwell Automation que tiene como finalidad comunicar las tendencias y soluciones en el área de la automatización industrial.