Modelos ISA S 88 Norma ISA S 88

Modelos ISA S 88

Norma ISA S 88 Estándar internacional relacionado con las industrias de proceso tipo batch. (1988) Intenta resolver cuatro problemas fundamentales de los procesos batch: � Inexistencia formal del control batch. � Inexistencia de terminología común para expresarse en temas relacionados con procesos batch. � Alta complejidad en la construcción de sistemas de control batch. � Alta complejidad en la integración de productos para batch de diferentes fabricantes

Términos y Conceptos

Definiciones Previas �Sectores económicos: �Primario �Secundario (Industria) �Terciario �Industria: �Industrias de Proceso: Farmacéuticas, químicas, petróleras, metales básicos, comida, bebidas y generación de energía eléctrica. �Industrias de Manufactura Discreta: automóviles, aviones, electrodomésticos, computadores, maquinaria y los componentes a partir de los cuales se ensamblan los anteriores

Definiciones Previas �Proceso: Secuencia de actividades químicas, físicas o biológicas para la conversión, transporte o almacenamiento de material o energía. �Clasificación de Procesos: �Continuos. �Batch.

Proceso Continuos �Características: �El producto final aparece como un flujo continuo. �El equipo de producción existente se emplea de manera exclusiva para un único producto cuya fabricación es in-interrumpida. �En estado estacionario, el proceso deja de depender del tiempo de operación de la planta o el sistema. �Los estados de arranque, transiciones y paradas de emergencias no contribuyen al alcance del producto final. �El material que se procesa generalmente esta en forma de: líquido, gas, polvo o algún estado físico similar.

Procesos Batch El producto final aparece como una cantidad finita de material. Esta cantidad finita es lo que denominamos Lote o Batch. Se considera discontinuo puesto que existen interrupciones en el proceso entre uno y otro batch Algunas razones para la existencia de procesos Batch �Tan solo se puede procesar una cantidad finita de material con el equipo existente �Existe la necesidad de incluir diferencias en los productos finales entre uno y otro batch.

Modelos de la ISA S 88 Modelo de Proceso Modelo de Equipos Modelo de control de procedimientos Modelo de récipes

MODELO DE PROCESO Proceso. Someter cantidades finitas de material de entrada a un orden definido de acciones de procesamiento empleando una o mas piezas de equipo Etapa de Proceso. Subdivisiones del Proceso que pueden seriales, paralelas o mixtas. Cada etapa provoca una secuencia planeada de cambios físicos o químicos sobre los materiales procesados Operación de Proceso. Subdivisiones de la Etapa que representan las actividades ppales de procesamiento. Cada operación provoca un cambio físico o químico en el material procesado Acción de Proceso. Subdivisiones de la operación que representan las actividades Proceso Consiste de un conjunto ordenado de Etapa de Proceso Consiste de un conjunto ordenado de Operación del Proceso Consiste de un conjunto ordenado de Acción del proceso

Adición de Vitamina C a Jugo de Manzana- Modelo de Proceso Etapa de proceso Operación del proceso Acción del proceso (actividad secundaria) Fabricació n de jugo de manzana con vitamina C Endulzar Jugo Cargar el tanque de mezcla Dosificar 476 Kg de Jugo de manzana primario Mezclar Agitar el contenido del tanque Dosificar 476 Kg de solución dulce Enfriar a 15ºC Transferir jugo dulce a tanque de combinación Combinar Jugo dulce con Vitamina C Adicionar Vitamina C Dosificar 48 Kg de Vitamina C Mezclar Agitar el contenido del tanque Enfriar a 10ºC Transferir a embotelladora Empacar Jugo Embotellar Ubicar botella de vidrio Llenar botella con jugo

Adición de Vitamina C a Jugo de Manzana- Operaciones

MODELO FÍSICO Empresa Debe Contener Puede Contener Unidad Sitio Puede Contener Area Puede Contener Célula Puede Contener Módulo de Equipo Debe Contener Módulo de Control

Célula de proceso - Tren TREN 1 Unidad 2 Unidad 3 TREN 2 Unidad 4 Unidad 5 Unidad 6 TREN 3 Unidad 7 Unidad 8 Unidad 9

Célula de proceso - Tren 1 Unidad 2 Unidad 3 TREN 2 Unidad 4 Unidad 5 Unidad 6 TREN 3 Unidad 7 Unidad 8 Unidad 9 TREN 1 Unidad

Célula de proceso - Tren TREN 1 Unidad 2 Unidad 3 TREN 2 Unidad 4 Unidad 5 Unidad 6 TREN 3 Unidad 7 Unidad 8 Unidad 9 LOS TRENES SOLO PUEDEN PERTENECER A UNA CÉLULA

Clasificación de las Células de proceso �Células Uni-producto: Fabrican el mismo producto en cada batch. Fabrican diferentes productos empleando diferentes métodos de producción o control. �Células Multi-producto: �Todos los productos son fabricados con el mismo procedimiento empleando diferentes valores en las fórmulas. �Los productos son elaborados empleando diferentes procedimientos

Clasificación de las Células de proceso �Células de Ruta única: �Se conforma de una o mas unidades. �Emplea múltiples Materiales de Entrada �Secuencia Lineal �Células de Múltiple Ruta: �Varias Estructuras de ruta única �Unidades comparten fuentes de mat. Prima �Unidades comparten destinos de mat. Final �Células tipo Red �Sus rutas pueden ser fijas o variables. �Los batch no inician necesariamente en la unidad 1 �Las unidades pueden ser móviles.

Unidad �Colección de módulos de control y/o módulos de equipo que llevan a cabo una o más actividades principales. Material Addition En él se puede ejecutar una actividad secundaria Modulo de Equipo Modulo de Control TIC Temperature Control F 1 Mix M PIC Pressur e Control Pump Out and Recycle

Ejemplo. Modelo Físico/Unidades Unidad Material intermedio UND_JUGOM Jugo de Manzana UND_JUGOMVC Jugo de Manzana con Vitamina C UND_JUGOMVC_ EM Jugo de Manzana con Vitamina C embotellado

Ejemplo 1 Modelo Físico/Módulos equipos e instrumentos que ejecutan las acciones de proceso (actividades secundarias) en la unidad UND_JUGOM �Agrupar

Ejemplo 1 Modelo Físico/Módulos �Clasificar grupos obtenidos en Módulos de equipo y módulos de control: � Módulos de Equipo: Grupos que contengan lazos de control y otros instrumentos Módulo de equipo ME_DOSIF_JM ME_DOSIF_SOLD ME_ENFRIAR 1 Actividad secundaria realizada Dosificar 476 Kg de jugo de manzana primario Dosificar 476 Kg de solución dulce Enfriar a 15ºC � Módulos de control: Grupos en donde existan instrumentos independientes Módulo de Control MC_AGITADOR 1 MC_INYECTOR 1 Actividad secundaria realizada Agitar el contenido (Agitador 1) Transferir al tanque de adición (CV 15)

Ejemplo 1 Modelo Físico/Módulos �También serán clasificados como módulos de control los lazos de control e instrumentos independientes localizados dentro de los módulos Módulo de. Estos Control son: Actividad secundaria realizada de equipo. Lazo de control de Flujo (FI 11, FC 11, CV 11) dentro del módulo de equipo Dosificador de jugo de manzana. Bomba B 10 dentro del módulo de equipo Dosificador de jugo de manzana Laso de control de Flujo (FC 12, CV 12, FI 12) dentro del módulo de equipo Dosificador de solución dulce. Bomba B 12 dentro del módulo de equipo Dosificador de solución dulce. Lazo de control de temperatura (TIC 13, CV 14) dentro del módulo de equipo Enfriador Válvula de salida CV 14 dentro del módulo de equipo Enfriador Dosificar 476 Kg de jugo de manzana primario Dosificar 476 Kg de solución dulce Enfriar a 15ºC

Ejemplo 2. Modelo Físico/Módulos �Agrupar los instrumentos y equipos que realiza una o más acciones de proceso (actividades secundarias) en la unidad UND_JUGOMVC

Ejemplo 2 Modelo Físico/Módulos �Clasificar grupos obtenidos en Módulos de equipo y módulos de control: � Módulos de Equipo: Grupos que contengan lazos de control y otros instrumentos Módulos de equipo ME_DOSIF_VC ME_ENFRIAR 2 Actividad secundaria realizada Dosificar 48 Kg de Vitamina C Enfriar a 10ºC � Módulos de control: Grupos en donde existan instrumentos independientes Módulo de Control MC_AGITADOR 2 MC_INYECTOR 2 Actividad secundaria realizada Agitar el contenido (Agitador 2) Transferir a embotellado (CV 24)

Ejemplo 2 Modelo Físico/Módulos �Finalmente, los lazos de control e instrumentos independientes dentro de los módulos de equipo también serán módulos de control. Estos son: Módulo de Control Actividad secundaria realizada Lazo de control de Flujo (FC 21, CV 21, FI 21) Dosificar 48 Kg de Vitamina C dentro del módulo de equipo Dosificador de vitamina C Bomba B 20 dentro del módulo de equipo Dosificador de vitamina C Lazo de control de temperatura (TIC 22, CV 22, Enfriar a 10ºC CV 23) dentro del módulo de equipo Enfriador Válvula de salida CV 23 dentro del módulo de equipo enfriador.

CEL_JMVC UND_JUGOM Controlador de Flujo FC 11 ME_DOSIF_JM Indicador de Flujo FI 11 Válvula de control de flujo CV 11 Bomba B 10 Indicador de Flujo FI 12 ME_DOSIF_SOLD Controlador de Flujo FC 12 Válvula de control de Flujo CV 12 Bomba de salida B 12 �Resumen del ME_ENFRIAR 1 Controlador/Indicador TIC 13 Válvula de control CV 12 Modelo Físico Válvula de salida CV 14 MC_AGITADOR 1 MC_INYECTOR 1 UND_JUGOMV C ME_DOSIF_VC Indicador de Flujo FI 21 Controlador de Flujo FC 21 Válvula de control CV 21 Controlador/Indicador TIC 22 Célula de proceso Unidad Módulo de equipo ME_ENFRIAR 2 Válvula CV 23 MC_AGITADOR 2 MC_INYECTOR 2 Módulo de control

Modelo de Control de Procedimientos

Localización en el control Batch Control Batch Básico Regulatorio Orientado a estado Procedimientos Mixto Procedimientos de Unidad Operaciones Fases Coordinado

Procedimientos de Unidad Operaciones �Es el nivel mas alto en la jerarquía del control. Fases de procedimientos y define la estrategia para llevara a cabo una acción de procesamiento mayor, tal como “Fabricar Jugo de Manzana”. �Nombre: P_JUGO_MVC

Procedimientos Procedimiento de Unidad Procedimientos de Unidad Operaciones Fases �Consiste de un conjunto ordenado de operaciones que provocan una secuencia de producción consecutiva dentro de una Unidad. �A cada Unidad debe corresponder al menos un procedimiento de Unidad. Procedimiento de Unidad PU_MEZCLA_JM PU_ADICION_VC Unidad UND_JUGOMVC

Procedimientos Operación Procedimientos de Unidad Operaciones Fases � Conjunto ordenado de Fases que definen una secuencia de procesamiento mayor. Dicha secuencia provoca el cambio de estado del material en proceso, generalmente mediante modificación en sus propiedades físicas, químicas o de localización. Operación OP_DOSIFICAR OP_ENFRIAR OP_TRANSFERIR 1 OP_ADICIONAR OP_TRANSFERIR 2 Procedimiento de Unidad PU_MEZCLA_JM PU_ADICION_VC � Las operaciones pertenecientes a un procedimiento de unidad no pueden ser ejecutadas simultáneamente

Procedimientos Fase Procedimientos de Unidad Operaciones Fases �Es el elemento mas pequeño del control de procedimientos que esta en capacidad de desempeñar una tarea orientada a proceso. �Puede habilitar o deshabilitar bloques de control básico dentro del PLC. �Configurar parámetros del algoritmo de control en el PLC �Extraer información de parámetros de proceso �Configurar, reconocer y cambiar niveles de alarma dentro del algoritmo del PLC

Procedimientos Fase Procedimientos de Unidad Operaciones Fases �Posee una relación directa con los módulos de equipo y de control del modelo Físico. UND_JUGOM ME_DOSIF_JM ME_DOSIF_SOL D ME_ENFRIAR 1 MC_AGITADOR 1 DOSIFICAR_JMP DOSIFICAR_SOL D MC_INYECTOR 1 Modelo de Equipos (Sección Inferior) ENFRIAR AGITAR INYECTAR Fases

Procedimientos Fase Procedimientos de Unidad Operaciones Fase DOSIFICAR_JMP DOSIFICAR_SOLD AGITAR ENFRIAR INYECTAR ADICIONAR_VC AGITAR INYECTAR Descripción de fase Dosificar 476 Kg de jugo de manzana primario Dosificar 476 Kg de jugo de solución dulce Agitar por 15 minutos Enfriar hasta llegar a 15ºC Inyectar liquido hacia la unidad de adición de vitamina C Dosificar 48 Kg de Vitamina C Agitar durante 10 minutos Inyectar liquido hacia la unidad de embotellado Operación OP_DOSIFICAR OP_ENFRIAR OP_TRANSFERIR 1 OP_ADICIONAR OP_TRANSFERIR 2

Resumen del Control de Procedimientos

Modelo de Récipes

Récipes. �Entidades contenedoras de la información básica para definir los requerimientos de fabricación de un producto en términos del proceso. GENERAL SITIO MAESTRA CONTROL

Récipes. �Estructura: �Header: Puede incluir: identificación del producto y el récipe, versión, fuente, fecha de edición, aprobados, estado y otra información administrativa. �Fórmula: �Entradas. Cantidad de recursos de material primario en función de un lote. �Salidas. Cantidad de material final esperado. �Parámetros. Detalla información de puntos de consigna o valores de comparación. (temperaturas, tiempos de mezcla, …)

Récipes. �Estructura: �Requerimientos de Equipo: Especifican los equipos permitidos y necesarios en la célula de proceso. �Procedimiento. Estrategia para llevar a cabo un proceso. Se definen en términos de las entidades del modelo de control procedimental. �Otra Información. seguridad de proceso y materiales, diagramas de flujo de procesos, información de empacado o etiquetado… etc.