tecnologia en carreteras

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Aprovechamiento de la tecnología para la automatización de procesos auxiliares en la explotación de autopistas de peajePresentación AVS para IBTTA.Santiago 2006

Santiago, Noviembre 2006

A p r o v e c h a m i e n t o d e l a t e c n o l o g í a p a r a l a a u t o m a t i z a c i ó n de

p r o c e s o s a u x i l i a r e s e n l a e x p l o t a c i ó n d e a u t o p i s t a s d e p e a j e


A g e n d a

Presentación de Autopista Vespucio Sur (AVS)Los Sistemas en la AVS

S. PrincipalesS. Auxiliares

Sistema SCADADefiniciónLos grandes Números del proyectoDetalle de instalaciones y funcionamientoAnálisis de viabilidad


A g e n d a





La Autopista Vespucio SurA n t e c e d e n t e s y S o c i e d a d C o n c e s i o n a r i a

En Octubre de 2001, el Ministro de Obras Públicas de Chile (MOP) publicó el Decreto Supremo que adjudicó el Contrato de Concesión para la ejecución, conservación y explotación de la obra pública fiscal denominado “Sistema Américo Vespucio Sur Ruta 78 –Avenida Grecia” al consorcio formado por Acciona y Sacyr Vallehermoso. Para el desarrollo de la concesión, el consorcio constituyó la “Sociedad Concesionaria Autopista Vespucio Sur S.A”.El proyecto es una de las cuatro autopistas Free Flow dadas en concesión en Santiago:

Autopista Central. Vespucio Norte Express.Costanera Norte. Autopista Vespucio Sur.

Actualmente la Sociedad Concesionaria Autopista Vespucio Sur S.A cuenta con 186 empleados y mas de 800.000 clientes recurrentes


La Concesión Autopista Vespucio Sur (AVS) tiene una extensión aproximada de 23,5 Kilómetros y está conectada con otras cuatro importantes autopistas urbanas e interurbanas, con Sistema de Peaje. Ruta 68 a

Valparaíso

Acceso al Aeropuerto Internacional de Santiago

Autopista Central

Túnel KennedyEl Salto

Autopista VespucioNorte Express

Autopista del Sol (78) aSan Antonio

Ruta 5 al SurNuevo Acceso Sura Santiago

Autopista Vespucio Sur

Autopista Oriente-Poniente(Costanera Norte)

Autopista Sistema Nor-Oriente

Ruta 5 al Norte

Autopista 57 aLos Andes

La Autopista Vespucio SurU b i c a c i ó n


El proyecto se desarrolló sobre una vía existente.Los trabajos se acabaron en Diciembre del 2005.Estructura de la construcción: 3 vías expresas en ambos sentidos, 2 calzadas de dos vías cada una para tráfico local y una Línea de Metro en el centro.

23,5 kilómetros de autopista urbana sin intersecciones, y vías locales.39 intercambios y conexiones.29 pasarelas peatonales.12 hectáreas de nuevas áreas verdes.5 Colectores de aguas lluvias.7 estaciones de metro en la franja central

La Autopista Vespucio SurD e s c r i p c i ó n

Los grandes números:

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A g e n d a





En AVS se han implantado dos sistemas principales y varios sistemas auxiliares.Los Sistemas Principales (BALI) son:

Sistema Electrónico de Cobro de Peaje (Free Flow)Sistema de Gestión de Tráfico (SGT)

Los Sistemas Auxiliares son:Sistema SCADA (Sistema Remoto de Supervisión, Control y Adquisición de Datos)

Alimentación de Energía Eléctrica (fuente principal, UPS, Generadores)Seguridad / Intrusión / IncendioComunicaciones (Radio y Telefonía)

L o s S i s t e m a s e n l a A V S


Bus Integración

L o s S i s t e m a s e n l a A V SS i s t e m a e l e c t r ó n i c o d e c o b r o d e P e a j e

IRU

Arreglo de AntenasDispositivos Láser de Detección y Clasificación

Arreglo de Cámaras y Flash IR

Zona

de

com

unic

ació

n

Pórtico 2

Pórtico 1

TRÁFICO EN “FLUJO LIBRE”

Centro Operación

Peaje

DistribuidorTransacciones

Transito

EntidadesExternasERPFacturador

Puntode

Cobro

CRM


L o s S i s t e m a s e n l a A V SS i s t e m a d e G e s t i ó n d e T r á f i c o

DISPOSITIVOS DE CAMPO


SACDA: "Supervisory Control And Data Adquisition" (adquisición de datos y control de supervisión).Aplicación software que proporciona comunicación con los dispositivos de campo (equipamiento electrónico y electromecánico) y permite controlar los procesos de forma automática desde la pantalla de un ordenador. Además, provee de toda la información que se genera en los diferentes procesos.Todo esto se ejecuta en tiempo real, y está diseñado para dar al operador la posibilidad de supervisar y controlar dichos procesos y tomar las medidas oportunas.

Prestaciones.Monitorizar en tiempo real el estado de los equipos.Crear paneles de alarma, de forma que un operador pueda reconocer una parada o situación critica.Operar sobre los dispositivos manualmente de forma remota.Programar pautas de comportamiento automático en función de los parámetros detectadosGeneración de históricos con las mediciones y los valores de los parámetros registrados para su análisis.

Módulos de un programa SCADA.Configuración: permite definir el entorno de trabajo, adaptándolo a su aplicación particular.Interfaz gráfico del operador: proporciona al operador las funciones de control y supervisión de los equipos. Se representa mediante sinópticos gráficos generados desde el editor incorporado en el SCADA.Módulo de proceso: ejecuta las acciones de mando programadas a partir de los valores de las variables.Gestión y archivo de datos: almacenamiento y procesado de los datos, de forma que sean accesibles.Comunicaciones: transferencia de información entre la planta y la arquitectura hardware que soporta el SCADA, y entre ésta y el resto de elementos informáticos de gestión y operación.

L o s S i s t e m a s e n l a A V SS i s t e m a S C A D A (Supervisory Control And Data Adquisition)


L o s S i s t e m a s e n l a A V SS i s t e m a d e S e g u r i d a d

ARQUITECTURA DE CASETAS Y PLANTAS ELEVADORAS

CONTROLADOR DE ACCESO

PANEL DE INCENDIO

PANEL DE INTRUSION

Streamer

Detectores de Incendio

Sensores de Intrusión

Apertura de PuertasCámaras Móviles

Cámaras Fijas

Streamer

Switch Comunicación

Red LAN / WAN

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L o s S i s t e m a s e n l a A V SO t r o s S i s t e m a s

El Proyecto de la Autopista Vespucio Sur incluye varios sistemas más de servicios auxiliares que se relacionan con el Sistema Electrónico de Peaje, entre ellos:

Distribución y Suministro de Energía Eléctrica.UPSGrupos GeneradoresSistemas de Climatización de alta disponibilidadTelefonía interna y externaRadiocomunicaciones para la explotación y conservaciónEnlaces de datos con otras entidades (MOP, UOCT….)


A g e n d a



Sistema SCADADefiniciónEl proyecto en grandes númerosDetalle de instalaciones y funcionamiento Viabilidad y Beneficios


S i s t e m a S C A D A D e f i n i c i ó n

La aplicación en AVS fue desarrollada con los software HMIWeb Display Builder, EBI (Enterprise BuildingIntegrator), Quick Builder y Controladores Híbridos HC900 de última generación. Las comunicaciones se realizan sobre el troncal principal de FO.

La estación trabaja en conjunto con EBI, por lo que provee un estándar abierto para integrar y abarcar distintas tecnologías, de forma que:

Recolecta información de terreno y la muestra de forma gráfica y sencilla en tiempo real.Permite controlar el sistema enviando comandos apropiados.Realiza automáticamente tareas programadas.Notifica la actividad del sistema por medio de alarmas y eventos.Genera reportes

El sistema tiene por objetivo: monitorizar y controlar en tiempo real los estados y alarmas generados por swichgears, transformadores, Tableros de distribución eléctrica, grupos generadores, tableros de transferencia automáticos, niveles de sentina, partidores de bombas, bombas, sistemas de climatización y UPS´s


S i s t e m a S C A D A E l p r o y e c t o e n g r a n d e s n ú m e r o s

El sistema se estructura sobre una LAN Ethernet sobre la que se conectan los diferentes elementos:• Servidores: redundante con alta disponibilidad (sincronización en tiempo real de BBDD, configuración,

estado del sistema e histórico. Si el servidor principal baja el servicio, sube automáticamente el de respaldo).

• Estaciones de usuario: de Operación y de Ingeniería• Controladores: Híbridos HC900 con fuente de alimentación y tarjetas I/O según diseño de cada caseta• Buses de Campo: para habilitación de protocolo TCP/IP en comunicación de Controladores • Enlaces y líneas de comunicación de FO (EBI + TCP/IP)

Características principales:• Alta disponibilidad del sistema: redundancia en los servidores• Reemplazo en caliente: posibilidad de hacer reparaciones en caliente, sin desenergizar• Utilización de redes y protocolos de comunicación estándar: bus de comunicaciones sobre TCP/IP• Capacidad de Mantenimiento y monitorización remota: reducción de tiempos de respuesta• Capacidades de integración con sistemas de seguridad: Incendios, accesos, perimetral, etc.• Capacidad de integración con CCTV digital.


Switch CISCO al Anillo de F.O. de WAN

Red WAN

Edificio CorporativoCentro de Control

Red EthernetServidor de Respaldo

Servidor Primario

Estación de Ingenieria

Estación de operación # 1

Switch

Switch CISCO de Anillo de F.O. de WAN

NODO (m)

Servidor de Video Estación de Operac. Seguridad

HC900I/O

NODO (n)

HC900I/O

Sens

ores

de ni

vel

Conta

ctos s

ecos

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Anali

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Anali

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Otro

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Dimensionamiento32 Estaciones remotas (RTU + HC900) en Edif. Ppal. y casetas17 sondas de nivel de agua ultrasónicas39 sondas de nivel de combustible 52 sensores de presencia de agua189 transductores42 relés auxiliares31 relés de asimetría220 contactos auxiliares para tableros de distribuciónLíneas de conductores multifilares

ProyectoDuración 26 semanasEsfuerzo (h/h) 7700 h/h

Fiabilidad 98%

S i s t e m a S C A D A E l p r o y e c t o e n g r a n d e s n ú m e r o s


Tramo 1Tramo 2Tramo 3Tramo 4Tramo 5

S i s t e m a S C A D A D e t a l l e d e I n s t a l a c i o n e s y F u n c i o n a m i e n t o

El esquema de distribución es jerárquico, si bien el acceso al detalle es mediante un sistema de doble entrada (jerarquía vs panel de alarmas)

Sistema general

Trafo y CondensadoresPunto de Cobro 3.1Punto de Cobro 3.2Punto de Cobro 3.3Punto de Cobro 3.4Planta Elevadora Gran Avenida Planta Elevadora Manuel RodríguezPlanta Elevadora Pedro Aguirre CerdáPlanta Elevadora Almirante LatorrePlanta Elevadora La Granja

Tramo 3

Nivel de CombustibleMarcha generadorPotencia salidaMarcha bomba 1Marcha bomba 2Marcha bomba 3Nivel agua en SentinaRelleno de combustibleMediciones eléctricasIluminaciónTemperaturaHumedadConexión/desconex de automáticos…

Planta Elevadora Almirante Latorre

Sistema Tramo Subsistema Dispositivo

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Pantalla general de Acceso al Sistema



Al ingresar a cada tramo se puede acceder a secciones de éste, cada una con sus propios esquemáticos. Las plantas elevadoras: controlan el nivel de agua de la sentina de un cierto punto. Los puntos de cobro: controlan el sistema de climatización de un gabinete de operación. Los switch gear: administran la alimentación desde la red.



TTA: (Tablero de Tranferencia automática) Su función es detectar la ausencia de energía en la Red eléctrica y encender el generador y cortar el paso normal del suministro de la red eléctrica. Manteniendo así el sistema energizado en caso de no disponer del servicio eléctrico por cualquier anomalía.

El Generador funciona solo si tiene combustible y puede operar en modo Automático ó Manual.Modo AutomáticoSi se cumplen las condiciones de la lógica del TTA, este manda a encender y apagar el generador para que funcionen las bombas de evacuación de aguas lluvia.Modo ManualLa operación se activa desde cualquier equipo con el nivel de seguridad adecuado.

El SCADA monitoriza el nivel de combustible del estanque del generador de forma que cuando se encuentra en su nivel mínimo, y además se encuentra el estanque de reserva con combustible, automáticamente inicia el trasvasije del combustible, hasta llenar el estanque del generador o si el estanque de reserva se queda sin combustible

La función de las bombas es mantener un nivel mínimo de agua en las sentinas para evitar inundaciones en los pasos bajo nivel de cada Tramo en la Autopista.Las bombas se pueden operar en modo Automático o Manual.El tiempo de ciclo de cada bomba y el nivel de activación se puede configurar desde el SCADA.La Sentina donde se acumulan las aguas lluvias cuenta con peras y sensores que indican en el sistema el nivel del agua acumulada expresada en porcentaje.Los estados que se pueden registrar para las bombas son apagadas, encendidas o en falla, además de poder encontrarse en modo automático o manual.El tiempo de funcionamiento de las Bombas se encuentra indicado en horas.



Desde determinadas instalaciones se puede monitorizar el estado de la iluminación en la vía expresa para una sección concreta.Se mide el consumo en cada una de las fases de la línea

En las casetas con generador electrógeno los analizadores PM710 proporcionan las medidas eléctricas en tiempo real a la salida del trafo de baja, lo que se monitoriza mediante el SCADA

El SCADA monitoriza la temperatura, humedad y perdida de carga en los circuitos de ventilación (saturación de filtros) de la sala técnica donde se ubican los sistemas electrónicos de Peaje.



El sistema supervisa el funcionamiento de SwitchGear , el trafo de 12/ 4.16 KV y el trafo de 4.16/0.4 KV con alarmas de desconexión. Cuando los equipos se desconectan se activan las alarmas. Se monitoriza en tiempo real, potencia activa y reactiva, tensión y puestas a tierra.

Mediante el SCADA se pueden conectar y desconectar a voluntad los SwitchGear en forma remota desde la estación de monitoreo.

De la celda de alta tension (12,6 KV) pasa al trafo con salida a 4,6 KV y de ahí a los SwitchGear.



Con los datos de estos informes de fallos y alarmas se realizan las programaciones de las tareas de mantenimiento y reparación en el terreno. Para ello el sistema permite aplicar diferentes filtros sobre la información global que proporciona y elaborar informes específicos por temas o requerimientos

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S i s t e m a S C A D A V i a b i l i d a d y B e n e f i c i o s

180200Acciones correctivas60250Acciones preventivas y mant. gral. 1845Revisión equipos

NA (Cámaras)90Supervisión en terreno45NAMantenimiento Scada45NAOperación

Inmediato3 horasDiagnostico de desconexión eléctrica1 pax monitorizando4 pax + 2 vehic en terrenoEn caso de lluviaEjemplos de

Tareas

1 h18 hArranques periódicos de g. electrógenos1 h45 hRevisión completa de los sistemas

½ h9 hRevisión de niveles de combustible para generadores

½ h6 hDesconexiones periódicas de SwitchGears

4545Coordinación y SupervisiónEsfuerzo35Nº Vehículos912Nº PersonasEquipo

Con SCADASin SCADA


Beneficios operativos:

Monitorización del estado de todos los equipos en tiempo realDisminución de tiempos de reacción frente a contingenciasLocalización exacta de averías y fallosDisminución de riesgos operativos. Aumento de la seguridad y fiabilidad delos equiposPermite implementar mecanismos de ahorro de energía (Doble Ballast con línea de control gobernada desde SCADA)Activación remota de acciones rutinarias de mantenimientoAutomatización y ejecución remota de tareas de diagnósticoAutomatización de alertas por cambios de repuestos y rellenos de combustible

S i s t e m a S C A D A V i a b i l i d a d y B e n e f i c i o s


Santiago, Noviembre 2006

G r a c i a s p o r s u A t e n c i ó n …

Pedro [email protected]

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