Per il Progetto di Espansione del Canale di Panama, L’Autorità del Canale di Panama richiedeva un sistema di controllo di processo affidabile, integrato e conforme al livello di sicurezza SIL 2. L’azienda italiana Leonardo, che ha progettato l’intero sistema di controllo, ha implementato il sistema sul DCS PlantPAx di Rockwell Automation.
L’obiettivo del progetto era garantire una gestione operativa 24/7, al fine di migliorare il tempo di ciclo delle navi e la reportistica finalizzata alla manutenzione ordinaria.
Il DCS PlantPAx con SIS e software di visualizzazione integrati ha fornito un sistema ridondante, scalabile conforme al livello di sicurezza SIL 2 che offre sicurezza e affidabilità nella gestione operativa del canale e riduce al minimo i fermi; una suite software per visualizzazione e production intelligence, che migliora la reportistica e fornisce dati operativi a supporto della manutenzione predittiva.
Il DCS moderno con SIS integrato ha aiutato il Canale di Panama a raggiungere una disponibilità del 99,6%, la Reportistica avanzata facilita ora la risoluzione dei problemi e riduce i fermi ed stato possibile ridurre del 6% la quantità di acqua utilizzata, raddoppiando la capacità di traffico del canale
Storia di un’impresa sempre in espansione
Il Canale di Panama con la sua inaugurazione avvenuta nell’agosto del 1914 ha dato inizio a una nuova era per le spedizioni e il commercio internazionali. La lunghezza del viaggio delle navi che transitano tra le coste est e ovest del Nord America si è infatti ridotta di circa 8.000 miglia nautiche a fronte di un passaggio di 50 miglia. Sebbene il canale continui a svolgere un ruolo vitale nel commercio internazionale, oggi il pesante volume di traffico e il design delle navi moderne hanno messo in seria difficoltà questa storica via d’acqua.
Durante il primo anno,1.000 navi hanno attraversato il Canale di Panama. Nel corso del tempo, il numero si è moltiplicato fino a raggiungere nel 2016 circa le 15.000 unità all’anno. Il canale è diventato sempre meno adeguato al traffico e alle dimensioni sempre maggiori delle navi moderne. Oggi, infatti, circa la metà delle navi porta-container del mondo sono troppo grandi per i due sistemi originali di chiuse.
Un terzo set di chiuse per assicurare un’attività 24/7
Nel 2007, l'Autorità del Canale di Panama (PCA) ha lanciato un Programma di Espansione finalizzato alla creazione di una nuova via di traffico lungo il Canale di Panama con la costruzione di un nuovo set di chiuse che ne avrebbe raddoppiato la capacità.
Dopo aver esaminato le proposte degli appaltatori, la PCA ha aggiudicato la progettazione e la realizzazione di questo terzo set di chiuse al Grupo Unidos por el Canal (GUPC SA), un consorzio globale formato da aziende provenienti da Spagna, Italia, Belgio e Panama. Il GUPC SA ha collaborato con la PCA per delineare i tre requisiti fondamentali del sistema di controllo che avrebbe gestito le nuove chiuse,24 ore su 24 per 365 giorni all'anno.
Innanzitutto, era indispensabile dotare il canale di un sistema conforme al livello di sicurezza SIL 2 per prevenire una serie di rischi potenziali come il blocco di una nave in una camera a secco, riempire eccessivamente una camera allagando gli edifici lungo le chiuse o drenare il lago Gatun, che funge da sorgente primaria di acqua dolce per l'area.
Senza un affidabile sistema integrato di sicurezza (SIS), il lago sarebbe completamente prosciugato nel giro di quattro giorni e potrebbero essere necessari fino a quattro anni per riempirlo nuovamente. La PCA aveva bisogno di un sistema che permettesse di attenuare questi rischi, garantisse un funzionamento continuo delle nuove chiuse e tutelasse il benessere del popolo panamense.
In secondo luogo, nella progettazione del sistema andavano tenuti in massima considerazione i tempi di chiusura e di ciclo. Con queste nuove chiuse la PCA intendeva massimizzare la produttività e minimizzare i tempi di ciclo di ogni singolo componente e, al tempo stesso, generare risparmio di acqua in presenza di un aumento del volume di traffico.
Infine la PCA voleva avere la possibilità di generare giornalmente dettagliati report di dati al fine di aiutare gli operatori a migliorare le operazioni di manutenzione ordinaria e poter prevedere potenziali problemi al sistema prima che questi potessero trasformarsi in fermi critici.
Controllo di processo e sicurezza delle chiuse
Il GUPC SA ha affidato la progettazione e la messa in opera del nuovo sistema di controllo alla divisione Sistemi per la Sicurezza e le Informazioni dell’azienda italiana Leonardo, una società high-tech globale e uno dei principali attori nei settori Aerospazio, Difesa e Sicurezza, leader nella progettazione e fornitura di sistemi di sicurezza e sicurezza di processo ad alta integrità. Leonardo ha implementato il sistema sul DCS PlantPAx di Rockwell Automation.
"Il passaggio sicuro e semplificato delle navi attraverso la terza serie di chiuse ha impatti finanziari e ambientali di vasta portata. Avevamo la necessità di un sistema integrato di controllo e di sicurezza di processo in grado di fornire una visibilità completa e una gestione operativa, efficiente e coerentedi tutti gli impianti delle chiuse", dichiara Giorgio Rinaldi, Engineering Manager Sistemi per la Sicurezza e le Informazioni di Leonardo. "Il sistema PlantPAx offre la funzionalità, la sicurezza e l'affidabilità richieste dalla PCA per questo progetto. Di fatto,i sistemi di chiuse originali utilizzano già la tecnologia Rockwell Automation e la scelta di impiegare per questa espansione hardware e software collaudati, ne ha reso più semplice l’impiego da parte degli operatori e contribuirà, a lungo termine, a ridurre i costi del ciclo di vita".
Il terzo set di chiuse è composto da due complessi di chiuse, uno sull'Oceano Atlantico e uno sull'Oceano Pacifico. Ciascun complesso dipende da due sale di controllo, situatenell'edificio principale di controllo e nell’edificio di controllo di backup. Entrambe le sale di controllo condividono la medesima funzionalità che consente di operare ininterrottamente.
Leonardo ha progettato l'intero sistema di controllo con infrastruttura completamente ridondante sia in termini di controllo di processo che di funzione meccanica sul campo. Ciò significa che in caso di guasto di un sistema o di un componente è immediatamente disponibile un backup per aiutare a superare il fermo del sistema.
L'intero sistema è basato su architetture di rete EtherNet /IP e ControlNet ridondanti al fine di consentire il trasferimento di dati fondamentali anche nelle situazioni di emergenza. Anche i processori, i server e le apparecchiature sul campo, compresi i gate e le valvole, sono ridondanti. In tutto il sistema integrato, ogni componente è progettato per ridurre al minimo l'interruzione del servizio e massimizzare l'affidabilità.
Il nuovo sistema include 20 interfacce operatore (HMI) per ogni complesso di chiuse, ciò permette agli operatori di gestire gli impianti delle chiuse, eseguire le chiusure e visualizzare i dati di tutte le strutture in tempo reale direttamente dal DCS.
Tutte le applicazioni HMI sono progettate per funzionare in modalità manuale, semiautomatica e completamente automatica. Come parte integrante del progetto, Leonardo ha creato una codifica standardizzata con 1.252 modalità e sequenze operative al fine di ottimizzare il passaggio di ogni tipo di nave.
Il DCS moderno information-enabled consente agli operatori di gestire, tracciare e mettere a disposizione informazioni sulle risorse, inclusi i cambiamenti nel programma, gli interventi dell'operatore e la diagnostica. Usando metriche specifiche, quali i livelli dell'acqua e il movimento, aiuta gli operatori a monitorare le attività giornaliere nei sistemi di chiuse. Aiuta inoltre a coordinare la manutenzione preventiva e identificare eventuali nuove esigenze di manutenzione.
Per le analisi a lungo termine e per migliorare i processi, lo storico del sistema utilizza 50.000 tag di dati per raccogliere e archiviare anni di dati di processo e di sicurezza. Questa analisi dettagliata offre agli operatori una visibilità a 360 gradi delle attività su tutti i sistemi, aiutandoli a garantire una funzionalità regolare e ad identificare le inefficienze.
Navigazione sicura
Il nuovo sistema ha fornito alla PCA le funzionalità la sicurezza e l'affidabilità necessarie per gestire il terzo set di chiuse agevolmente e ridurre al minimo le interruzioni.
Il sistema di controllo consente agli operatori di effettuare la supervisione dei movimenti delle navi con un il minimo intervento e di monitorare efficacemente tutti gli impianti delle chiuse. Inoltre, il sistema è conforme al livello SIL 2 che era stato richiesto.
"La soluzione Rockwell Automation è stata apprezzata per la sua affidabilità e per l’architettura aperta", afferma Rinaldi. "Il DCS PlantPAx si è dimostrato di facile programmazione, personalizzabile in base alle esigenze della PCA e interfacciabile con gli altri sistemi di controllo del canale. Inoltre, ha contribuito al raggiungimento di una disponibilità del 99,6%. "
Questo sistema moderno ha migliorato anche la visualizzazione sulla gestione operativa delle chiuse. La PCA ha un accesso remoto sicuro per raccogliere dati storici e in tempo reale secondo necessità. Gli operatori hanno anche una visione chiara di tutte le operazioni a supporto di una manutenzione predittiva e preventiva finalizzate alla drastica riduzione dei fermi delle apparecchiature o del sistema.
Anche il sistema ecosostenibile ha superato le aspettative per ciò che concerne l’uso e il risparmio di acqua. La progettazione di tre nuovi bacini di stoccaggio - i più grandi al mondo - ha permesso di raggiungere significativi risultati.
Il progetto ha permesso il riciclaggio del 60% dell'acqua utilizzata nelle chiuse e ha anche ridotto del 7% rispetto alle vecchie chiuse la quantità di acqua utilizzata - nonostante le nuove chiuse siano una volta e mezzo più grandi. In definitiva, le nuove chiuse hanno permesso di raddoppiare la capacità del canale e allo stesso tempo aumentare il riutilizzo dell'acqua garantendo un movimento del traffico del canale sicuro e rapido.
