En 2002, las devastadoras aguas de las inundaciones alcanzaron 370 de las 500 viviendas del municipio austríaco de Mitterkirchen im Machland. Desde la finalización de la presa de Machland en 2012, la región puede respirar un suspiro de alivio. (Fuente de la imagen: Municipality of Mitterkirchen)

La presa de Machland protege a las personas, las casas y los lugares históricos de la llanura de inundación de Machland de los efectos destructivos de la inundación del Danubio. Con cerca de 130 bombas totalmente automatizadas, compuertas y estaciones de suministro de energía conectadas en una red de anillo redundante que se extiende a lo largo de 36 kilómetros, el sistema es cualquier cosa menos estático y pasivo. De hecho, representa una de las mayores soluciones de automatización interconectada de Europa Central. El proyecto fue llevado a cabo por Electro & Electronic Landsteiner, una empresa de automatización con amplia experiencia en ingeniería ambiental, utilizando sistemas de B&R.

La presa Machland es todo menos estática y pasiva. Con una extensión de más de 36 kilómetros, comprende 100 compuertas y estaciones de bombeo, así como 24 estaciones que suministran electricidad y energía de emergencia. (Fuente de la imagen: P. Kemptner)

Ríos caudalosos donde debería haber calles y plazas. Barcos y helicópteros luchando por poner a salvo a los residentes atrapados. Desafortunadamente, estos son lugares muy familiares en la región austriaca de Machland. La cuenca del río Danubio entre las ciudades de Mauthausen y Grein debe su famosa fertilidad en gran parte a las frecuentes inundaciones. Los planes para la adopción de medidas más amplias de control de las inundaciones existían mucho antes de la devastadora inundación de 2002, a raíz de la cual aldeas enteras fueron arrasadas y reubicadas en terrenos más elevados.

Los planes originales se habían elaborado después de la inundación de 1991 - pero tuvieron que ser revisados fundamentalmente una década más tarde a la luz de las espantosas experiencias de la inundación de 2002. Terminada en 2012, la presa de Machland tiene una longitud total de más de 36 kilómetros, lo que la convierte en el proyecto de control de inundaciones más grande que Europa haya construido. Con un coste de casi 182 millones de euros, la histórica estructura protege ahora a unas 22.000 personas de futuras calamidades.

Totalmente automatizado y con alta disponibilidad

La presa Machland es todo menos estática y pasiva. Además de unos 29 kilómetros de diques de tierra, 7 kilómetros de muros de protección (algunos de ellos móviles) y un canal de inundación de casi 9 kilómetros de largo, hay también 32 estructuras de retención que pueden cerrarse a petición para llenar los huecos restantes. Las 72 estaciones de bombeo del sistema contienen 248 bombas capaces de mover un total de 50.000 litros de agua por segundo desde el área circundante hasta los confines de los diques. La estructura se alimenta de 24 estaciones capaces de entregar hasta 8,8 megavatios de potencia. Normalmente funcionan como estaciones transformadoras, también están equipadas con generadores diésel para el caso de un corte de energía.

"En caso de emergencia, estos sistemas deben funcionar de forma totalmente automática con absoluta fiabilidad", dice Anton Wahlmüller, director general de la empresa operadora de la presa. "Por eso hemos estandarizado nuestras bombas y las hemos diseñado con un nivel de seguridad excepcional". También se impusieron requisitos exigentes a la tecnología de control del sistema.

Los ordenadores centrales redundantes de la sala de control central utilizan un controlador de E/S X20 separado para comunicarse con cada segmento del sistema. (Fuente de la imagen: P. Kemptner)

Proyecto de automatización monumental

Como todos los proyectos financiados públicamente, los contratos de la presa de Machland fueron licitados en toda la UE. El contrato de instrumentación y control de los ocho segmentos de la presa se adjudicó a Electro & Electronic Landsteiner como parte de una licitación conjunta de un grupo que también incluía empresas de ingeniería mecánica y de construcción de sistemas hidráulicos de acero. Empresa familiar fundada en Amstetten (Austria) en 1966, Landsteiner fabrica sistemas de distribución de energía y de control, así como conjuntos de conmutadores y aparatos de control con ensayo de tipo.

La empresa tiene décadas de experiencia en el equipamiento de sistemas industriales y ambientales con electrónica, instrumentación y controles, así como tecnología de control de procesos y sistemas HMI. Usando la tecnología más avanzada disponible, son pioneros en soluciones sofisticadas con máxima estabilidad operacional. "Aunque tenemos mucha experiencia en este campo, la presa de Machland fue un desafío único debido a su tamaño de cizalla", recuerda Franz Reisinger, que ha estado a cargo del control de máquinas y procesos en Landsteiner durante 15 años. "Con los segmentos del sistema abarcando casi 40 kilómetros, es el mayor proyecto de automatización en los 50 años de historia de nuestra compañía."

Cada una de las 120 estaciones, conectadas en una red de anillo redundante, es controlada por un PLC remoto de la serie X20 de B&R con aproximadamente 100 canales de E/S. Localmente, los terminales Power Panel 45 se emplean para la monitorización y el control. (Fuente de la imagen: P. Kemptner)

Inteligencia redundante y distribuida

La sala de control central se encuentra en la sede de la empresa operadora de la presa en la capital del distrito de Perg. Desde aquí, cada segmento del sistema tiene una conexión VPN segura y redundante a la red de telecomunicaciones. En caso de que ambas líneas fallen, también pueden cambiar a una conexión inalámbrica. Las estaciones individuales dentro de cada segmento están interconectadas por fibra óptica.

Los controladores a lo largo de la presa se comunican con los controladores correspondientes en la sala de control central. Se encargan del intercambio de datos entre los segmentos individuales y los dos servidores redundantes de la computadora maestra. En total, la solución de control activo de inundaciones de Machland es un sistema único que comprende cerca de 130 controladores conectados en una red en anillo redundante y resistente.

Todos los datos convergen en el sistema de control maestro. Para apoyar el mantenimiento, la documentación de todos los componentes de B&R se mantiene allí en forma digital. También es posible ver cualquiera de las terminales locales del HMI en las estaciones individuales. (Fuente de la imagen: Landsteiner)

Tecnología de control distribuido probada

Las estaciones de control local tienen sus propios desafíos que dominar. Más de 100 canales de E/S supervisan y comparan las mediciones de los sensores redundantes. Estos sensores miden el nivel de agua del Danubio y sus afluentes, las posiciones de las compuertas de las esclusas, el estado de las bombas, así como las señales de alarma y las reservas de combustible de los generadores de emergencia. También controlan varias pantallas. Un poderoso bucle de control de nivel también funciona en los controladores locales. Los instrumentos de medición de la potencia en cada estación y los accionamientos de las bombas y compuertas se conectan a través de PROFIBUS, mientras que la comunicación con el nivel de supervisión se realiza a través de TCP/IP.

El hardware de control se monta directamente en cada compuerta, bomba o estación de suministro de energía - algunos de estos tienen sus propios edificios, mientras que otros requieren gabinetes de control al aire libre. Los criterios clave de selección de los componentes del sistema incluían un diseño compacto y robusto, y - considerando la posible necesidad de operarlos con un generador de emergencia - un bajo consumo de energía. Los especialistas en automatización de B&R proporcionaron PLC y módulos de E/S de su serie compacta X20 para el control distribuido, así como terminales Power Panel 45 con pantallas táctiles de 5,7" para la monitorización y el funcionamiento local.

Tecnología avanzada y el servicio técnico adecuado

Durante muchos años, Landsteiner ha confiado exclusivamente en B&R para sus sistemas y componentes de automatización. "El versátil sistema X20 no sólo es muy compacto y extremadamente robusto, sino que también tiene una relación precio/rendimiento casi insuperable", explica Reisinger. "Su entorno de Automation Studio reúne todas las herramientas que necesitamos para desarrollar y probar la solución completa - controles, HMI, comunicación, todo - como una sola unidad integrada."

La compañía operadora de la presa, MDB Machland-Damm Betriebs GmbH, también enfatiza otras cualidades de la solución B&R. "Necesitamos que este sistema funcione de forma fiable durante muchas décadas", dice Wahlmüller, "por lo que es importante que podamos confiar en la disponibilidad a largo plazo de los dispositivos y componentes de B&R, así como su famoso soporte local".

Automatización a prueba de futuro

Para asegurar que no haya sorpresas desagradables al mantener o ampliar una aplicación, B&R ofrece un grado de compatibilidad sin precedentes. "No tienes que preocuparte de en qué CPU se va a ejecutar el programa mientras te desarrollas", se alegra Reisinger. "Y la pregunta de qué canales se usarán para la comunicación no necesita ser respondida durante la programación - es simplemente una cuestión de configurar el respectivo controlador de bus." En cooperación con B&R, Landsteiner creó un programa único que contiene todas las funciones técnicas de las estaciones de bombeo y compuertas. Los controladores simplemente recuperan automáticamente los parámetros específicos de la estación que necesitan.

Las funciones nuevas o modificadas se programan y prueban en Landsteiner y luego se envían al sistema de control de inundaciones mediante transmisión de datos a distancia. La capacidad de desarrollar módulos de programas autónomos permite que las modificaciones se integren sin ninguna interrupción. Pueden añadirse al sistema existente sin tener que revalidar todos los demás componentes.

Todo el software para la presa de Machland, incluyendo todos los sistemas de control, HMI y comunicación, se desarrolla y prueba en Amstetten utilizando el entorno de ingeniería de Automation Studio y se entrega a su destino mediante transmisión remota de datos. La capacidad de desarrollar módulos de programas autónomos y añadirlos al sistema existente permite que las modificaciones se integren sin ninguna interrupción. Dado que el software puede ser fácilmente transferido a cualquier otro PLC de B&R, la presa Machland tiene asegurado un hardware de reemplazo adecuado a través de muchas generaciones de controladores.

"Necesitamos que este sistema funcione de forma fiable durante muchas décadas, por lo que es importante que podamos confiar en la disponibilidad a largo plazo de los dispositivos y componentes de B&R, así como su famoso soporte". Anton Wahlmüller, Director General, MDB Machland-Damm Betriebs GmbH

"El versátil sistema X20 no sólo es muy compacto y extremadamente robusto, sino que también tiene una inmejorable relación precio/rendimiento". Franz Reisinger, Jefe de Control de Maquinaria y Procesos, Landsteiner

Probado en la práctica

"Cuando los afluentes del Danubio empiezan a subir, también lo hace nuestra presión sanguínea", informa Wahlmüller. "Pero cuando volvieron a ocurrir graves inundaciones en 2013, el mayor sistema interconectado X20 del mundo proporcionó una impresionante demostración de que estaba más que a la altura de las circunstancias".

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