Diseño e implementación de planta didáctica para control de nivel, ujo y temperatura. 19 de abril de 2010

1.

Marco Teórico

1.1.

Lazos de control para las variables

Para los lazos de control debemos tener en cuenta las diferentes variables con las cuales se va a implementar la planta. Los lazos de control dependen en su mayoría. En los inicios de la era industrial, el control de los procesos se llevo a cabo mediante tanteos basados en la intuición y la experiencia acumulada. Mas tarde, el mercado exigió mayor calidad en las piezas fabricadas, lo que condujo al desarrollo de teorías para explicar el funcionamiento del proceso. Variable controlada: es el ujo, nivel, temp. presión, etc. del proceso que queremos controlar. (variable del proceso PV) Variable manipulada: es la presión (3-15 psi), corriente (4-20mA) (variable de control CV). Elem. Prim. de Med.: Son los medidores de campo, básculas, Med. de ujo, Med. de nivel. Elem. Final de Med.: válvulas, variadores de veloc., solenoides, etc. Rango: limites de medición de un instrumento o transmisor. Span: diferencia entre el max. y min. del rango del instrumento (casi siempre igual). Set-poit: es el valor al que tiene que llegar la variable del proceso.

1

1.2.

Tipos de control

Existen algunos tipos de control para procesos industriales, de los mas usados son: El control todo-nada (de dos posiciones): En este tipo de control, el elemento nal de control se mueve rápidamente entre una de dos posiciones jas a la otra, para un valor único de la variable controlada. El control de lazo abierto: En el control de lazo abierto, se puede identicar porque no tiene un elemento de medición en la salida del proceso. Por lo tanto no puede vericar si se llego al set-point que se quiere. (No tienen realimentación) Ejemplos: Lavadoras, tostador de pan, semáforos, dosicadores, LDC, hornos de microondas, etc. El control de lazo cerrado (PID): Este tipo de control, incluye dentro de sus elementos al medidor de la variable del proceso, para que su señal sea comparada con el set-poit. Se le llama control de lazo cerrado, porque el elemento primario de medición siempre esta viendo la variable del proceso y le indica al controlador las variaciones que esta teniendo este para que envíe la salida necesaria al elemento nal y así lleve al proceso a los valores deseados (set-point).

1.2.1.

Temperatura

1.2.2.

Nivel

1.2.3.

Presión

1.2.4.

Flujo

1.3.

Instrumentación

1.3.1.

Sensores

1.3.2.

Capacitivos

1.3.3.

Nivel

1.3.4.

Temperatura

1.3.5.

Presión

1.4.

Control

1.4.1.

PLC

1.4.2.

HMI

1.4.3.

Protocolos de comunicación

1.4.4.

SCADA

2

2.

Estado del Arte Para el desarrollo de este proyecto se deben tener en cuenta una serie plantas las cuales han venido siendo

diseñadas en diversas partes, así como las que ya existe para este n. Adicionalmente, dentro de los grupos de investigación de la universidad ya existen estos tipos de plantas las cuales presentan procesos predeterminados para alguna variable especíca. La idea está enfocada en dar el primer paso para la implementación, instrumentación y montaje de una planta de características especiales con el n de crear un proyecto que pueda ser la base para el mejoramiento de la misma dentro de un grupo de investigación para así evolucionar con esta o con otro tipo de plantas dentro del entorno universitario. Revisando en la red, se encuentran una gran cantidad de plantas dentro de ellas una planta muy interesante que esta implementada en el SENA, es una planta dedicada a la producción de biodiesel. En ella se simulan diversos procesos industriales, en dicha planta se manejan procesos industriales que son dirigidos y programados por los alumnos de manera presente o virtual lo cual hace muy atractivo su desempeño en el área de la educación generando conocimientos frescos y muy prácticos a los estudiantes en diferentes planos del saber. También encontramos empresas que se dedican a la fabricación de plantas didácticas para la medición y trabajo con diferentes variables. Hacen una planta especícamente para la medición o para la practica en laboratorio de un determinado elemento o de un determinado proceso. Lo cual hace mas amable el entorno entre la academia y la industria. Adicionalmente realiza un aporte en benecio de desarrollo tecnológico. Estas planta se especializan en un proceso o variable de trabajo y para ello implementan variados lazos y sistemas de control para dicha variable. A su vez empresas reconocidas en le mundo en materia de control y automatización tienen sus propia linea de equipo didáctico. Esto como medio de acercamiento y promoción de sus producto dentro de los futuros profecionales que tienen acceso a ellos. La d da en la actualidad posee algunas plantas para realizar simulaciones y equipos didácticos. En los laboratorios de industrial de la sede tecnológica encontramos un sistema automático llamado la HAS 200, que es un equipo basado en diferentes estaciones las cuales cumplen tareas especicas. En grupos de investigación han implementado y diseñado plantas para en control de uido en tanque tales como las existente en el grupo ORCA, de la sede a de la universidad Distrital Francisco Jose de Caldas que presenta una planta automatizada electrónicamente para la simulación de control de uidos y traspaso de tanque basados en control PID. Se encunetram muchos tipos de plantas para demosrar lazos de control o para comprobar de manera teorico practica la utilización de estos lazos de control.

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Referencias [1] nanoquimica:

Mini

plantas

piloto

y

didacticas

para

ingenieria

quimica.

http://ingqca.blogspot.com/2005/11/mini-plantas-piloto-y-didacticas-para.html. [2] nanoquimica: Plantas piloto didacticas. http://ingqca.blogspot.com/2008/01/plantas-piloto-didacticas.html. [3] Planta didactica de produccion de biodiesel en colombia. http://www.vidadigitalradio.com/planta-didacticabiodiesel/. [4] Procesos

y

ensenanza

:

Diseno,

fabricacion

e

instalacion

de

unidades

piloto

didacticas

-Pignat.

http://www.pignat.com/default.aspx?idwsgpage=7&idwsglangue=3. [5] 134.pdf. [6] Control de Temperatura-Electronica IV.pdf. [7] implementacion_de_un_sistema_modular_didactico.pdf. [8] ::: SMC : International training : HAS-200 :::. http://www.smctraining.com/has200.htm. [9] Almacenaje

de

uidos

en

plantas

de

procesos

http://www.textoscienticos.com/quimica/almacenaje. [10] Dispositivos de control de temperatura.pdf. [11] Home inicio. http://www.automationdirect.com/adc/Home/Home. [12] Scadas. http://www.automatas.org/redes/scadas.htm. [13]  SINCRON S.A.. http://www.sincron.com.co/catalogo6.htm. [14]  SINCRON S.A.. http://www.sincron.com.co/catalogo1.htm. [15] 98715300_2009.pdf.

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textos

cientÃcos.

Índice 1. Marco Teórico

1

1.1.

Lazos de control para las variables

1.2.

Tipos de control

1.3.

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1.2.1.

Temperatura

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1.2.2.

Nivel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1.2.3.

Presión

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1.2.4.

Flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

Instrumentación

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2

1.3.1.

Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

1.3.2.

Capacitivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1.3.3.

Nivel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

1.3.4.

Temperatura

1.3.5.

Presión

Control

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

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1.4.1.

PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1.4.2.

HMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1.4.3.

Protocolos de comunicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1.4.4.

SCADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2. Estado del Arte

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