“AUTOMATIZACION INDUSTRIAL Y SUS TEGNOLOGIAS”
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA U. CULHUACAN SEMINARIO DE TITULACION: “AUTOMATIZACION INDUSTRIAL Y SUS TEGNOLOGIAS” TESINA PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECANICO PRESENTA: MORENO HERNANDEZ ALFREDO TEMA: AUTOMATIZACION DEL SISTEMA DE EXTRACCION Y DISTRIBUCION DE AGUA DE DISTRIBUDORA REYMA S. A. DE C. V. MEXICO. D. F. SEPTIEMBRE DE 2009
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA
MECANICA Y ELECTRICA U. CULHUACAN
SEMINARIO DE TITULACION:
“AUTOMATIZACION INDUSTRIAL Y SUS
TEGNOLOGIAS”
TESINA
PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO MECANICO
PRESENTA:
MORENO HERNANDEZ ALFREDO
TEMA:
AUTOMATIZACION DEL SISTEMA DE EXTRACCION Y
DISTRIBUCION DE AGUA DE DISTRIBUDORA REYMA S.
A. DE C. V.
MEXICO. D. F. SEPTIEMBRE DE 2009
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD. CULHUACAN
TESINA
PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECANICO
DENOMINADO: “AUTOMATIZACION INDUSTRIAL Y SUS
TEGNOLOGIAS”.
DEBERA DESARROLLAR: MORENO HERNANDEZ ALFREDO
AUTOMATIZACION DEL SISTEMA DE EXTRACCION Y
DISTRIBUCION DE AGUA DE DISTRIBIDORA REYMA S.A.
INTRODUCCION.
En la tendencia de las industrias modernas en todo el mundo es
construir plantas más completas y más grandes y confiables, ahorrando tiempo y
dinero, la tendencia va a ir automatizando todos los procesos por medio de
herramientas y tecnologías resientes.
CAPITULADO.
1. Aguas Subterráneas
2. Elementos básicos para el diseño, cálculo de un equipo de bombeo y
obtención de información necesaria
3. Sistemas de control
4. Plc
5. Proyecto a analizar
México. D. F. a 25 de septiembre de 2009
_______________________ ________________________ ING. EZEQUIEL SANTILLAN LECHUGA ING. FERNANDO MORALES GARCIA DIRECTOR DEL SEMINARIO ASESOR
__________________________________________ ING. ARACELI LETICIA PERALTA MAGUEY
JEFE DE CARRERA DE INGENIERIA MACANICA
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AGRADECIMIENTO
Agradezco a la señora Abelina Hernández, porque me amo antes de nacer, ya que detrás, de cada lagrima, de cada sonrisa o de cada reto, te encuentro. El que me enseñaras a pescar, no solo me dieras el pescado. por tus sacrificios y desvelos. Gracias mama.
A mi familia por brindarme un gran apoyo,
en especial a Marco Antonio al no escatimar esfuerzos para poder sacarme adelante y demostrarme
que hay que trabajar todos los días para mejorar El presente y cambiar el mañana.
A mi gran inspiración al que de cada día me enseña algo, del cual para el vivo a mi hijo Jorge Alfredo, y a Beatriz una mujer excepcional por su comprensión Y apoyo.
A la ESIME culhuacan y a los profesores al que de ellos me brindaron conocimiento y herramientas para el trabajo y también para la vida. La técnica al servicio de la patria.
Gracias.
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CONTENIDO
Contenido……….………………...………………………………..4
Justificación………………………………..………………………6
Prologo………………………...…………………………………..7
Introducción………………………………………………………..8
Marco Referencial…………………………………………………9
CAPITULO I. Aguas Subterráneas………………………………..9
1.1. Acuíferos y niveles de presión………………………………...9
1.2. Estructura…………………………………………………….11
1.3. Recarga………………………………………………………12
1.4. Descarga……………………………………………………..14
CAPITULO II. Elementos básicos para el diseño, calculo de un
equipo de bombeo y obtención de información necesaria...……..….16
2.1. Calculo de la carga dinámica total…………………………...18
2.2. Diseño del cuerpo o ensamble de tazones…………………...18
2.3. Recorte del impulsor………………………………………....20
2.4. Calculo de potencia suministrada……………………………21
2.5. Diseño de columna del equipo……………………………….21
2.6. Transmisión………………………………………………….22
2.6.1. Transmisión en caso de lubricación de agua………………22
2.6.2. Transmisión en caso de lubricación de aceita…..………....24
2.7. Trasmisión motriz…………………………………………....25
2.8. Análisis de empuje axial………………………………….….26
2.9. Estiramiento……………………………………………….…26
CAPITULO. III. Sistemas de control…………………………..27
3.1. Introducción a la tecnología digital en el área de control…....28
3.2 Microcontroladores…………………………………………..30
3.3. Elementos y dispositivos de control y protección de
Motores eléctricos……………………………………………33
3.4. Controladores………………………………………………...33
3.5. Funciones de control…………………………………………34
3.6. Funciones de protección……………………………………..35
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3.7. Elementos que integran un sistema de control………………37
3.8. Interruptores………………………………………………….41
3.9. Elementos de protección……………………………………..43
CAPITULO IV. PLC…………………………………………….45
4.1. Introducción al plc………………………………………...…45
4.2. Antecedentes del Plc…………………………………………47
4.3. Evolución de los controles lógicos programables…………...47
4.4. Función de un controlador…………………………………...49
4.5. Conceptos básicos…………………………………………....50
4.6. Estructura de un plc………………………………………….58
4.7. Tipos existentes……………………………………………...63
4.8. Lenguajes de programación………………………………….64
CAPITULO VI. PROYECTO A ANALIZAR…………….…...66
5.1. Solución del problema……………………………………….67
5.2. Desarrollo del proyecto……………………………………...67
5.4. Método……………………………………………………….69
5.6. Descripción del programa de PLC…………………………...81
5.5. Presupuesto…………………………………………………..83
CONCLUSION…………………………………………………..84
BOBLIOGRAFIA………………………………………………..85
ANEXOS…………………………………………………………86
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JUSTIFICACION
Una de las principales necesidades para cualquier industria
es tener agua para poder abastecer sus necesidades de trabajo, en
esta planta la extracción y el suministro, se obtiene de pozos
propios, el cual su extracción y distribución es por accionamiento
manual, para poder abastecer las áreas y sistema contra incendios el
propósito de esta tesina es automatizar para poder ahorrar tiempo y
falta de agua.
Es muy cierto que el diseño representa una inversión, pero esto
traerá como consecuencia una asistencia menor del personal de
mantenimiento a reestablecer el sistema y eliminara las deficiencias
de agua al tener en ocasiones la falta de esta por descuidos
humanos.
También dará mayor tiempo al personal de mantenimiento para
poder hacer otras actividades al tener más tiempo disponible.
OBJETIVO GENERAL.
Terminar con la falta de agua, al no arrancar las bombas a
tiempo, así como mantener una presión constante al equipo contra
incendio, así como también ahorrar tiempo al personal de
mantenimiento y ser aprovechable para otras actividades.
OBJETIVO ESPECIFICO
Desarrollar un sistema mediante la automatización para
poder extraer el agua y abastecerla a los departamentos de
distribuidora REYMA. Para evitar que falte este vital liquido.
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PROLOGO
El objetivo primordial de esta tesina es satisfacer con las
necesidades de la planta de distribuidora REYMA con respecto a la
extracción y distribución de agua a sus procesos de trabajo.
Involucrando los conocimientos adquirios en el transcurso de la
carrera de ingenieria mecánica así como en el seminario de
automatización y sus tecnologías, con sus temas de control
eléctrico, hidráulica de potencia y programador lógico
programable.
Permita el diseño y cálculo de los dispositivos a usar para cumplir
con los propósitos de aplicación.
Con la ayuda del asesor y de los compañeros de trabajo se tiende a
cumplir con el proyecto de automatización.
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INTRODUCCION
En la tendencia de las industrias modernas en todo el mundo
es construir plantas más completas y más grandes y confiables,
ahorrando tiempo y dinero, la tendencia va a ir automatizando
todos los procesos por medio de herramientas y tecnologías
resientes. Se emplean elementos de conexión y control mediante
los cuales son operados de acuerdo a las funciones de trabajo. Los
cuales tienen elementos de mando como sensores que son fuente de
información y medio de conexión o desconexión, básicos; actúan
con la información de los elementos de mando como relevadores
que toman decisiones y proporcionan señales de salida además de
auxiliares; que realizan funciones específicas en el control. Entre
los elementos de control contamos con elementos como los;
contactores, relevador, temporizador, contadores de eventos y su
clasificación entre ellos. Elementos de proteccion; cumplen con la
función de proteger la carga, los dispositivos de control y la
instalación, contra valores peligrosos de corriente y voltaje
originados por sobrecarga, variaciones importantes de voltaje,
fallas de fase, corto circuito, etc.
Además de variadores de frecuencia; el ellos podemos
variar la frecuencia y la tensión simultáneamente y en proporción
una de otra, además de ser el único que energiza, protege y
permite la variación de la velocidad en el motor sin ningún
accesorio entre el motor y la carga, realmente confiables.
Basándose en su proceso de dos pasos; primero la corriente es
rectificada y convertida a corriente continua, después la invierte y
vuelve a entregar corriente alterna peo con diferente frecuencia y
voltaje.
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MARCO REFERENCIAL
I. AGUA SUBTERRÁNEA
El agua subterránea representa una fracción importante de la
masa de agua presente en cada momento en los continentes, con un
volumen mucho más importante que la masa de agua retenida en
lagos o circulante, y aunque menor al de los mayores glaciares, las
masas más extensas pueden alcanzar millones de Km. (como el
acuífero guaraní). El agua del subsuelo es un recurso importante,
pero de difícil gestión, por su sensibilidad a la contaminación y a la
sobreexplotación.
Acuífero cautivo: se encuentra encerrado entre dos capas
impermeables y solo recibe el agua de lluvia por una zona en la que
existen materiales permeables. A esta zona de recarga se le llama
zona de alimentación.
Es una creencia común que el agua subterránea llena
cavidades y circula por galerías. Sin embargo, no siempre es así,
pues puede encontrarse ocupando los intersticios (poros y grietas)
del suelo, del sustrato rocoso o del sedimento sin consolidar, los
cuales la contienen como una esponja. La única excepción
significativa, la ofrecen las rocas solubles como las calizas y los
yesos, susceptibles de sufrir el proceso llamado karstificación, en el
que el agua excava simas, cavernas y otras vías de circulación,
modelo que más se ajusta a la creencia popular.
1.1. ACUÍFEROS Y NIVELES DE PRESIÓN
El agua subterránea se encuentra normalmente empapando
materiales geológicos permeables que constituyen capas o
formaciones a los que se les denominan acuíferos.
Un acuífero es aquella área bajo la superficie de la tierra
donde el agua de la superficie percola y se almacena. A veces se
mueve lentamente al océano por flujos subterráneos. Una
formación acuífera viene definida por una base estanca (muro) y
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por un techo, que puede ser libre, semipermeable o impermeable;
por lo que son los continentes de las masas de agua subterránea.
Si se excava o perfora la tierra para conectar con un
acuífero, a través de pozos y/o galerías filtrantes se puede explotar
esta masa de agua para consumo humano, agrícola o industrial. La
capa freática es el acuífero subterráneo que se encuentra a poca
profundidad relativa y que tradicionalmente abastece los pozos de
agua potable. Es, obviamente, la capa más expuesta a la
contaminación procedente de la superficie.
En lugares alejados de ríos, lagos o mares, estos acuíferos
son a menudo la única fuente de agua disponible, especialmente en
extensas áreas como los desiertos de Atacama, Kalahari y Sahara.
A veces esta agua sale a la superficie por sí sola a través de
encharcamientos, manantiales, (oasis, en los desiertos), surgencias
manantiales, rezumes, aguas termales, o géiseres. La zona del
subsuelo en la que los huecos están llenos de agua se llama zona
saturada. El nivel superior de la zona freática a presión atmosférica,
se conoce como nivel freático. El nivel freático puede encontrarse a
muy diferentes profundidades, dependiendo de las circunstancias
geológicas y climáticas, desde sólo unos centímetros hasta decenas
de metros por debajo de la superficie. En la mayoría de los casos la
profundidad varía con las circunstancias meteorológicas de las que
depende la recarga de los acuíferos. El nivel freático no es
horizontal, a diferencia del nivel superior de los mares o lagos, sino
que es irregular, con pendiente monótonamente decreciente desde
el nivel fijo superior al nivel fijo inferior. Por encima de la zona
saturada, desde el nivel freático hasta la superficie, se encuentra la
zona no saturada o zona vadosa, en la que la circulación es
principalmente vertical, representada por la percolación, que es la
circulación movida por la gravedad, del agua de infiltración.
Cuando el nivel freático no se encuentra a la presión
atmosférica, sino que la supera, se dice que el acuífero no es libre,
sino cautivo o confinado; en este caso, cuando realizamos un pozo
o sondeo, el agua tiende a ascender traspasando el techo
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(semipermeable o impermeable) del acuífero. En estas únicas
condiciones, el nivel freático pasa a denominarse entonces nivel
piezométrico; el cual podría llegar hasta la superficie del terreno o
incluso superarla, provocando excepcionalmente lo que se conoce
como surgencia o pozo artesianos. Pero por lo general, la mayoría
de los pozos de acuíferos cautivos no son artesianos, sino que el
agua asciende por el pozo, sin llegar a la superficie; pero que es
ésta la explicación física a este fenómeno. Muy raras veces, los
niveles piezométricos pueden incluso descender dentro del pozo,
fenómeno que se explica, por la existencia de dos acuíferos: un
acuífero superior (confinado o no) pero a mayor presión, que
recarga el existente inferior, proceso singular que habríamos
provocado nosotros mismos, a través de la conexión hidráulica por
el pozo.
De este modo, la principal diferencia entre un nivel freático
y otro piezométrico, es que, mientras el primero es "real" y
prácticamente invariable (en función, principalmente, de la
pequeña variación barométrica del lugar), el piezométrico es
"virtual" y es función de la profundidad que alcancemos con la
perforación o excavación de un pozo o sondeo; ascendiendo, en un
sector de descarga (flujos subterráneos ascendentes); o
descendiendo, en un sector de recarga (flujos subterráneos
descendentes). También el nivel piezométrico puede ser
independiente de la profundidad, en ciertas áreas denominadas "de
tránsito" (flujos subterráneos horizontales).
1.2. ESTRUCTURA.
Un acuífero es un terreno rocoso permeable dispuesto bajo
la superficie, en donde se acumula y por donde circula el agua
subterránea. En un acuífero "libre" se distinguen:
Una zona de saturación, que es la situada encima de la capa
impermeable, donde el agua rellena completamente los poros de las
rocas. El límite superior de esta zona, que lo separa de la zona
vadosa o de aireación, es el nivel freático y varía según las
circunstancias: descendiendo en épocas secas, cuando el acuífero
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no se recarga o lo hace a un ritmo más lento que su descarga; y
ascendiendo, en épocas húmedas.
Una zona de aireación o vadosa, es el espacio comprendido entre el
nivel freático y la superficie, donde no todos los poros están llenos
de agua.
Cuando la roca permeable donde se acumula el agua se
localiza entre dos capas impermeables, que puede tener forma de U
o no, vimos que era un acuífero cautivo o confinado. En este caso,
el agua se encuentra sometida a una presión mayor que la
atmosférica, y si se perfora la capa superior, fluye como un
surtidor, tipo pozo artesiano.
Por lo que, perforando el terreno hasta la zona de saturación es
como se obtiene un pozo ordinario, mientras que, como vimos, la
formación de un manantial surgente o pozo artesiano se produce en
un acuífero cautivo, cuando el nivel piezométrico "virtual" aflora
en la superficie y las aguas surgen al exterior.
1.3. RECARGA. El agua del suelo se renueva en general por procesos activos
de recarga desde la superficie. La renovación se produce
lentamente cuando la comparamos con la de los depósitos
superficiales, como los lagos, y los cursos de agua. El tiempo de
residencia (el periodo necesario para renovar por completo un
depósito a su tasa de renovación normal) es muy largo. En algunos
casos la renovación está interrumpida, por la impermeabilidad de
las formaciones geológicas superiores (acuitardos), o por
circunstancias climáticas sobrevenidas de aridez.
En ciertos casos se habla de acuíferos fósiles, estos son
bolsones de agua subterránea, formados en épocas geológicas
pasadas, y que, a causa de variaciones climáticas ya no tienen
actualmente recarga.
El agua de las precipitaciones (lluvia, nieve,...) puede tener
distintos destinos una vez alcanza el suelo. Se reparte en tres
fracciones. Se llama escorrentía a la parte que se desliza por la
superficie del terreno, primero como arrollada difusa y luego como
agua encauzada, formando arroyos y ríos. Otra parte del agua se
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evapora desde las capas superficiales del suelo o pasa a la
atmósfera con la transpiración de los organismos, especialmente las
plantas; nos referimos a esta parte como evapotranspiración. Por
último, otra parte se infiltra en el terreno y pasa a ser agua
subterránea.
La proporción de infiltración respecto al total de las
precipitaciones depende de varios factores. La litología (la
naturaleza del material geológico que aflora e la superficie) influye
a través de su permeabilidad, la cual depende de la porosidad, del
diaclasamiento (agrietamiento) y de la mineralogía del sustrato. Por
ejemplo, los minerales arcillosos se hidratan fácilmente,
hinchándose siempre en algún grado, lo que da lugar a una
reducción de la porosidad que termina por hacer al sustrato
impermeable. Otro factor desfavorable para la infiltración es una
pendiente marcada. La presencia de vegetación densa influye de
forma compleja, porque reduce el agua que llega al suelo
(interceptación), pero extiende en el tiempo el efecto de las
precipitaciones, desprendiendo poco a poco el agua que moja el
follaje, reduciendo así la fracción de escorrentía y aumentando la
de infiltración. Otro efecto favorable de la vegetación tiene que ver
con las raíces, especialmente las raíces densas y superficiales de
muchas plantas herbáceas, y con la formación de suelo,
generalmente más permeable que la mayoría de las rocas frescas.
FIG. I. I. DIBUJO DE FLUJO DE AGUA SUBTERANEA
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La velocidad a la que el agua se mueve depende del
volumen de los intersticios (porosidad) y del grado de
intercomunicación entre ellos. Los dos principales parámetros de
que depende la permeabilidad. Los acuíferos suelen ser materiales
sedimentarios de grano relativamente grueso (gravas, arenas). Si
los poros son suficientemente amplios, una parte del agua circula
libremente a través de ellos impulsada por la gravedad, pero otra
queda fijada por las fuerzas de la capilaridad y otras motivadas por
interacciones entre ella y las moléculas minerales.
En algunas situaciones especiales se ha logrado la recarga
artificial de los acuíferos, pero este no es un procedimiento
generalizado, y no siempre es posible. Antes de poder plantearse la
conveniencia de proponer la recarga artificial de un acuífero es
necesario tener un conocimiento muy profundo y detallado de la
hidrogeología de la región donde se encuentra el acuífero en
cuestión por un lado y por otro disponer del volumen de agua
necesario para tal operación.
1.4. DESCARGA.
El agua subterránea mana de forma natural en distintas
clases de surgencias en las laderas y a veces en fondos del relieve,
siempre allí donde el nivel freático intercepta la superficie. Cuando
no hay surgencias naturales, al agua subterránea se puede acceder a
través de pozos, perforaciones que llegan hasta el acuífero y se
llenan parcialmente con el agua subterránea, siempre por debajo del
nivel freático, en el que provoca además una depresión local. El
agua se puede extraer por medio de bombas. El agua también se
desplaza a través del suelo, normalmente siguiendo una dirección
paralela a la del drenaje superficial, y esto resulta en una descarga
subterránea al mar que no es observada en la superficie, pero que
puede tener importancia en mantenimiento de los ecosistemas
marinos.
El flujo hipodérmico o "interflujo" es aquel que circula de modo
somero y rápido por ciertas formaciones permeables de escasa
profundidad, por lo general, ligada a alveos fluviales (acuíferos
subálveos); que proceden de una rápida infiltración, alta velocidad
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de transmisión (conductividad).Estos flujos suelen ir ligados al
propio flujo en el río, dándose a veces al río el nombre de cauce
intermitente, ya que lo que se observa en el río es que este tiene
tramos con agua y tramos secos.
Sobreexplotación [editar]
Los pozos se pueden secar si el nivel freático cae por debajo
de su profundidad inicial, lo que ocurre ocasionalmente en años de
sequía, y por las mismas razones pueden secar los manantiales. El
régimen de recarga puede alterarse por otras causas, como la
repoblación forestal, que favorece la infiltración frente a la
escorrentía, pero aún más favorece la evapotranspiración, o por la
extensión de pavimentos impermeables, como ocurre en zonas
urbanas e industriales.
El descenso del nivel freático medio se produce siempre hay una
extracción continuada de agua en el acuífero. Sin embargo este
descenso no significa que el acuífero esté sobreexplotado.
Normalmente lo que sucede es que el nivel freático busca una
nueva cota de equilibrio en que se estabiliza. La sobreexplotación
se produce cuando las extracciones totales de agua superan a la
recarga.
En algunas partes del mundo la ampliación de los regadíos y
de otras actividades que consumen agua se ha hecho a costa de
acuíferos cuya recarga es lenta o casi nula. Esto ha tenido algunas
consecuencias negativas como el secado de manantiales y zonas
húmedas o la intrusión salina en acuíferos costeros. En algunos
casos la sobreexplotación ha favorecido la intrusión de agua salina
por la proximidad de la costa, provocando la salinización del agua e
indirectamente la de los suelos agrícolas.
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II. ELEMENTOS BASICOS PARA EL DISEÑO Y
CÁLCULO DE UN EQUIPO DE BOMBEO Y OBTENCION
DE INFORMACION NECESARIA.
Lo primero con lo que debemos contar para poder realizar el
diseño de un sistema de bombeo son los siguientes datos:
Gasto, Nivel dinámico, Diámetro del ademe, Tipo de lubricación
que se desea, Tipo de impulsor (Semi-abierto ó Cerrado),
Velocidad de operación (R.P.M.), Gravedad especifica del agua a
bombear, Temperatura del agua a bombear, Altitud, Presión de
operación a la descarga de la bomba, Elevación topográfica.
FIG: II. I. PARTES BASICAS
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Gasto; Este se da en LTS/SEG y es la razón a la cual el volumen de
agua cruza la sección transversal del tubo en una unidad de tiempo.
Nivel dinámico; Es la distancia vertical desde el nivel de referencia
hasta la superficie del agua cuando se encuentra en operación el
equipo de bombeo.
Nivel estático; Es la distancia vertical desde el nivel de referencia
hasta la superficie del agua cuando se encuentra apagado el equipo
de bombeo.
Tipo de lubricación; Esto se refiere al tipo de lubricación para la
transmisión, puede ser agua ó aceite.
Tipo de impulsor Los tipos de impulsor pueden ser semi-abierto ó
cerrado.
Velocidad (RPM) Es el numero de R.P.M. que necesita la bomba
para cumplir las condiciones de diseño, las mas comunes son (1
760 RPM. o 3600 RPM). Estos datos nos los da el cliente, pero
nosotros podemos dar algunas sugerencias para que el sistema de
bombeo sea más eficiente.
Gravedad especifica; Se obtiene pesando un decímetro cúbico del
agua a bombear.
Altitud sobre el nivel del mar; Se debe conseguir si estamos
bombeando en un lugar de excesiva altitud pues puede afectar el
NPSH.
Presión de operación a la descarga de la bomba; Esta información
puede estar previamente definida por el cliente o bien la
calculamos.
Elevación topográfica; Es el desnivel topográfico desde el cabezal
de descarga hasta la descarga del agua.
Elevación; Es el nivel máximo al cual deseamos llevar el agua con
respecto al cabezal de descarga.
Fricciones en columna; Son las pérdidas de carga, generadas por el
rozamiento que existe entre las paredes del tubo debido a la
velocidad del agua que circula dentro del el y a la rugosidad.
Fricciones en conducción; Son las perdidas de carga, generadas por
el rozamiento que existe entre las paredes del tubo de descarga
debido a la velocidad del agua que circula dentro de el, así como en
los accesorios que existan en el trayecto de la descarga
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Datos que ya definimos, es indispensable analizar y
comprender, al menos los mencionados en la lista de arriba, y que
se obtienen de la siguiente manera:
Cuando se trata de un pozo nuevo, lo correcto es practicar
un aforo en dicho pozo, es decir determinar cuanta agua es capaz
de dar y a que profundidad, lo cual se logra con una bomba de
prueba diseñada para tal fin y un motor de combustión al que
podamos variar las revoluciones y experimentalmente tomamos los
datos que arroje dicho aforo, que es básicamente el gasto que nos
da el pozo a una determinada profundidad y a determinadas
revoluciones por minuto que gira la flecha de la bomba, En este.
Si se trata de un pozo que no es nuevo debemos tener los datos del
equipo anterior o aforo anterior. Si hablamos de una bomba para
uso industrial, un carcamo de rebombeo, o disponemos de toda el
agua que queramos, nos basaremos en el gasto deseado o de diseño.
2.1. CALCULO DE LA CARGA DINAMICA TOTAL (C.D.T.)
A continuación se procede a calcular la carga dinámica total
(CDT), esta la obtenemos de la siguiente manera.
CDT = Nivel dinámico + Elevación + Fricciones en columna +
Fricciones en descarga o conducción + presión de operación.
2.2 DISEÑO DEL CUERPO O ENSAMBLE DE TAZONES
Con el gasto de diseño, buscamos la curva de operación
(Anexo 1) que nos de mejor eficiencia, y tratando de quedar en el
lado izquierdo del punto de mejor eficiencia.
Debemos siempre, tomar en cuenta el diámetro del ademe, para así
poder localizar la curva de operación de acuerdo a la familia del
modelo de tazón que corresponde, tomando en cuenta el diámetro
máximo disponible.
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Calculo de la Carga por paso y no. de pasos En la curva de
operación seleccionada nos posicionamos en el gasto de diseño y
trazamos una línea vertical hasta tocar la curva de operación, de
mayor diámetro, obteniendo el porcentaje de eficiencia de ese
punto de operación, luego trazamos una línea horizontal en
dirección a la carga total, la cual nos va a dar el número de metros
que eleva un paso de dicho modelo de tazón-impulsor, y obtenemos
el No. de pasos dividiendo la CDT, entre la carga que nos da por
paso a la eficiencia del punto de operación, esa eficiencia sin
embargo no es la real a la que trabajara nuestra bomba, por lo que
hay que hacer algunas consideraciones al respecto.
La Eficiencia real es a la que va a trabajar realmente nuestra
bomba, hasta ahora solo tenemos el punto de eficiencia obtenido en
el inciso anterior, la cual es una eficiencia con tazón esmaltado y
con un numero de pasos tal, que no hay necesidad de corregir dicha
eficiencia.
Pero debemos analizar, los puntos de eficiencia que hay que
disminuir por no. de pasos y por no ser esmaltado, dato que
podemos ver en las tablas de la curva de operación.
La eficiencia de la curva de operación menos los puntos restados
nos dará la nueva eficiencia o eficiencia real.
Para saber cual es la carga real por paso obtengo un factor de
corrección el cual es la división de la eficiencia real entre la
eficiencia de la curva de operación, con este factor lo multiplico
por la carga por paso sin corregir, para obtener la carga real por
paso y de aquí obtenemos el no de pasos real.
También tenemos que hacer la corrección por concepto de
gravedad especifica, es decir que si la gravedad especifica del agua
es diferente a 1.0 tenemos que obtener un segundo factor de
corrección que es igual a la gravedad especifica del agua destilada
(1.0) entre la gravedad especifica del agua que se pretende
bombear.
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Lo anterior matemáticamente hablando será:
c.p.p.2 = F1 x F2 x c.p.p. 1 (ecn 2.1)
Donde F1 = (ef2/ef1) y F2 = (g1/g2)
c.p.p.2 = carga real o ajustada por paso.
ef2 = ef1 menos los puntos por tazón no esmaltado y menos los
puntos por los números de pasos de nuestra bomba.
ef1 = Es la eficiencia obtenida en las curvas de operación.
g1 = Gravedad especifica del agua destilada = 1.0
g2 = Gravedad especifica del agua que se pretende bombear.
c.p.p.1 = Carga por paso teórica obtenida en las curvas de
operación.
No. de pasos = CDT/(c.p.p.2) (el entero mayor de esta división)
2.3. RECORTE DEL IMPULSOR
Si la carga real por paso multiplicada por el no. de pasos es
muy diferente a la C.D.T. requerida, (esto es porque se toma el
entero mayor de la división), debemos corregirla y la manera de
hacerlo es mediante un recorte del diámetro del impulsor.
Es decir disminuir un poco el diámetro del impulsor para que
disminuya su carga por paso y la CDT sea más cercana a la que
requerimos realmente.
Para calcular el recorte de un impulsor debemos hacer un
proceso inverso o sea: partir primero de obtener la carga real por
paso, es decir la carga dinámica total dividida entre
El no de pasos obtenidos anteriormente (ecn 2.2), con esa carga
real por paso obtenemos la carga teórica por paso dividiendo la
carga real por paso entre los factores de corrección obtenidos en la
ecn 2.1. O sea:
Chp. = CDT/No de pasos
c.p.p1 = c.p.p2 / (F1 x F2).
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2.4. CALCULO DE LA POTENCIA CONSUMIDA
Siempre las curvas de operación nos muestran ciertos
diámetros típicos de operación de impulsor a ciertos diámetros
típicos, a medida que el impulsor tiene menor
Diámetro, la curva tiene menor carga a un determinado gasto. La
primera curva es la que corresponde al diámetro nominal del
impulsor, debemos ubicar o interpolar la curva en la que nuestro
impulsor operara, esto se logra ubicando de una manera relativa el
diámetro nuevo (determinado en la sección anterior), contra el
diámetro nominal en la curva de potencia.
Existe una curva de caballaje por paso (Tabla "A" anexo 2),
también de acuerdo al diámetro del impulsor, con la cual
obtenemos los caballos de potencia consumidos por el equipo, en la
parte inferior de la curva de operación del modelo seleccionado.
Estos caballos se obtienen, trazando una línea vertical del gasto en
dirección a la curva elegida, tomando en cuenta también el recorte
si lo hubo, de este punto trazamos una línea obtenemos los HP que
nos consume un paso de dicho modelo de tazón-impulsor.
Este valor lo multiplicamos por el no. de pasos obtenidos en la
sección anterior y obtendremos los hp totales consumidos por
nuestra bomba en cuestión.
Esta potencia obtenida es la potencia que requiere la bomba en la
flecha.
2.5. DISEÑO DE LA COLUMNA DEL EQUIPO
De acuerdo al gasto que nos solicitan, elegimos el diámetro
de tubo con la tabla No. 4, (Anexo 3).
El diámetro de tubo elegido debe acoplar con el tazón de descarga,
si no coincidieran, se hace un acoplamiento mixto checando con la
fabrica, ya que es una restricción que
Debemos tomar en cuenta.
La longitud de la rosca del tazón de descarga (C) lo encontramos en
la tabla No. 5 (Anexo 4).
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2.6. TRANSMISION
Aquí el único problema es calcular el diámetro de la flecha
de nuestra transmisión, y el diámetro a seleccionar va en relación a
los H.P. que va a consumir nuestra bomba.
La tabla No.7, (Anexo 5) nos indica los caballos de potencia
máximos que resiste una flecha a un determinado diámetro, estos
HP ya fueron calculados en el paso 3, lo único que debemos hacer
es escoger un diámetro que este dentro del rango de
Resistencia de la flecha.
En el caso de que nuestros Hp se encuentren muy cerca de los
valores que nos limitan el diámetro de nuestra flecha se recomienda
a criterio seleccionar el diámetro siguiente.
Se debe tener mucho cuidado al escoger nuestra transmisión ya que
es un elemento muy importante de nuestra bomba.
Para un diseño más preciso debemos tener en cuenta el empuje
axial en los tazones y el peso mismo de las flechas, para obtener los
kg de fuerza a los que esta sometida dicha
Flecha, y con la tabla 6 (ya analizada) obtenemos el caballaje
máximo que resiste la flecha involucrando también el material y
velocidad a la que gira. Dependiendo del tipo de lubricación, los
componentes y funcionamiento de la columna.
2.6.1. TRANSMISION EN CASO DE LUBRICACION AGUA
Nuestra flecha tiene una longitud 120.5 pulgadas (3.06
Mts), las cuales se unirán a otra flecha del mismo diámetro por
medio de un cople. Esta flecha tiene un metalizado donde deberán
trabajar las mariposas, estas mariposas o porta chumacera tienen en
su interior un buje o chumacera de hule cuya función es la de
lubricar con el agua misma a la flecha. La función de la mariposa
es la de estabilizar la flecha cuando gira y se encuentra esta.
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FIG. II. II. TRANSMISION LUBRICADA POR AGUA
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2.6.2. TRANSMISION EN CASO DE LUBRICACION
ACEITE.
Nuestra transmisión intermedia cuando es lubricación aceite
consta de una flecha cuya longitud es 3.05 MTS. Y se une por
medio de un cople a otra flecha. Cada transmisión o columna
interior, tiene dos chumaceras, dichas chumaceras tienen la función
de unir las cubiertas y lubricar las flechas. Las cubiertas tienen una
longitud de 1.52 MTS que es la mitad de una flecha y su función es
la de alojar a la flecha para que no este en contacto con el agua, y
pueda lubricarse con el aceite, que viene desde el gotero que esta
en el cabezal de descarga, y para que las chumaceras por medio de
las venas que se encuentran en su interior permitan ir lubricando
dicha flecha. Al mismo tiempo tiene una función de estabilización,
Evitando vibraciones que pudiera ocurrir. Entre las cubiertas y el
tubo de columna se colocan cada tres tramos de cubierta un
estabilizador, el cual es de neopreno y su función es la de
amortiguar los movimiento radiales de las cubiertas, al estar en
movimiento la flecha.
FIG. II. III. TRANSMISION LUBICADA POR ACEITE
25
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2.7. TRANSMISION MOTRIZ.
Nuestra transmisión motriz tiene una longitud de 3.05 mts.,
la cual tiene la particularidad que en un extremo de ella cuenta con
un cuerda acme, la cual nos permite ajustar el juego axial en los
impulsores por medio de la tuerca de ajuste, esta tuerca tiene en
cada una de sus caras un opresor para así evitar que se descalibre
nuestra bomba cuando ya esta perfectamente calibrada. En la
cuerda acme tiene la flecha por uno de sus lados un cuñero y una
cuña de arrastre, esta permite que el movimiento de motor se
trasmita a nuestra flecha. También cuenta con un metalizado que se
encuentra a la altura del estopero (cuando se trata de lubricación
agua) y por ultimo tiene un cople y un niple para unirse a nuestra
flecha intermedia. Cuando es lubricación aceite, se tiene una
cubierta superior que esta roscada en su exterior, y que sirve para
tensar la totalidad de la cubierta, por medio de una tuerca tensora
alojada en el cabezal de descarga.
FIG. II. IV. TIPOS DE TRASMISION.
26
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2.8. ANALISIS DE EMPUJE AXIAL Y JUEGO AXIAL
(ESTIRAMIENTO)
La flecha de la columna de la bomba (no la de los tazones),
experimenta un fenómeno de estiramiento, debido a que los
impulsores producen una reacción ó empuje hacia abajo, así como
por el efecto del peso mismo de la flecha de la columna,
Por lo cual debemos calcular este fenómeno, para por medio de la
tuerca de ajuste compensar dicho estiramiento y eliminar el peligro
de que dichos impulsores arrastren sobre el tazón así como para
que nuestros impulsores trabajen en el lugar óptimo de eficiencia.
Para poder sacar el estiramiento tenemos que observar la
Tabla No. 8 (ANEXO 6)
2.9. ESTIRAMIENTO
Este estiramiento. Depende de tres cosas básicamente.
a) El empuje hacia abajo ejercido por el impulsor al estar en
funcionamiento, el cual depende de la C.D.T., la geometría y el
peso del impulsor.
b) El largo de la flecha de la columna.
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III. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LOS SISTEMAS DE
CONTROL
Como todo proceso evolutivo, es casi imposible
comprender plenamente el estado actual y las tendencias futuras si
es que no se conoce su pasado.
Lo que hoy se está viviendo en el área de control de procesos
industriales es la consecuencia de la suma e interrelación de
distintos eventos que se fueron sucediendo de forma tal, que es
probable que nadie haya pensado, en su momento, que pudieran
tener vinculación.
Conocemos tiene su primer antecedente (al menos así quedó
registrado en la historia) en el Regulador de Watt, el famoso
sistema que controlaba la velocidad de una turbina a vapor en el
año1774. A partir de aquel regulador se desarrollaron innumerables
aplicaciones prácticas. En el plano teórico las primeras ideas
surgieron hacia 1870. A partir de la década de los 30 del presente
siglo recibieron un fuerte impulso; se hicieron importantes
experiencias y análisis. Como mencionamos, las industrias de
procesos continuos fueron las primeras en requerir mantener las
variables de proceso en un determinado rango a fin de lograr los
objetivos de diseño. Las primeras industrias realizaban el control de
las variables en forma manual a través de operadores que
visualizaban el estado del proceso a través de
indicadores ubicados en las cañerías y/o recipientes y equipos. El
operador conocía el valor deseado de la variable a controlar y en
función del error tomaba acciones correctivas sobre un elemento
final de control (generalmente una válvula) a fin de minimizarlo.
Esta descripción se ajusta en sus principios a lo que conocemos
como lazo cerrado de control o lazo realimentado. (Figura III. I).
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Figura III. I. Control de lazo retroalimentado.
3.1. INTRODUCCIÓN DE LA TECNOLOGÍA DIGITAL EN
EL ÁREA DE CONTROL AUTOMÁTICO
Las primeras grandes computadoras se utilizaron actuando
sobre controladores individuales en un modo conocido como
“Control de Valores Deseados” (Set Point Control – SPC) (Figura
2.). Los controladores electrónicos analógicos efectuaban el control
en la forma convencional siendo supervisados y ajustados sus
valores deseados por la computadora, en función de algoritmos de
optimización. La falla de la computadora no afectaba el control,
dejando el sistema con los últimos valores calculados. Un aspecto a
destacar fue que, a diferencia de las aplicaciones en los planos
administrativos y científicos, en el área de control se necesitó el
funcionamiento de las computadoras “en tiempo real”, es decir, que
el procesamiento debía de ser lo suficientemente rápido como para
poder resolver eventos y problemas que iban ocurriendo, en
instantes.
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FIG. III. II. Diagrama de control de valores deseados
Esta problemática era (y es) distinta a la de la mayoría de
las exigencias computacionales. Tal vez el cálculo en si no es
complejo, pero si lo es el procesamiento en forma recurrente y en
fracciones de segundo de algoritmos sobre cientos de variables (a
veces miles) que llegan desde el campo. A este procesamiento se
deben sumar las exigencias de otros periféricos (como son las
consolas de operación o las impresoras de eventos ya alarmas).
En paralelo con el desarrollo del SPC, surgió la idea de trasladar
todo el procesamiento de control hacia la computadora teniendo
como interfaz las tarjetas de entrada – salida que hacían la
conversión de las señales analógicas en digital (y viceversa) de y
hacia campo.
Los mayores inconvenientes de este modo de control
estaban en la falta de seguridad y continuidad operativa ante una
falla (no tan frecuenta) de la computadora: la falla abarcaba a toda
la planta deteniéndola o lo que era peor llevándola a un estado
impredecible y potencialmente peligroso.
Dos alternativas surgieron para resolver estos problemas:
• Una computadora redundante a la espera de la falla a la que en
ese
momento se le transfiera todo el control.
• Un panel con controladores e indicadores convencionales a los
que
en el momento de la falla le será transferido todo el control.
30
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Ambas alternativas presentaron problemas:
• La exigencia de tener el sistema de respaldo actualizado con los
últimos valores, tanto de campo, como los modificados por los
operadores en función del proceso. Esto requería una gran
capacidad de cómputo así como una conmutación muy segura (sin
saltos ni fallas).
• El problema del lenguaje de programación de las computadoras;
el personal de planta no conocía los métodos que estaban
reservados a personal especializado.
Estos problemas fueron importantes y dieron lugar a
complejos análisis y desarrollos para simplificar la programación,
como ser la configuración de las estrategias de control por medio
de bloques o el seguimiento de variables actualizándolas en
distintas unidades.
A través del desarrollo tecnológico y la reducción de costos
asociados al procesamiento computacional llegaron para ayudar a
los ingenieros de control, la aparición del microprocesador permitió
tener en un pequeño espacio una gran cantidad de procesamiento.
3.2. MICROCONTROLADORES
Definición
Es un circuito integrado que contiene todos los
componentes funcionales de una computadora. Su uso es exclusivo
para el control de un solo proceso, debido a esto, es usualmente
inducido dentro del proceso a gobernar. Es esta última
característica la que le da el nombre de “controlador incrustado”
(embedded controller). En otras palabras se trata de un computador
dedicado. El único programa residente en su memoria es aquel que
está dedicado a controlar una aplicación determinada. Una vez que
el microcontrolador es programado solo se dedicará a realizar la
tarea asignada. En la actualidad existen varias aplicaciones
comerciales que usan microcontroladores, como: la industria
automotriz, de computadoras, de electrodomésticos, aeronáutico,
espacial, etc.
31
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Según la empresa DATAQUEST se estima que existe un promedio
de 240 microcontroladores en cada hogar americano en el año
2001.
“En resumen podemos decir que un microcontrolador es un micro
computador de limitadas prestaciones, contenido en un solo
circuito integrado que una vez que es programado está destinado
para realizar una sola tarea.”
Diferencia entre microcontroladores y microprocesadores
Sabemos que un sistema basado en microprocesador es
prácticamente una Unidad Central de Proceso (UCP o CPU por sus
siglas en inglés) que contiene una Unidad de Control, que
interpreta las instrucciones y las líneas de datos a ejecutar.
El patillaje del microprocesador está compuesto por:
- Líneas de Buses (Control, Direcciones y Datos) mediante los
cuales el microprocesador se comunica con el exterior (Memoria,
Periféricos de E/S, etc.)
- Patillas de configuración de cristal
- Patillas de funciones específicas
Un esquema resumido lo podemos observar en la Figura. III. III.
Figura III. III.- Estructura de un sistema de microprocesador (sistema abierto).
La disponibilidad de los buses en el exterior permite que se configure a la
medida de la aplicación.
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De acuerdo a lo anterior expuesto tenemos las siguientes
definiciones:
• Un microprocesador es un sistema abierto con el que puede
construirse un computador con características particulares, con
solo la elección de los módulos necesarios para poder cumplir con
tales fines.
• Un microcontrolador es un sistema cerrado ya que tiene
características definidas e inexpandibles, teniéndose que adecuar
las características de este al proceso en el cual va a ser usado.
Figura. III. IV. El microcontrolador es un sistema cerrado, ya que todas sus
partes se encuentran en el interior y no pueden ser modificadas y al exterior solo
salen líneas para los periféricos.
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3.3. ELEMENTOS Y DISPOSITIVOS DE CONTROL Y
PROTECCIÓN DE MOTORES ELÉCTRICOS
En cualquier accionamiento de motores eléctricos se
emplean elementos de conexión y control, mediante los cuales son
operados de acuerdo a las funciones de trabajo. Es por esto que los
dispositivos de control son tan importantes como las máquinas
accionadas. Todo el servicio depende de su buen funcionamiento y
de la seguridad de su operación.
3.4. CONTROLADORES
Un sistema de control para motor eléctrico es un dispositivo
o conjuntos de estos, que gobiernan de manera predeterminada la
operación del motor y que además proporciona algún tipo de
protección que asegure su funcionamiento.
Para el proyecto selección e instalación de un controlador,
se deben considerar los siguientes aspectos:
a) Características del motor: potencia, tensión,
velocidad, factor de potencia, factor de servicio, etc.
b) Características de la carga: la inercia de la carga
accionada, par de arranque, velocidad de operación,
etc.
c) Características de la fuente de alimentación:
potencia eléctrica suministrada, regulación de la
tensión, sistemas de tierras, etc.
d) Condiciones de servicio: medio ambiente, forma de
montaje, etc.
Los controladores pueden ser muy sencillos o muy
complicados, desde arrancadores manuales, hasta centros de
control de motores, que controlen una gran cantidad de funciones
de varios motores.
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Todo controlador independientemente de su complejidad
debe cumplir con los siguientes requisitos:
a) Satisfacer las condiciones de control que se hayan
especificado.
b) Confiable.
c) De fácil vigilancia y acceso.
d) De calidad y económico.
3.5. FUNCIONES DE CONTROL
Arranque y parada
El primer requisito de un controlador es el acelerar y parar
al motor. Para esto se deben considerar las condiciones a que se
pueda sujetar el motor y la máquina a conectada.
Frecuencia del arranque y la parada
El ciclo de arranque de todos los controladores es vital en su
operación continua satisfactoria. Los interruptores magnéticos,
relevadores y contactares, pueden estropearse a si mismos por la
apertura y cierre repetida. Esta es una de las principales fallas en
dichos dispositivos, en los tableros de control. Los controladores y
accesorios de servicio pesado deben considerarse, definitivamente,
cuando la frecuencia del arranque es grande.
Arranque ligero o de servicio pesado
Algunos motores arrancan sin carga y otros lo hacen
fuertemente cargados. El arranque que los motores pueden causar
grandes perturbaciones en la línea de alimentación que afecta todo
el sistema de distribución eléctrica de una planta. Puede aun afectar
al sistema de la compañía eléctrica. Existen ciertas limitaciones
impuestas en el arranque de un motor, por las compañías
generadoras y las agencias de inspección eléctrica.
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Arranque rápido o lento
En algunas aplicaciones el arranque tiene que ser muy
rápido, es decir la carga se debe acelerar desde velocidad cero hasta
la velocidad plena en un periodo de tiempo muy corto, mientras
que en otras aplicaciones se requiere que el arranque sea lento, para
lo cual se debe seleccionar el control adecuado de velocidad.
Inversión de rotación.
La inversión de rotación es una operación continua en
muchos procesos y aplicaciones industriales, haciéndose necesario
el empleo de controladores que permitan realizarlo, tal es el caso de
los montacargas, elevadores, grúas viajeras, etc.
Control de velocidad.
Existen muchos procesos, sobre todo en las industrias
papeleras, y textiles en los que se hace indispensable un riguroso
control de la velocidad. Por ello se tiene necesidad de disponer de
controladores que, permitan mantener velocidades muy precisas, o
bien variarlas dentro de ciertos rangos ajustables.
3.6. FUNCIONES DE PROTECCION
Existen diversas contingencias a las que se pueden ver
sometidos los motores, entre las cuales se tienen:
Sobrecorrientes.
Las corrientes de corto circuito y fallas a tierra, no solo son
perjudiciales para los conductores de las máquinas, sino también
para los controladores que los gobiernan. Los fusibles instalados en
la envolvente del medio de desconexión y los interruptores
termomagnéticos, son utilizados entre otros como medio de
protección en caso de ocurrir esta falla.
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Sobrecargas
Bajo cualquier condición de sobrecarga, un motor toma una
corriente excesiva, cuyo efecto es una elevación de temperatura
dañina para el aislamiento de los devanados.
Las sobrecargas pueden ser de origen eléctrico o mecánico. Se
presentan sobrecargas de origen eléctrico cuando al motor de 3
fases solo le llegan 2 o cuando la tensión de línea es inferir a la
nominal. Por otro lado la carga accionada por el motor puede hacer
que este pierda su velocidad o que alcance lentamente la de
régimen. Los relevadores contra sobrecargas, funcionan para evitar
corrientes y calentamientos que puedan deteriorar los aislamientos
del motor.
Inversión de fase.
Los relevadores de inversión de fase protegen a los motores,
las máquinas accionadas y al personal contra los riesgos que se
presentan al cambiar de manera imprevista el sentido de giro.
Inversión de corriente.
En los motores de corriente continua al cambiar la polaridad
o sentido de la corriente se invierte el sentido de giro por lo que se
deben proteger con relevadores para evitar que esto suceda.
Sobrevelocidades.
En industrias como la papelera, textil y de impresión, una
sobrevelocidad del motor puede ocasionar graves daños, sobre todo
al producto, para evitar esto se debe selecciona la protección
adecuada.
Campo abierto.
Existen relevadores de campo para proteger a motores de
c.c. y síncronos por la pérdida de la excitación, que origina en los
primeros sobrevelocidades peligrosas y en los segundos, la perdida
del sincronismo
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3.7. ELEMENTOS QUE INTEGRAN UN SISTEMA DE
CONTROL
Un sistema de control electrico puede estar integrado por una
variedad de dispositivos, de acuerdo al grado de complejidad del mismo.
La figura VI. I muestra un diagrama de bloques de este sistema.
Fig. IV. I Diagrama de bloques que conforman un sistema de control.
Elementos de un sistema de control electrico
FUNCION ELEMENTOS USO
Mando Estación de botones, interruptores de presión, de límite, de flotador, termostatos,
etc.
Sensor o fuente de información, medio de conexión o desconexión
Básicos Relevadores, transistores, válvulas
hidráulicas y neumáticas, temporizadores, etc.
Actúan con la información de los
elementos de mando. Toman decisiones y proporcionan señales
adecuadas de salida.
Salida Contactores electromagnéticos y electrónicos, solenoides, etc.
Amplifican la información básica al nivel deseado de potencia
Auxiliares Reóstatos, reactores, transformadores,
luces piloto, alarmas, dispositivos de
protección, etc.
Realizan funciones específicas en
el control.
Señalización, reducción de voltaje, etc.
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Elementos control
Contactores.
FIG. IV .II CUADRO DE TIPOS DE CONTACTORES
Proporciona potencia a una carga pero la señal que
gobierna puede ser por la acción directa del hombre o proveniente
de un sistema de control automático integrado con elementos
básicos.
El contactor se divide en tres partes fundamentales en lo
que a componentes eléctricos se refiere:
a) Contactos de potencia a través de los cuales se
alimenta al circuito de potencia.
b) Contactos auxiliares utilizados para el gobierno y
control del electroimán y de otros elementos del
circuito.
c) Electroimán, elemento electromecánico que acciona los
contactos de potencia y maniobra (auxiliares).
Funcionamiento. El funcionamiento del contactor se divide
en dos partes, en reposo y en trabajo:
39
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En reposo, la bobina del electroimán esta desenergizada.
En trabajo, la bobina del electroimán esta energizada y hace la
conmutación de los contactos de potencia y los auxiliares.
Relevadores.
Un relevador o relé es un interruptor de baja capacidad
accionado electromagnéticamente, en el caso de los mecánicos,
electrónicamente, en el caso de los de estado sólido,
desplazamiento, en el caso de los de mercurio. Sin importar el
principio en el que base su funcionamiento los relevadores
sirven para:
a) Controlar circuitos alejados del punto de trabajo.
b) Controlar un circuito de tensión o de potencia
relativamente elevadas, por medio de un circuito de baja
tensión y baja potencia.
c) Efectuar una variedad de operaciones de control que no son
posibles con interruptores ordinarios.
El que los circuitos controlados se cierren o abran cuando se
energiza la bobina del relevador, dependerá de la disposición y
conexión de los contactos del relevador.
El relevador se divide en tres partes fundamentales en lo que a
componentes eléctricos se refiere.
a) Bobina, la cual al ser energizada en las terminales de conexión
A1 y A2 acciona (conmuta) los juegos de contactos.
b) Juegos de contactos, normalmente pueden ser de dos o tres
polos, estos tienen dos o tres juegos de contactos normalmente
abierto NA y normalmente cerrado NC.
c) Terminales de conexión, son las termínale que se enchufaran
a la base donde se hacen las conexiones de la bobina y de los
contactos NA y NC.
Temporizadores.
Los temporizadores son dispositivos cuya función es
semejante a la de un relevador, solo que la operación de los
contactos esta en función de un cierto tiempo, algunos
temporizadores cuentan con contactos instantáneos, los cuales
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Actúan al momento de alimentar la bobina, estos dispositivos se
clasifican en dos tipos, de acuerdo a la respuesta de los contactos
temporizados al momento de alimentar energía a la bobina.
Los temporizadores normalmente funcionan de dos
maneras, con retardo de tiempo a bobina desenergizada y retardo
de tiempo a bobina energizada, es decir, cuando la bobina recibe la
corriente, se activa el temporizador y se inicia el conteo del tiempo,
después de transcurrido el tiempo programado los contactos
asociados al temporizador se cierran y se produce la salida.
Para lograr tiempos de retraso mayores que los que se pueden
obtener con un solo temporizador, se conectan entre sí varios
temporizadores, lo cual se conoce como conexión en cascada
(diagramas de escalera).
Por lo general los PLC solo tienen temporizadores de retraso a la
energización (activación), es decir, que se activan después de cierto
lapso de retraso.
Los siguientes diagramas muestran la conexión de uno, dos, tres o
más temporizadores para obtener lo que se conoce como diagramas
de escalera.
Contadores de eventos.
Los contadores se usan cuando se requiere contabilizar
las veces que se acciona un contacto o se repite un evento.
Por ejemplo, cuando los artículos que transporta una banda se
depositan en una caja y cuando el siguiente artículo se debe
depositar en otra caja. Entre las funciones del PLC están las
de conteo y disponen de los circuitos adecuados para tal fin.
Los contadores pueden ser regresivos o progresivos. Los regresivos
van disminuyendo el valor de su conteo, a partir de un valor
preestablecido, hasta llegar a cero; en este momento el contacto del
contador cambia de estado. En los contadores progresivos el conteo
aumenta hasta un valor predeterminado y al llegar a este el contacto
del contador cambia de estado.
La siguiente figura muestra un programa básico de conteo.
En un diagrama de escalera el contador se representa por un
rectángulo que abarca dos líneas. En una de ellas se encuentra la
señal de reinicio del contador, la otra es la línea de salida y el
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K10 indica que el contacto del contador cambiará su estado en el
décimo pulso. Cuando el contacto de la entra 1 se cierra por un
momento, se restablece el valor de calibración del contador.
El contador procede a contar el número de pulsos que produce la
apertura y cerrado del contacto de la entrada 2. Cuando este
conteo alcanza el valor preestablecido, en este caso 10, se cierra el
contacto del contador. La salida se enciende después de 10 pulsos
de la entrada 2. Si en algún momento del conteo el contacto de la
entrada 1 se cierra por un momento, el contador restablecerá el
conteo a 10. La secuencia de instrucciones depende de la notación
del fabricante.
3.8. INTERRUPTORES.
Para el control eléctrico existe una amplia gama de
interruptores, entre los más usados se encuentran los
interruptores de proximidad.
Existen diversas modalidades de interruptores que se activan por la
presencia de un objeto, y sirven como sensor de proximidad, cuya
salida corresponde al estado de encendido o de apagado.
Un micro-interruptor es un pequeño interruptor eléctrico que
requiere un contacto físico y una pequeña fuerza de acción para
cerrar los contactos. La siguiente figura muestra cómo se puede
activar el micro-interruptor.
FIG. IV. II muestra la configuración básica de un interruptor de
lengüeta el cual consta de dos contactos de un interruptor magnético
que están en un tubo de vidrio. Cuando un imán se aproxima al
interruptor, las lengüetas magnéticas se atraen y cierran los
contactos del interruptor.
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Interruptores electrónicos
Estos tienen uno o varios pares de contactos que se abren
o cierran en forma mecánica, con lo que se abren o cierran
circuitos eléctricos. Los interruptores mecánicos se especifican en
función de su cantidad de polos y tiros. Los polos son el número
de circuitos independientes que se operan en una sola acción de
conmutación y los tiros son el número de contactos individuales
para cada polo.
Interruptores de estado sólido.
Para realizar la conmutación electrónica de los circuitos se
utilizan diversos dispositivos de estado sólido. Entre estos
figuran los siguientes:
1. Diodos
2. Tiristores y triacs
3. Transistores bipolares
4. MOSFETs de potencia
Diodo.
Un diodo es un elemento direccional que permite el paso
de corriente sólo cuando su polarización es directa, es decir,
si el ánodo es positivo respecto del cátodo.
Tiristores y triacs.
El tiristor o rectificador controlado por silicio (SCR), es
un diodo con una compuerta que controla las condiciones en
las que se activa, las cuales dependen del voltaje de disparo, la
corriente que circula por el circuito y de la resistencia instalada.
El triac (tiristor bidireccional).
Es similar al tiristor y equivalente a un par de tiristores
conectados en forma inversa y en paralelo al mismo chip. El
triac se activa tanto en sentido directo como en sentido
inverso. Los triacs son un medio sencillo y más o menos barato
para controlar potencia con ca.
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Transistores bipolares.
Existen dos tipos de transistores bipolares el npn y el pnp.
En el transistor npn la corriente principal entra por el colector y sale
por el emisor y en la base se aplica una señal de control. En el
transistor pnp la corriente principal entra por el emisor y sale
por el colector y en la base se aplica una señal de control.
Mosfets.
Hay dos tipos de MOSFETs (transistores de efecto de campo
de semiconductor de óxido metálico) de canal n y de canal p. La
principal diferencia en el uso de un MOSFETs para conmutación y
un transistor bipolar para el mismo propósito es que no entra
comente a la compuerta para lograr dicho control. El voltaje de
compuerta es la señal controladora. Por lo tanto, los circuitos de
excitación se simplifican dado que no es necesario ocuparse de la
magnitud de la corriente. La siguiente figura muestra la
simbología de ambos interruptores.
3.9. ELEMENTOS DE PROTECCIÓN.
Existen diversas contingencias a las que se pueden ver
sometidos los motores eléctricos y que pueden dañar no sólo al
motor y al producto sino también al operador, por tal motivo los
motores para su correcta instalación deben contar con la
protección adecuada. Un controlador debe contar con los relés
de protección que requiera, a continuación se presenta un
diagrama de bloques de los relés de protección.
FIG. IV. III. CUADRO DE UN RELE DE PROTECCION
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Bloque de entrada, dispositivo por el cual se detectan
las señales perturbadoras.
Bloque de transformación. Dispositivo que convierte
las señales defectuosas (falla) en medibles.
Bloque de medida. Es el órgano encargado de medir los
errores y poner en funcionamiento el dispositivo de
protección.
Bloque se salida. Tiene por misión amplificar
la señal de medida y activar el órgano de
accionamiento para la desconexión.
Fuente de alimentación. Suministra la tensión de
trabajo.
Características de los relés de protección.
Deben ser rápidos en su respuesta, separando la
parte afectada del resto de la línea.
La seguridad de funcionamiento ha de ser mucho
mayor que la de cualquier línea o aparato que
proteja.
Debe ser insensible a cualquier sobrecarga y
sobretensión y muy sensible a que su
funcionamiento sea correcto para el valor mínimo de
perturbación.
Su funcionamiento debe ser tal que su respuesta se
producirá cualquiera que sea la intensidad de
cortocircuito y la naturaleza del accidente.
Tiene que desconectar de la red a la máquina
afectada por el defecto.
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IV. PLC
4.1 INTRODUCCIÓN
Las cada vez más cambiantes estructuras económicas de los
diferentes países, así como el crecimiento de las sociedades
capitalistas, han propiciado una competencia cerrada en la
producción de bienes y servicios. Una herramienta que ha marcado
la capacidad de competencia y el sustento de diferentes empresas
productoras, son los avances tecnológicos aplicados al
funcionamiento de las mismas.
Probablemente dentro de las empresas manufactureras de artículos,
es donde más notablemente se observa la presencia de los avances
tecnológicos como una manera de competitividad y presencia en el
mercado. Estos avances se ven reflejados en la aplicación de
procesos automáticos en la fabricación de sus productos.
Esta automatización constante y acelerada que se ha tendido, ha
provocado la evolución de muchos de sus elementos, componentes,
pero sin duda uno de los que han tenido más énfasis son lo
elementos que permiten el control de los automatismos y es aquí en
donde surgen los Controles Lógicos Programables o PLC´s, que
dan respuesta a variadas tareas de control de sistemas automáticos.
Sigla PLC significa “Programable Logic Controler” (en
inglés: Controlador Lógico Programable). Es un equipo
electrónico, utilizado para “controlar automáticamente”, a través de
secuencias lógicas, máquinas y equipos. Basan su funcionamiento
en las técnicas digitales con microprocesadores, empleando una
estructura similar a la de una computadora hogareña.
En principio, el PLC debería sustituir a un conjunto de relés
cableados adecuadamente para que cumplan una función
determinada. En forma general, podemos decir que un relé es un
electroimán que al ser alimentado en los extremos “a y b” empuja a
través de la armadura, a un contacto inversor; y lo fuerza a cambiar
de estado: es decir, el contacto “Normal Abierto” (NA) pasa a
cerrado y el “Normal Cerrado” (NC), pasa a ser abierto; cumple de
esta forma la función de inversión lógica de estado (función NOT)
y de multiplicación de cantidad de contactos, para tener suficientes
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contactos “libres” para “armar” las combinaciones Lógicas: AND
(serie), OR (paralelo), etcétera. En muchas ocasiones es preciso que
el PLC aguarde determinados momentos para que se ejecute un
proceso, es decir, se requier un temporizador. En procesos
industriales anteriores a la década del 70 un temporizador era un
elemento electromecánico que cambiaba el estado de un contacto
“libre de conexión interna” después de un tiempo de ser alimentado
eléctricamente; con el fin de proveer una señal de un retardo o
aguardar “un tiempo” en medio de un proceso. Generalmente se
implementaba mediante un motor, un electroimán de activación ó
embrague y un resorte que lo retornaba al origen al ser desexcitado;
produciendo de esta forma el reset.
Un Autómata Programable Industrial (API) o Controlador
Lógico Programable (PLC), es un equipo electrónico, programable y
diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial
o comercial, procesos secuenciales. Monitorea las entradas, toma
decisiones basadas en su programa y controla las salidas para
automatizar un proceso o máquina.
FIG. V. I. SALIDAS DE PLC
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4.2. ANTECEDENTES DE LOS PLCS
A mediados de la década de los 60 la empresa General
Motors, preocupada por los costos elevados que implicaban los
sistemas de control a base de relés decidió investigar en nuevas
tecnologías que se adaptara fácilmente a la tecnología reinante en
aquella época. El primer Autómata trabajaba con una memoria de
ferritas, fácilmente reprogramable, y superaba las exigencias de la
General Motors. No tardó en extenderse su empleo a otras
industrias. El Autómata se mostró particularmente adaptado al
control en las cadenas de montaje, es decir, en los procesos
secuenciales. Para facilitar su programación y mantenimiento por
parte del personal de planta, el lenguaje empleado era el de las
ecuaciones de Boole y posteriormente el esquema de contactos.
El Autómata Programable de uso industrial es un equipo
electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para
controlar, en tiempo real y en ambiente industrial, procesos
secuenciales. Hoy esta definición ha quedado “insuficiente” por la
evolución del producto, paralela al desarrollo de los
microprocesadores, extendiéndose sus aplicaciones al campo del
control de procesos que requieren operaciones de regulación,
cálculo, manipulación y transmisión de datos y hasta el control de
equipos electrónicos de consumo a través de Internet.
4.3. EVOLUCIÓN DE LOS CONTROLADORES LÓGICOS
PROGRAMABLES
Los primeros equipos aparecen en 1968, emplean memoria
de ferritas y un procesador cableado a base de circuitos integrados
para construir la Unidad Central. Su aplicación se centra en la
sustitución de maniobras de relés que controlan máquinas o
procesos secuenciales (líneas de montaje, cadenas de transporte,
almacenamiento de material, etc.).
A principios de los 70 se incorpora la tecnología del
microprocesador lo que permite aumentar sus prestaciones.
48
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Así se logra mayor interacción entre el hombre y la
máquina, aumentando los niveles de seguridad, se comienzan a
manipular datos y con ello es más fácil controlar procesos, se hizo
posible realizar operaciones aritméticas. La aplicación de los
primeros autómatas aumentó las prestaciones de la máquina ya que
con la capacidad de tratamiento numérico el autómata pudo
desarrollar acciones correctivas sin detener el funcionamiento del
proceso. En la segunda mitad de la década de los 70 se mejoran
considerablemente las prestaciones y el desarrollo de elementos
especializados.
Se consiguen diferentes prestaciones gracias al aumento de la
capacidad de memoria.
Los sistemas de transmisión inalámbrico posibilitaron el manejo de
entrada/salidas (E/S) remotas, tanto analógicas como numéricas, se
consiguieron mejoras en el lenguaje de programación
(instrucciones potentes), etc.
Sus aplicaciones se extienden al control de procesos, al poder
efectuar lazos de regulación trabajando con dispositivos de
instrumentación. En esta etapa, el autómata desarrolla el control
adaptativo sin intervención del operador. Otros campos de
aplicación son el posicionamiento mediante entradas lectoras para
codificadores y salidas de control de motores paso a paso, la
generación de informes de producción, el empleo de redes de
comunicación,
etc. En los 80 aparecen los microprocesadores comerciales a bajo
costo, el 6800 de Motorola o el Z80 de Intel (baluartes de la década
del 70) fueron rápidamente superados por prototipos industriales,
así aparecen los PICs, los COP, etc. Con el empleo de
microcontroladores de estas características se consiguieron PLCs
(autómatas) con las siguientes características:
- Alta velocidad de respuesta.
- Reducción de las dimensiones.
- Entradas y salidas inteligentes.
- Mayor capacidad de diagnósticos de funcionamiento.
- Mayor capacidad de almacenamiento de datos.
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- Mejoras en el lenguaje: instrucciones de bloque, instrucciones de
cálculo matemática con datos en notación de coma flotante.
- Lenguajes alternativos: Lenguaje de bloques funcionales,
lenguajes de diagrama de fases (GRAFCET), y lenguajes de alto
nivel (tipo BASIC).
Así han aparecido equipos pequeños y compactos que, junto
con la reducción de los precios, ha hecho que la aplicación se
extienda a todos los sectores industriales. Los fabricantes han
desarrollado familias de productos que comprenden equipos desde
10 entradas/salidas, hasta grandes controladores capaces de
gobernar hasta 10.000 E/S y memorias de 128kB. El campo de
aplicación cubre desde el mínimo nivel de automatización de una
secuencia de enclavamientos, hasta el control completo de un
proceso de producción continua.
4.4. CÓMO FUNCIONA UN CONTROLADOR
PROGRAMABLE
Con el tiempo, los PLCs han evolucionado para reducir los
problemas que causan las condiciones adversas que se presentan en
la industria, con el objeto de aumentar al máximo la fiabilidad del
controlador. Para ello, en el diseño y fabricación de un PLC de uso
industrial, se siguen entre otros los siguientes procedimientos:
- Se emplean componentes electrónicos confiables, aptos para uso
en la industria (no podría emplearse un CA555 común, por
ejemplo, dado que se dispararía sólo cada vez que existe una
interferencia producida por el encendido de una máquina de
potencia).
- Se proyectan los equipos para condiciones extremas de trabajo:
pruebas de interferencias, pruebas de acoplamiento electrostático,
verificación de funcionamiento bajo condiciones límites de
temperatura y humedad, etc.
- Se comprueban los componentes con simuladores virtuales y
computadoras.
- Se emplean métodos de montaje automatizados.
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- Se realiza la prueba controlada por computadora de todos los
subconjuntos funcionales y de los módulos.
- Se proyectan operaciones de autodiagnóstico.
- Una vez en funcionamiento, se debe realizar una comprobación
constante del sistema de entrada-salida de datos.
3.5. CONCEPTOS BÁSICOS
Control
Cuando escuchamos la palabra “control”, regularmente,
tendemos a pensar en ecuaciones matemáticas complejas, que
describen el funcionamiento de dispositivos electrónicos, sin tratar
de dislumbrar un concepto simple que nos permita definir a la
palabra “control” como algo cotidiano. Sin embargo, dicha palabra
se usa para describir muchas acciones de nuestra vida diaria y que
no tienen nada que ver con sistemas automatizados o algo por el
estilo. Comencemos a definir el significado de la palabra “control”
empleando un ejemplo muy simple y que quizás en cierto modo
parezca un poco burdo. Imaginemos una oficina en la cual
concurren un grupo de personas (empleados), para lograr un
objetivo. En esta oficina se realizan diferentes actividades como
escribir a máquina, enviar fax, llamar por teléfono etc. A estas
actividades, las llamaremos eventos, que a su vez forman parte de
un proceso y tienen parámetros, como la rapidez con que se llevan
a cabo o la cantidad de acciones. En esta oficina, existe un jefe, el
cual decide a cerca de los eventos, su orden y parámetros que
habrán de realizarse dentro del proceso, a fin de llegar al objetivo,
razón por la cual se dice que este jefe tiene el control de la oficina.
Como podemos observar el concepto de control esta relacionado
con la toma de decisiones, en este caso el jefe de la oficina, realiza
el control de la misma porque tiene la facultad de tomar decisiones.
Por esta razón podemos definir el control, como el poseer la toma
de decisiones a cerca de los eventos y parámetros de dichos
eventos, dentro de un proceso.
Pasando a otro ejemplo, imaginemos el proceso de conducir un
automóvil, en donde el conductor tiene el control del mismo,
51
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puesto que este decide a cerca de eventos como virar a la izquierda
o virar a la derecha, así como también a cerca de parámetros como
acelerar, frenar, etc.
Automatización
El término “Automatización”, se ha convertido en una
palabra de actualidad, aún cuando su aplicación se realiza
prácticamente desde que el hombre existe en la tierra. Definamos
pues el concepto de automatización. En nuestros días la
automatización, esta considerada una tecnología, que basada en la
técnica para la realización de un proceso y apoyada en otras
tecnologías como la mecánica, la electrónica o la computación,
crea los elementos necesarios para que un proceso se realice de
manera autónoma o sin la intervención del ser humano.
Ilustremos lo anterior por medio de un ejemplo: un operador
encargado de realizar el proceso de empaque de producto, a través
del tiempo y la experiencia, este operador ha desarrollado una
técnica para la realización de su trabajo, en esta técnica se basará la
automatización, para crear elementos como sistemas neumáticos,
mecánicos, etc. Que permitan el empaque del producto sin
depender del operador. Obviamente dentro de estos elementos se
encuentra aquel que tomará las decisiones, es decir el control.
Como comentábamos la automatización no es un concepto
nuevo y se ha venido aplicando desde hace mucho tiempo, y de
acuerdo con ello, está ha evolucionado y avanzado convirtiéndose
en complejos sistemas que hoy en día conocemos. A partir de esta
evolución surge una clasificación de la automatización fija
automatización programable y automatización flexible.
La automatización fija, esta considerada como aquella en la cual se
encuentran bien determinados los eventos que componen a un
proceso, así como el orden de los mismos y en donde un cambio
implica modificaciones mecánicas o eléctricas de mucha
complejidad, ejemplo de ello son las máquinas automáticas que
realizan procesos mediante una serie de mecanismos como árboles
de levas u otros mecanismos de sincronización, las máquinas que
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cuentan controles basados en relevadores o lógica cableada, los
sistemas de control neumático, entre otros.
Los cada vez mas exigentes mercados obligan a las
empresas manufactureras a tener mas versatilidad en sus procesos
de producción, por lo que los sistemas automáticos basados en
automatizaciones fijas, tienden ha ser sustituidos por aquellos que
permitan tener una reprogramación de los eventos y su orden
dentro de un proceso. Ejemplo de ellos son todos aquellos procesos
cuyo control esta basado en sistemas por PLC´S, o computadoras.
Sin embargo, los mercados continúan con sus altas exigencias, al
mismo tiempo que las crisis económicas recrudecen, es aquí en
donde surge una tercera clasificación de automatización, la
automatización flexible, en la cual el sistema no solo se puede
programar desde el punto de vista software sino ahora también lo
que corresponde al hardware, considerando con ello que los
sistemas no solo puedan cambiar los eventos o su orden dentro del
proceso sino que también puedan cambiar el proceso mismo. Un
ejemplo muy claro de lo anterior, puede verse en la industria
automotriz, en donde en años anteriores la producción de
automóviles se realizaba por “lotes” es decir se producía un cierto
número de unidades de un modelo, se realizaban los cambios
necesarios en la línea de producción para producir otro lote de
unidades de diferente modelo, lo que implica costos altos en el
cambio de la línea además de costos de stock. Por otra parte el
mercado exigente solicitaba mayor diversidad en las unidades
producidas, por esta razón se ven en la necesidad de utilizar
sistemas que permitan cambiar de forma automática la línea de
producción, logrando que en la misma línea se produzcan
diferentes modelos sin necesidad de intervenir en cambios físicos
por parte del personal, de esta manera se logra que el sistema
realice diferentes procesos.
SISTEMAS AUTOMATICOS
Componente de un sistema automático
Los componente de en un sistema automático, SE resumidos en la
figura 1
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FIG. V .II. LEMENTOS DE UN SISTEMA AUTOMATICO
En este esquema, se distinguen los elementos de trabajo,
cuya función es realizar las acciones del sistema, propiamente los
movimientos que en él ocurran. Estos elementos de trabajo,
requieren de energía para la realización de sus operaciones, sin
embargo esta energía tiene que dosificarse para obtener un mando
sobre el elemento de trabajo. Considerando lo anterior
ejemplifiquemos mediante un motor de corriente directa acoplado a
la transmisión de una banda. El motor de C.D. es propiamente el
elemento de trabajo que requiere de energía eléctrica para su
operación, sin embargo, al dosificar la energía por ejemplo en
voltaje, tendremos el mando sobre la velocidad del motor, al igual
que si invertimos su polaridad nos permitirá el mando sobre su
dirección de rotación, por lo que este manejador del motor (driver)
recibe el nombre de elemento de mando. Otro elemento más del
sistema, se encarga de tomar las decisiones a cerca de los eventos
del proceso y envía información a los elementos de mando para que
a su vez envíen energía a los elementos de trabajo. Este elemento
de control tratándose de un PLC, o un sistema basado en
computadoras, cuenta con la posibilidad de comunicación con el
usuario mediante una interfase hombre máquina. Finalmente a
manera de que el control tome las decisiones basado en
información de lo que ocurre en el sistema, los elementos de señal
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se encargan de recoger la información y retroalimentarla al
controlador.
Elementos de trabajo y mando
Los elementos de trabajo, al igual que los de mando se
clasifican en tres grupos, de acuerdo a la energía que utilizan para
su operación, estos son : Los neumáticos que emplean aire a
presión como fuente de energía, los hidráulicos cuya fuente de
energía es un líquido a presión y los eléctricos que emplean la
energía eléctrica para operar.
Para el caso de los neumáticos y también los hidráulicos,
pueden clasificarse en tres grandes grupos: los lineales, aquellos
cuyo movimiento se realiza en línea recta, los de giro limitado, que
giran una cierta cantidad de grados y los motores o giro continuo.
Los símbolos empleados para su descripción del sistema
son los mostrados en la figura 2
FIG. V. II. ELEMENTOS DE TRABAJO NEUMATICO
Los elementos de mando correspondientes a los elementos
de trabajo neumático o hidráulico, convencionales, se clasifican en
tres grupos: elementos de mando de dirección, que son válvulas
direccionales que permiten enviar fluido a un puerto u otro de los
elementos de trabajo cambiando don ello su sentido de trabajo. Los
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elementos de mando de velocidad, que son aquellos que restringen
o regulan el fluido de aire o líquido al elemento de trabajo
regulando con ello su velocidad y por último los elementos de
mando de fuerza quienes limitan o regulan la presión del fluido
para tener mando sobre la fuerza del elemento de trabajo. Los
símbolos empleados para su representación son ilustrados en la
figura V. III.
FIG.V. III. ELEMENTOS DE MANDO
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Vale la pena mencionar que cuando se emplean elementos
neumáticos o hidráulicos convencionales a sistemas automáticos
regularmente solo se conecta al controlador los elementos de
mando de dirección, permaneciendo los demás para un control
manual.
Para el caso de los elementos de trabajo eléctrico, estos se
clasifican de manera general en motores de corriente alterna que
operan por medio de corriente eléctrica alterna y emplean como
elementos de mando contactores, inversores o bien variadores de
frecuencia. Otro elemento de trabajo, son los motores de corriente
directa cuyos elementos de mando son sus manejadores (drivers)
que se encargan de regular parámetros de la corriente eléctrica
directa como voltaje, corriente, polaridad etc. Por último un grupo
mas que corresponde a los elementos de trabajo eléctricos, son los
motores especiales, como los elementos de mando drivers que
regulan voltaje, corriente frecuencia, etc.
Elementos de señal
Antes de hablar de los elementos de señal, es preciso
conocer a que se le conoce como señal cuando nos referimos a un
sistema automático y de que tipos pueden presentarse.
Regularmente pueden existir diferentes tipos de señal, de acuerdo a
su forma magnitud o variable que manejen. Principalmente
podemos reconocer aquellas que son discontinuas en el tiempo y
aquellas que permanecen continuas, las primeras consideradas
como señales digitales figura V. IV.
FIG.4. SEÑAL DIGITAL BINARIA.
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Permanecen presentes en periodos de tiempo por ejemplo la
señal mostrada solo cuenta con dos estados, uno de ellos cuando el
valor de su magnitud es cero, pudiendo permanecer este valor aun
cuando el tiempo transcurra. Para otro instante de tiempo el valor
de magnitud se convierte en uno, sin embargo, el paso del valor
cero al valor uno se realiza de manera intempestiva sin conservar
una continuidad o una función acorde con la variación de tiempo.
Estas señales se les conoce como señales digitales binarias dados
que únicamente poseen dos estados y son típicas de elementos de
señal utilizados para determinar estados absolutos en sistemas
automáticos, tal es el caso de sensores eléctricos, como limit swich,
sensores de proximidad como capacitivos, inductivos,
fotoeléctricos, etc. Y todos aquellos contenidos en el cuadro (FIG.
V. V)
FIG.V.V. CUADRO DE ELEMENTOS DE SEÑAL BINARIA.
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Otros tipos de señal, son aquellos que permanecen
continuas en el tiempo y que reciben también el nombre de señales
analógicas como la mostrada en la figura V. VI.
FIG. V. VI SEÑAL ANALOGA
Este tipo de señales responden a una función de
transferencia que las hace variar de manera continua al transcurrir
del tiempo y son típicas de instrumentos de medida de temperatura,
presión nivel, humedad, etc. Que tienen como función determinar
los valores de la variable en cualquier instante del tiempo.
4.6. ARQUITECTURA DE UN PLC.
Un autómata programable consiste básicamente en módulos
de entradas, una CPU, y módulos de salidas, además requiere de
una fuente de alimentación y una terminal de programación.
FIG. V. VII. PARTES DE UN PLC.
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Las partes que típicamente integran a un PLC son las siguientes:
- Unidad central de proceso
- Memoria permanente
- Memoria de usuario
- Módulo de entradas
- Módulo de salidas
- Interfase de comunicación serie
- Interfase de comunicación paralelo
- Fuente de alimentación
El esquema (FIG. V. III) muestra la arquitectura de un PLC de
forma general:
FIG. V. VIII. ARQUITECTUTA DE UN PLC.
CPU
Tomas las decisiones y ejecuta las instrucciones de control
basadas en las instrucciones del programa de la memoria.
La Unidad Central de Procesos es el auténtico cerebro del sistema.
Se encarga de recibir las órdenes del operario por medio de la
consola de programación y el módulo de entradas. Posteriormente,
las procesa para enviar respuestas al módulo de salidas. En su
memoria, se encuentra residente el programa destinado a controlar
el proceso.
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La Memoria
Dentro de la CPU disponemos de un área de memoria, la
cual posee “varias secciones” encargadas de distintas funciones.
Así tenemos:
Memoria del programa de usuario: aquí introduciremos el
programa que el PLC va a ejecutar cíclicamente.
Memoria de la tabla de datos: es la zona encargada de atribuir las
funciones específicas del programa. Se suele subdividir en zonas
según el tipo de datos (como marcas de memoria, temporizadores,
contadores, etc.).
Memoria del sistema: aquí se encuentra el programa en código de
máquina que monitoriza el sistema (programa del sistema o
firmware). Este programa es ejecutado directamente por el
microprocesador/microcontrolador que posea el PLC.
Memoria de almacenamiento: se trata de una memoria externa que
empleamos para almacenar el programa de usuario, y en ciertos
casos parte de la memoria de la tabla de datos. Suele ser de uno de
los siguientes tipos: EPROM, EEPROM, o FLASH.
Cada PLC divide su memoria de esta forma genérica, haciendo
subdivisiones específicas según el modelo y fabricante.
Modulo de entradas
El módulo de entradas en el PLC, tiene la función de
adecuar las señales recibidas en la entrada, a un nivel que el CPU
sea capaz de recibir, por ejemplo recibir entradas de 127 VCA y
convertirlas a 5VCD para que el procesador pueda recibirlo.
Los módulos de entrada, podemos clasificarlos de acuerdo
al tipo de señal que pueda recibir, así como el tratamiento de la
misma, de acuerdo con el cuadro (FIG. V.IX)
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FIG. V. IX. SEÑALES DE ENTRADA
Normalmente y de acuerdo con la configuración los PLC
pueden recibir solo señales digitales o una combinación de digitales
y analógicas al mismo tiempo. Para el caso de recibir señales
digitales, estas podrán llegar con diferente polaridad, podrán ser
positivas (PNP) del tipo Sinck ó negativas (NPN) del tipo Source,
cuando se trate de corriente directa o bien recibir señales de
corriente alterna. En estos casos el módulo de entrada, se limita a
transformar el nivel de la señal de entrada al nivel que maneja el
procesador en su bus de comunicación (regularmente 5VCD).
Cuando se trata de señales de tipo analógico, los módulos de
entrada son convertidores analógicos digitas (A/D) que convierten
el valor tomado de la señal analógica a un valor numérico, cuya
resolución depende del convertidor A/D usado. Las señales de
entrada analógica aceptados por la tarjeta, podrán ser en voltaje o
corriente con valores estandarizados mostrados en el cuadro FIG. 9.
conexiones de entrada, llagan al procesador mediante un
optoacoplamiento, es decir mediante la transmisión de la
información por medio de luz, para evitar que en caso de un corto
circuito o una descarga producida en el módulo de entradas, pueda
dañarse el CPU.
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Módulos de salidas
Los módulos de salidas, tienen una función similar a los
módulos de entradas, solo que aquí ellos se encargan de convertir
los valores o señales proporcionados por el procesador a los valores
aceptados por los elementos de mando a controlar. Cuando se trata
de salidas digitales, estas únicamente cierran un circuito eléctrico
entre una fuente de alimentación externa y el elemento de mando a
controlar, empero, este circuito puede cerrarse de forma eléctrica
por medio de un relevador electromagnético o bien en forma
electrónica por medio de elementos de estado sólido, como
transistores y rectificadores controlados de silicio (SCR) para el
caso de circuitos de corriente directa o mediante triacs para el caso
de los circuitos de corriente alterna. Las salidas analógicas, son
también convertidores digitales analógicos (D/A), que convierte un
valor numérico proporcionado por el procesador en un valor
analógico representado por una magnitud de corriente o voltaje con
los valores indicados en el cuadro (FIG.V.X).
FIG. V.X. CUADRO DE ENTRADAS.
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Al igual que las entradas, las salidas de los PLC´s se encuentran
optoacopladas para mayor protección del CPU.
Interfase de comunicación paralelo
La interfase de comunicación en paralelo, solo es empleada
para la comunicación del PLC principal o aquel que contiene el
procesador, con algunos PLC´s secundarios que solo cuentan con
las llamadas expansiones de entrada y salida.
La Fuente de Alimentación.
Es la encargada de convertir la tensión de la red, 220 o 110
VCA, a baja tensión de CC, normalmente 24 V. Siendo esta, la
tensión de trabajo en los circuitos electrónicos que forman parte del
autómata programable.
Se usa un Dispositivo de Programación para introducir las
instrucciones deseadas. Estas instrucciones especifican lo que debe
hacer el autómata según una entrada especifica.
La terminal o consola de programación es la que permite
comunicar al operario con el sistema. Las funciones básicas son las
siguientes:
• Transferencia y modificación de programas
• Verificación de la programación
• Información del funcionamiento de los procesos
Como consolas de programación pueden ser utilizadas las
construidas específicamente para el PLC, tipo calculadora o bien un
ordenador personal, PC, que soporte un “software” especialmente
diseñado para resolver los problemas de programación y control.
4.7. TIPOS DE SISTEMAS EXISTENTES.
En la actualidad existen diferentes empresas que
manufacturan controladores lógicos programables y que además
desarrollan el ambiente de programación para sus PLC´s en
particular. En la actualidad, los sistemas más conocidos y usados
son los siguientes:
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a. Allen Bradley
b. General Electric
c. Siemens
d. Koyo
e. Festo.
Todos estos sistemas mantienen el mismo concepto de
programación, lo que los diferencia entre sí, es la forma en que
direccionan cada uno de los dispositivos que usan en la
programación.
Respecto a su disposición externa, los autómatas pueden contener
varias de estas secciones en un mismo módulo o cada una de ellas
separadas por diferentes módulos. Así se pueden distinguir
autómatas Compactos y Modulares.
4.8. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN.
Anteriormente muchas de tareas de control se solucionaban
mediante relés o contactores. Esto con frecuencia se denominaba
control mediante lógica cableada. Se tenían que diseñar los
diagramas de circuito, especificar e instalar los componentes
eléctricos, y crear listas de cableado. Entonces los electricistas
debían cablear los componentes necesarios para realizar una tarea
específica. Si se cometía un error, los cables tenían que volver a
conectarse correctamente. Un cambio en su función o una
ampliación del sistema requería grandes cambios en los
componentes y su recableado.
Lo mismo, además de tareas más complejas, se puede hacer con un
PLC. El cableado entre dispositivos y los contactos entre relés se
hacen en el programa del autómata. Aunque todavía se requiere el
cableado para conectar los dispositivos de campo, éste es menos
intensivo. La modificación de la aplicación y la corrección de
errores son más fáciles de realizar. Es más fácil crear y cambiar un
programa en un autómata que cablear y recablear un circuito.
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Ventajas
• Menor tamaño físico que las soluciones de cableado.
• La realización de cambios es más fácil y más rápida.
• Menor consumo de energía.
• Rápida detección de fallas.
• Las aplicaciones pueden ser inmediatamente documentadas.
Desventajas:
• Costo inicial alto.
• No soportan ambientes con temperaturas muy elevadas.
Actualmente existen diversos lenguajes de programación de PLC’s,
entre los cuales se encuentran: AWL, KOP y FUP.
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´
V. PROYECTO A ANALIZAR
Esta automatización constante y acelerada que se ha
tendido, ha provocado la evolución de muchos de sus elementos,
componentes, pero sin duda uno de los que han tenido más énfasis
son lo elementos que permiten el control de los automatismos y es
aquí en donde aplicamos al PLC´s, que dan respuesta a variadas
tareas de control de sistemas automáticos.
El problema debido al desabasto de agua de agua, en los
diferentes departamentos de la planta, debido a que el
accionamiento es manual y el personal que realiza este
accionamiento es de mantenimiento, que tiene diferentes
actividades. Por tal motivo se tienen descuido y no se percan asta
que se tiene el desabasto de este vital liquido. y ala importante
actividad que es el accionamiento del equipo contra incendio que
en todo caso se tuviera un siniestro de ese tipo se pierde demasiado
tiempo en correr a prender el equipo, así como también la
necesidad de hacer el tiempo mas productivo del equipo de
mantenimiento, se procede a automatizar la extracción y suministro
de agua, de toda la planta. Se procede a elaborar el plan para le
instalación del mismo.
Objetivo general.
Terminar con la falta de agua, al no arrancar las bombas a
tiempo, así como mantener una presión constante al equipo contra
incendio, así como también ahorrar tiempo al personal de
mantenimiento y ser aprovechable para otras actividades.
Objetivo especifico
Desarrollar un sistema mediante la automatización para
poder extraer el agua y abastecerla a los departamentos de
distribuidora REYMA. Para evitar que falte este vital liquido.
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5.1. SOLUCION DEL PROBLEMA
Construiremos un plan para la resolución del proyecto. Conceptos
básicos.
Plan; Modelo sistemático, de una actuación pública o privada, que
se elabora anticipadamente para dirigirla y encauzarla.
Planificar; Plan general, metódicamente organizado y
frecuentemente de una gran amplitud, para obtener un objetivo
determinado.´
Proyecto; Conjunto de escritos, cálculos y dibujos que se hacen
para dar idea de cómo se ha de ser y lo que ha de costar una obra de
ingeniería.
5.2. DESARROLLO DEL PROYECTO
Propósito; Desarrollar e implementar un dispositivo, para reducir
tiempos, y suministro constante de agua en toda la planta.
Resultado Esperado; tener trabajando el dispositivo, con un PLC, y
tener, una reducción del tiempo al personal de mantenimiento,
como también terminar con el desabasto de agua
Funciones y actividades; Se proyecta junto con el jefe de
producción para la utilización del personal de mantenimiento, para
el cableado y la instalación de válvulas y sensores para dicho caso.
Junto con el jefe de turno diseñador del proyecto Alfredo Moreno.
Fechas y Tiempos; Se calcula que después de aceptado al proyecto,
junto con la colaboración de dos personas de mantenimiento se
espera realizarlo en dos semanas. Según el trabajo de tiempos.
Con la supervisión del jefe de producción y el encargado del
proyecto.
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5.3 METODOS.
Debido a que desde la instalación de la planta se trazaron y
distribuyeron las bombas con esto se trata de ajustar los sistemas
para lograr tener un sistema constante de agua.
Se describe las áreas y los equipos con los que se cuanta así
como también un plano de planta con los cuales se va a trabajar y
para poder establecer la forma de trabajo. Así como también en las
áreas en las que se va a trabajar
Definición de datos:
Numero de pozos.
1.- Pozo principal.
2.- Pozo secundario (En caso de mantenimiento del principal).
3.- Cisterna Principal. (Alimenta el sistema contra incendio,
cisterna de producción y de oficinas).
4.- Cisterna de Formado (Alimenta a todos los servicios de
producción).
5.- Cisterna de Shellers. (Alimenta el equipo de enfriamiento de
producción).
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1. Pozo principal
Una motor de
Marca; Fairbans-Morse
Serie; X2032213
Volts; 440
Corriente; 64 Amp.
RPM; 1800
Bomba;
Marca; Northington de México
Serie; Mx69-0313
Velocidad de la flecha vertical. 1450RPM
Cargo total dinámica; 67.36 mts.
Gasto; 17.5 lt/min
Cabezal de descarga; No-1606
Contactor y protección electromagnética; siemens. De 96 Amp.
Tipo de arranque. Tensión plena
Fotografía. 1. Pozo principal.
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2.- Pozo secundario.
Un motor de:
Marca; siemens
Tipo; ipm2326-yk35
Volts; 440.´
Corriente; 61 Amp.
Contactor y protección electromagnética; siemens. 95 Amp
Tipo de arranque. Tensión plena
Fotografía 2. Pozo secundario.
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3.- Cisterna principal.
Un motor; (Equipo contra incendio).
Marca; IEM
Tipo Vhhpo
Volts; 440.´
Corriente; 152 Amp.
RPM; 1775
Contactor y protección electromagnética; siemens. 228 Amp.
Tipo de arranque. Por auto transformador.
Fotografía. 3. Bomba del equipo contra incendio.
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Bomba de (soporte de presión).
Motor;
Maca; Weo México.
Serie; Moid-19902
Volts; 440
Corriente; 4.8 Amp.
Potencia; 2.2 Kw.
Contactor y protección electromagnética; siemens. 8 Amp.
Tipo de arranque. Tensión plena
Fotografía. 4. Bomba de Soporte de presión.
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Bomba de (Alimentación para Oficinas).
Motor;
Marca;
Siemens
Tipo; IRF3 253-2YC44
Volts; 220.
Corriente; 6 Amp.
Contactor y protección electromagnética; siemens. 9 Amp.
Tipo de arranque. Tensión plena
Fotografía. 5 Bomba de alimentación oficinas.
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Bomba de (que alimenta a la cisterna de formado)
Motor;
Marca IEM
Tipo; VFHTCOVE
Voltaje; 440
Corriente; 28 Amp.
RPM; 3480
Contactor y protección electromagnética; siemens. 45 Amp.
Tipo de arranque. Tensión plena
Fotografía. 6. cisterna que alimenta producción.
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4.- Cisterna de Formado
Motor;
Marca; Siemens.´
Tipo; IR A327-2KK34.
Volts; 440.
Corriente; 2.2 Amp.
RPM: 1775.
Contactor y protección electromagnética; siemens. 4 Amp.
Tipo de arranque. Tensión plena
Fotografía. 7. Bomba que alimenta Producción.
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5.- Cisterna de Shellers. (Alimenta el equipo de enfriamiento de
producción).
Motor;
Marca; Siemens.´
Tipo; IR A327-2KK34.
Volts; 440.
Corriente; 2.2 Amp.
RPM: 1775.
Contactor y protección electromagnética; siemens. 4 Amp.
Tipo de arranque. Tensión plena
Fotografía. 8. Bomba de alimentación de Shellers.
Condiciones para la operación.
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1.- Pozo principal.
- Alimenta a la cisterna principal del equipo contra incendio. Se
instala con una electro válvulas, una para la purgar al sistema antes
de arrancar, con un tiempo de un minuto, quien indica el
encendido y apagado de dicha bomba es un flotador en la cisterna
principal.
2.- Pozo secundario (En caso de mantenimiento del principal).
Este es una bomba mas pequeña se tiene para cuando se le
tenga que dar mantenimiento ala bomba principal, queda como
auxiliar y solo alimenta ala cisterna del equipo contra incendio. Su
accionamiento también lo define el flotador de la misma.
3.- Cisterna principal.
En esta es la encargada de abastecer al sistema contra
incendio teniendo una presión constante como mínimo de 6
Kg/cm2, la cual se mantiene con las dos bombas la principal que se
accionara cuando la presión baje de 6 y se apaga cuando la presión
alcance 12 Kg/cm2. Para mantener la presión y no tener la bomba
entre arranque y paro la cual se acciona cuando baje de 7Kg/cm2 y
Para en 8 Kg/cm2. El accionamiento lo da un presostato
previamente calibrado para dicho caso.
También se encuentra una bomba que alimenta al tinaco de
oficinas, el dispositivo que lo acciona es un flotador instalado en
el tinaco. Del cual alimenta a los departamentos de Traileros,
Oficinas y departamentos de gerencia como también vigilancia, y l
taller mecánico de unidades.
Así como una bomba que alimenta al la cisterna de producción que
su accionamiento lo define un flotador instalado en dicha cisterna.
4.- Cisterna de Formado
Es la cisterna que alimenta al tinaco que se encarga de los servicios
de los departamentos de extrusión y termo formado, así como
también las oficinas de producción y consultorio medico. El
accionamiento se rige por un flotador en dicho tinaco.
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5.- Cisterna de Shellers.
Esta es la que mantiene el nivel del equipo de enfriamiento, un
shellers, el cual por cualquier fuga, bajando el nivel esta abastece
dicho sistema el cuan esta se llena con el sistema de hidrantes por
medio de una electro válvula. Con un flotador. Que define el
sistema.
PLANO DE PLANTA
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Cuidados y detalles.
- Cuidar que en todo el proceso de instalación ningún departamento
se que de sin agua.
- Dar supervisión al personal sobre la instalación y cableado del
sistema.
- Cumplir con el proceso de tiempos establecido.
LUGAR DONDE SE APLICARA DICHO PROYECTO.
- DISTRIBUDORA REYMA S.A. DE C.V.
Ubicada en Calle; Plásticos No.100, Santa Clara Coatitla, Ecatepec
de Morelos, Estado de México.
PLANO DE HUBICACION
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Definición de entradas y salidas.
Entradas:
Señal de flotador de cisterna principal: F1
Señal de flotador de cisterna de tinaco de Oficinas: F5
Señal del presostato de bomba de soporte de presión de baja
presión: P3
Señal del presostato de bomba de soporte de presión de alta
presión: P4
Señal del presostato de bomba de equipo contra incendio de baja
presión: P1
Señal del presostato de bomba de equipo contra incendio de alta
presión: P2
Señal de flotador de cisterna de producción: F6
Señal de flotador de Tinaco de Producción: F2
Señal de flotador de cisterna de shellers: F3
Señal de flotador Shellers: F4
Salidas:
Bobina de electrovalvula de purga de bomba de pozo principal: Y8
Bobina de contactor de pozo principal: Y1
Bobina de contactor de bomba de soporte de presión: Y3
Bobina de contactor de bomba de equipo contra incendio: Y2
Bobina de contactor de bomba para oficinas: Y4
Bobina de contactor de bomba para Shellers: Y6
Bobina de contactor de bomba de tinaco de producción: Y5
Bobina de contactor de bomba para cisterna de oficinas: Y9
Bobina de electrovalvula de cisterna de shellers: Y10
Bobina de contactor de pozo: Y7
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5.5 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA DE PLC.
Por la aplicación este es un programa muy sencillo el cual,
es el encargado del accionamiento de todo el sistema de
distribución de agua de la planta, así como la sustracción de dicho
líquido.
Cabe mencionar que los presostatos ya están calibrados, su función
queda descrita como interruptor, lo mismo con los flotadores y no
se ponen sensores de nivel. Esto debido a que es material ya se
tiene el cual se puede reutilizar.
Alarmas; así también en cuando cualquier cisterna pierda el nivel
apropiado este, aparte de encender al equipo para regresarlo a la
normalidad deberá encender una alarma visual (torreta).
Selección del PLC
Definiendo el numero de entradas y numero de salidas, 10
entradas y 10 salidas, se escoge un modelo que cumpla con las
necesidades de este así como un su bajo costo para la realización
del proyecto.
De acuerdo a los modelos en el mercado y en la
comparación de precios se escoge un modelo PLC Micrologis 1200
1762-L401WA de Allen Bradley, ya que ofrece alta velocidad,
poderosas instrucciones y comunicaciones flexibles. Este plc se
encuentra disponible en versiones de 24 y 40 puntos, el I/O puede
ser expandido usando módulos. El resultado de utilizar los costos
del sistema y ayudando con las partes que se cuenten en el
inventario de mantenimiento, se utilizara este modelo.
El controlador MIcrologis 1200 con un puerto adicional de
comunicación programmer/HMI ofrece opciones avanzadas de
comunicación. Sus ventajas son: una gran memoria de 6K con la
que pueden resolver una variedad de aplicaciones, expansión
opcional de alto rendimiento (hasta 6 módulos), push botón de
cierre de comunicaciones, módulos de memoria opcional.
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DIAGRAMA ELECTRICO DE ENTRADAS Y SALIDAS DEL PLC
En anexo 7 se describe programa.
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5.6. PRESUPUESTO.
Este proyecto queda utilizando el material que actualmente trabaja
solo se necesitara el siguiente material.
CANTIDAD DESCRIPCION IMPORTE
1 PLC Micrologis 1200 $ 11,930
1 Programado de mano $1285.55
1 Modulo de entradas y salidas analógicas $4626.87
1 Modulo de expansión de 8 entradas $6822.58
1 Modulo de expansión de 8 salidas $6160.58
2 Electrovalvula NIBco, M. R31-06-000 $2345.45
TOTAL. $33171.03
Análisis de tiempos de acuerdo a las condiciones de trabajo-
No. Personas Actividad Tiempo Esperado
2 Cableado 2 Días
1 Instalación de
Electrovalvulas
1 Días
2 Instalación de
flotadores
1 Día
2 Acondicionamiento
y instalación de
PLC
4 Días
2 Instalar y programar 2 Días
2 Verificar
Funcionamiento
1 Día
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CONCLUSION
La importancia del suministro a tiempo y adecuado, ya que
el giro de la empresa, se dedica a la fabricación y distribución, de
materiales para el huso alimenticio, lo cual implica que se tiene que
manejar un alto grado de higiene lo que debe de traer que por
ningún motivo exista el desabasto de agua, y por la facilidad de
tener pozos propios, que la extracción se agua se haga a tiempo, lo
mas importante es también que el producto que se maneja, es
altamente flamable y por las condiciones el sistema de incendio
debe de tener el suministro de presión de agua constante para
cualquier conato de incendio.
Por eso se concluye que con los constantes avances tecnológicos,
se instalara un plc, el cual solucionara el desabasto y que el equipo
contra incendio mantenga la presión constante, y tendrá en buen
nivel a todas las cisternas de la planta.
Así como el mayor aprovechamiento, del tiempo del equipo de
mantenimiento, ya que se desatenderá de estar con el
accionamiento y paro del sistema.
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BIBLIOGRAFIA.
- TEORIA DEL CONTROL, AJUSTE DE
CONTROLADORES INDUSTRIALES, GUILLERMO
AVALOS ARZATE, GUSTAVO VILLALOBOS ORDAZ,
1ER. EDICION ED. IPN.
- REINGENIERÍA, MICHEAL HAMMER& JAMES
CHAMPY. ED. NORMA. 1993.
- ENCICLOPEDIA CIENTIFICA LAROUSSE,
ECOLOGIA; 1995 ED. LAROUSSE.
- CURSO DE CONTROL ELECTRICO. 2007.
- APUNTES DEL SEMINARIO AUTOMATIZACIÓN Y
SUS TEGNOLOGIAS. PERIODO 2008.
- ENRIQUE HARPER, CONTROL DE MOTORES
ELECTRICOS. NORIEGA.
- IGOR KARASSIK, (MANUAL) DE BOMBAS, MC
GRAW HILL, 2DA. EDICION, USA, 1986, MEXICO
POR CECSA.
- CURSO BASICO AUTOMATAS PROGAMABLES.
WWW.CURSOS.FEMZ.ES./AUTOMATAS/DEFAUL.HTM
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ANEXOS
ANEXO 1. CURVA DE OPERACIÓN
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ANEXO 2. CUVAS DE POTENCIA.
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ANEXO 3. TABLA DE FLECHA DE TAZONES
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ANEXO 4 TABLA DE EMUJE AXIAL
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ANEXO 5
ANEXO 6
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Anexo 7. Programa de PLC
![!!!!!!!29338450 Automatizacion Industrial[1]](https://static.fdocuments.ec/doc/165x107/557211a5497959fc0b8f49e2/29338450-automatizacion-industrial1.jpg)
