Central de La Miel i Ccr

8/2/2019 Central de La Miel i Ccr

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DISEO DEL CONTROLADOR PARA EL SISTEMA FILTRO MOTOR DEL

AGUA DEL SELLO DEL EJE DE LA TURBINA EN LA CENTRAL MIEL I

JUAN FELIPE SALDARRIAGA DIEZJUAN GUILLERMO SNCHEZ VALENCIA


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CONTENIDO

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GLOSARIO 7INTRODUCCIN 10

1. INFORMACIN GENERAL DEL PROYECTO 121.1 INTEGRANTES 121.2 TIPO DE INVESTIGACIN 121.3 TIPO DE PROYECTO 121.4 LNEA DE INVESTIGACIN 13

2. DESCRIPCIN DEL PROYECTO 14

2.1 UBICACIN 142.1.1 Presa Patngoras 152.1.2 Estructura de desviacin y descarga de fondo 162.1.3 Bocatoma y tnel de carga 162.1.4 Casa de mquinas 172.1.5 Caverna de mquinas 172.1.6 Caverna de transformadores 172.1.7 Caverna de oscilacin 17


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6. JUSTIFICACIN 28

7. DESARROLLO DEL PROYECTO 297.1 CONTROLADOR LGICO PROGRAMABLE. 297.1.1 CPU 12/24RC 297.1.2 Modulo de expansin de entrada digitales LOGO DM8 12 / 24R 307.1.3 Mdulo de Expansin de Entrada Analgicas LOGO AM2 307.2 DIFERENCIAL DE PRESIN UNITED ELECTRIC 4W 317.3 FLUJOMETRO DIGITAL KOBOLD RCD 317.4 PROGRAMA DEL CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABEL PLC. 327.4.1 Entradas y salidas 327.4.2 Rutinas de programacin 337.5 DIAGRAMAS DE CONEXIN DE CONTROL Y DE POTENCIA 43

7.5.1 Diagrama elctrico de conexin del PLC y del tablero de control 437.5.2 Diagrama de conexin del motor y vlvula solenoide 467.5.3 Diagrama seales tablero de protecciones y del sistema SCADA. 46

8. METODOLOGA PROPUESTA 478.1 FASE 1. INICIO E INVESTIGACIN PRELIMINAR 478.2 FASE 2. PRUEBA PILOTO Y MODELAMIENTO 478.3 FASE 3. PRUEBAS DE CAMPO Y VALIDACIN 47


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LISTA DE IMGENES

Pg.Imagen 1. Localizacin. 14Imagen 2. Localizacin de la Presa y el Embalse 15Imagen 3. Embalse La Miel 16Imagen 4. Partes de la Central Hidroelctrica 25Imagen 5. Turbina 26Imagen 6. CPU 29Imagen 7. Mdulo de expansin de entrada digitales 30Imagen 8. Mdulo de Expansin de Entrada Analgicas 30Imagen 9. Diferencial de presin 31Imagen 10. Flujometro digital 31Imagen 11. Tablero de control 44Imagen 12. Tablero de control 44Imagen 13. Tablero de control 45


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LISTA DE FIGURAS

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Figura 1. Principio de funcionamiento del filtro 19Figura 2. Principio de funcionamiento del retrolavado del filtro. 19Figura 3. Filtro motor y sus componentes 21Figura 4. Entrada I1 33Figura 5. Entrada I3. 34Figura 6. Entrada I6 34Figura 7. Entrada I4 35Figura 8. Conjunto de bloques (Q1) 36Figura 9. Entrada del transmisor de presin diferencial 36Figura 10. Control de la electrovlvula 37

Figura 11. Contador de ciclos de lavado 37Figura 12. Proteccin del motor 38Figura 13. Contador de tiempo de funcionamiento del motor 38Figura 14. Alarma por alta presin diferencial 39Figura 15. Monitoreo sensor de posicin intermedio 39Figura 16. Monitoreo sensor de posicin inicial 40Figura 17. Confirmacin de seal de lavado 40Figura 18. Monitoreo de seales de alarma del flujometro. 40


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LISTA DE TABLAS

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Tabla 1. Componentes del filtro motor 20Tabla 2. Equipos, materiales y otros 48Tabla 3. Cronograma de actividades 49


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GLOSARIO

ADVANT CONTROL: Sistema SCADA propiedad de la firma ABB.

BAR: Unidad de presin equivalente a un milln de barias, aproximadamente iguala una atmsfera (1 Atm.) o a 14,50 libras/pulgada.

CONTROLADOR LGICO PROGRAMABLE (PLC): Equipo electrnico sustituto

de los sistemas de control basados en rels .

CORIOLIS: La fuerza Coriolis aparece siempre y cuando se trata de unasuperposicin de movimientos rectos con movimientos giratorios. Para el usoindustrial de su principio se sustituye el movimiento giratorio por una oscilacinmecnica. Dos tubos de medicin por donde pasa el producto oscilan en sufrecuencia de resonancia.

DESPACHO: Programa de energa hora a hora diario asignado a cada plantageneradora.

DISPONIBILIDAD: Definido como la probabilidad de que un equipo opere demanera satisfactoria en el momento que se le requiera, es elevada en la medidaque ste es confiable y las reparaciones del mismo se realicen de manera rpida.

ENERGA POTENCIAL: Capacidad que tienen los cuerpos para realizar untrabajo dependiendo de la configuracin que tengan en un sistema de cuerpos queejercen fuerzas entre s. Puede pensarse como la energa almacenada en unsistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar.


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GENERADOR: El generador de corriente alterna es un dispositivo que convierte la

energa mecnica en energa elctrica.

GRAFITO: El grafito es la forma ms estable del carbono. Es la modificacinhexagonal del carbono y segn los estudios de su estructura las propiedades delgrafito hacen que se lo considere uno de los materiales de sellado ms seguro. Sucapacidad ha sido puesta a prueba tanto a elevadas temperaturas como enambientes agresivos. La resistencia del grafito a los cidos es excelente, as comoa los compuestos orgnicos y a las soluciones alcalinas.

HORMETRO: Dispositivo diseado para contar las horas de servicio de unequipo.

INDISPONIBILIDAD HISTRICA (IH): Indisponibilidad para cada unidadgeneradora ocasionada por limitaciones de su capacidad efectiva o pordesconexiones programadas o no programadas durante los ltimos tres aos.

INTERRUPTOR: Dispositivo diseado para abrir o cerrar un circuito elctrico, encondiciones normales o anormales de funcionamiento.

LADDER: Denominado lenguaje de contactos o escalera utilizado para laprogramacin de autmatas programables.

MM3: Millones de metros cbicos.

PRESIN DIFERENCIAL: Es la diferencia de presin entre dos puntos

PRESIN: Es la magnitud que relaciona la fuerza con aplicada a determinada


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dispositivos de campo y controlando el proceso de forma automtica desde la

pantalla del ordenador.

SETPOINT: Valor en cual se ajusta un sistema control, con el fin de que esterealice una accin para el cual fue programado.

SIN: Sistema Interconectado Nacional, compuesto por las plantas y equipos degeneracin, la red de interconexin nacional, las redes regionales e interregionalesde transmisin, las redes de distribucin, y las cargas elctricas.

TARJETA ELECTRNICA:

TCP/IP: protocolo de comunicaciones diseado para el control de transmisin ycomunicacin por Internet, su nombre realmente obedece a la abreviacin delingls (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)

TEMPERATURA: Magnitud fsica que expresa el grado o nivel de calor de los

cuerpos o del ambiente. Su unidad en el Sistema Internacional es el kelvin (K).


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INTRODUCCIN

ISAGEN es una empresa de servicios pblicos mixta, constituida en forma deSociedad Annima, de carcter comercial, de orden nacional y vinculada alMinisterio de Minas y Energa de Colombia. Su objeto social principal es lageneracin y comercializacin de energa elctrica.

ISAGEN, cuenta con una capacidad instalada de 2132 MW, constituyndosecomo la tercera generadora ms grande de Colombia, dentro de las centrales

generadoras de energa se encuentra la Central Hidroelctrica Miel I la cual aportaa la generacin del pas 396 MW.

La central Hidroelctrica Miel I cuenta con tres unidades generadoras cada unade 132 MW con generador sincrnico y una turbina tipo Francis de eje vertical,cuyo forma de trabajo es sumergida, al trabajar de esta forma el agua tiende apasar hacia la parte superior y para evitar el paso de agua hacia esta se tieneinstalado un sello de grafito alrededor del eje.

Debido al giro del eje la friccin produce un calentamiento en este, el cual si no serefrigera se empieza a deformar el material, lo cual conlleva a perdida deestanquidad ocasionando fugas de agua hacia el exterior y daos a los sistemasauxiliares de la turbina, lo cual ocasionara una indisponibilidad muy alta de launidad y grades prdidas econmicas a la organizacin.

Este sello est siendo refrigerado por agua sin tratar (agua del embalse) el cual leinyecta un flujo constante mantenindolo a una temperatura de 23C, como esagua sin tratar esta trae partculas slidas que pueden ocasionarle al sellopequeos rayones originando fugas de agua y una posible inundacin en la cuba


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las bondades que ofrecen los controladores lgicos programables PLC, se busca

realizar un programa el cual realice las funciones que actualmente ejecuta latarjeta electrnica y adicionarle otras que permita tener un sistema ms confiableen lo relacionado con las seales de alarma y de disparo.


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1. INFORMACIN GENERAL DEL PROYECTO

Diseo del controlador para el sistema del Filtro Motor del Agua del Sello del Ejede La Turbina en la Central Miel I

1.1 INTEGRANTES

Nombre: Juan Felipe Saldarriaga DiezCdigo: 1015135Cedula: 70.141.041Programa: Ingeniera electrnicaTelfono: 4062851 3165000 extensin 5601Email: [email protected] (semestre): Dcimo

Nombre: Juan Guillermo Snchez ValenciaCdigo: 1015154Cedula: 98.669.790Programa: Ingeniera electrnicaTelfono: 2220307 3165000 extensin 4803Email: [email protected] (semestre): Decimo

1.2 TIPO DE INVESTIGACIN


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1.4 LNEA DE INVESTIGACIN

Lnea y grupo de investigacinUSBTrabajo empresarial ISAGEN

S.A.E.S.P.


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2. DESCRIPCIN DEL PROYECTO

2.1 UBICACIN

La Central Hidroelctrica Miel I, localizada en el municipio de Norcasia, formaparte del potencial hdrico del oriente del departamento de Caldas, reginconformada por las cuencas de los ros Guarin, La Miel, Moro, Manso, SamanSur y afluentes menores como los ros Pensilvania y Tenerife.

Norcasia se encuentra a 45 Km del municipio de La Dorada y dista de tresimportantes ciudades del pas (Medelln, Bogot, Manizales) entre 174 y 180 Km,en promedio, por va terrestre.

La cercana con La Dorada le facilita el acceso al ro Magdalena y al ferrocarril deSanta Marta.

Imagen 1. Localizacin1.


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Imagen 2. Localizacin de la Presa y el Embalse2


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del embalse est a la cota 445,5 m .s.n.m. La presa tiene un volumen de 1,73

millones de m3.Imagen 3. Embalse La Miel

Imagen extrada del Centro de Informacin Tcnica de la Central Miel I.

2.1.2 Estructura de desviacin y descarga de fondo. Para la construccin enseco de la presa, el ro se desvi a travs de un tnel localizado en el estriboderecho, de 550 m de longitud y seccin rectangular con bveda circular de 10,8 x


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encuentran dos bifurcaciones metlicas que se conectan con los tres tneles

inferiores, blindados, de 3,35 m de dimetro, que conducen el agua a presin a lacaverna de mquinas.

2.1.4 Casa de mquinas. La central subterrnea se localiza en la margenizquierda del ro La Miel y consta de tres cavernas, de aguas arriba a aguas abajo:caverna de mquinas, caverna de transformadores y caverna de oscilacin.

2.1.5 Caverna de mquinas. La caverna principal tiene 19,3 m de ancho, 86,5 m

de longitud y 38,8 m de altura, y aloja 3 turbinas Francis con sus correspondientesgeneradores y equipos auxiliares. Cuenta con ventilacin permanente y forzada atravs de galeras horizontales y del pozo de ventilacin localizado al noroccidentede la caverna.

2.1.6 Caverna de transformadores. Aloja los 3 transformadores de 150 MVA.Los cables secos de 230 kV de los transformadores salen al exterior a travs deuna galera y un pozo, hasta el prtico de cables, en la ladera de la montaa. De

estos prticos salen dos lneas areas, una de circuito sencillo y otra de doblecircuito, hasta la subestacin Miel I.

2.1.7 Caverna de oscilacin. Est localizada aguas abajo de la caverna demquinas y sirve para colectar las descargas de las turbinas y para amortiguar lostransientes de presin ocasionados por la operacin normal de las mquinas. Lacaverna tiene 52 m de longitud, 15 m de ancho y 44,5 m de altura.

2.1.8 Tnel de fuga. Est localizado en la margen izquierda del ro La Miel yvierte nuevamente las aguas al mismo ro. El tnel de fuga de 9,0 m por 9,05 m deseccin se inicia a continuacin de la caverna de oscilacin y tiene una longitud


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2.1.9 Conexin al Sistema de Transmisin Nacional, STN. La energa se

evacuar hacia la subestacin Miel I mediante cables aislados tipo XLPE y tramoscortos de lneas areas. Esta subestacin (propiedad de ISA) es de tipoconvencional, a 230 kV.

2.2 PROBLEMA

La central hidroelctrica Miel I perteneciente a ISAGEN ubicada en el oriente de

Caldas cuenta con una capacidad instalada de 396 MW, en tres unidadesgeneradoras cada una 132 MW, cada unidad est conformada por tres cojinetesque son los que guan el eje, estos son Cojinete gua Superior, Cojinete GuaInferior y Cojinete Gua Turbina, en este ultimo para impedir el paso del aguaturbinada tiene un sello en grafito el cual por el rozamiento generado por el girode la unidad se calienta y para mantener este a una temperatura inferior a 30 C,se tiene un sistema de suministro de agua constante.

Como se menciono anteriormente, para la refrigeracin del sello del eje de laturbina es necesario un suministro constante de agua no tratada (Agua deembalse) la cual contienen muchos sedimentos y por tal razn pasa por dosfiltros, un filtro canasta que impide el paso de partculas superiores a 2mm y el otroes el sistema filtro motor el cual realiza un filtrado mucho ms fino.

El sistema filtro motor evita que partculas solidas lleguen hacia el sello del eje yle ocasionen fisuras que causen perdida de la estanquidad que se requiere. Elfuncionamiento del filtro motor consiste en que el lquido con sedimentos entra porlos elementos filtrantes pasando desde el interior hacia afuera de estos quedandolos sedimentos en su interior (fig. 1), a medida que la cantidad de residuos


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disparo por bajo flujo, este elemento no permite tener una indicacin remota donde

se pueda llevar una tendencia de su comportamiento, adems por permaneceractuado va perdiendo su ajuste hasta llegar a un punto que tiene que serreemplazado causando indisponibilidad de la unidad generadora.

Figura 1. Principio de funcionamiento del filtro

Figura 2. Principio de funcionamiento del retrolavado del filtro.


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Tabla 1. Componentes del filtro motor

1 Motoreductor2 Interruptor de posicin3 Interruptor de Posicin para la posicin cero4 Placa de cubierta5 Eje impulsor6 Resorte7 Medidor de presin diferencial8 Elementos filtrantes9 Casco

10 Placa de deslizamiento inferior11 Parte inferior de la placa de deslizamiento12 Vlvula de desage13 Actuador14 Control

15 Lado limpio16 extremo superior placa17 Placa de deslizamiento superior18 Lado con partculas19 tapn de ventilacin20 placa del interruptor de control de ciclo fijo y la posicin cero

I Entrada

O SalidaB Lnea de desage


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Figura 3. Filtro motor y sus componentes

O

I


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3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVOS GENERAL

Automatizar el sistema filtro-motor de suministro de agua al sello del eje para lastres turbinas que componen la central hidroelctrica Miel I.

3.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

Disear programa en un PLC Controlador Lgico Programable, con lasfunciones identificadas en la tarjeta electrnica de control del sistema filtro-motor.

Realizar clculos para el nuevo sistema de medicin de flujo aguas arriba delsello con el fin determinar cul es el instrumento ms adecuado para lamedicin y transmisin de flujo.

Presentar documentacin sobre el diseo e instrumentacin del sistema decontrol.

Presentar planos del sistema de instrumentacin y control


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4. ESTADO DEL ARTE

La empresa HYDAC fabricante de todo el sistema electromecnico del sistemafiltrado del agua del sello del eje instalado en la central Miel I, disea diferentessistemas electromecnicos exclusivos para otras empresas, pero la parte decontrol es subcontratada.

Existen otras empresas en Colombia como lo es AUTOMATIZACIN

AVANZADA, realiza la automatizacin de sistemas con la marca SchneiderElectric, el cual ofrece el PLC QUANTUM, pantallas Magellis y un sistemaSCADA, esta empresa realizo el control de compuertas en el proyecto Guarino,propiedad de ISAGEN.

Automatizacin LTDA el cual representa importantes firmas en el rea deinstrumentacin presta sus servicios de automatizacin con equipos de ltimatecnologa utilizando incorporando en sus proyectos una sola marca o tambin

integra equipos de diferentes fabricantes de los cuales representa.

La empresa Hidrulica y Neumtica LTDA que trabaja con equipos SIEMENS, harealizado automatizacin de sistemas perifricos como lo fue con el sistema debombeo de emergencia de la central Hidroelctrica Miel I en el ao 2009, a uncosto bastante elevado en lo relacionado al diseo e ingeniera del proyecto.

Redes elctricas S.A representante de la firma General Electric ha realizadoimportantes proyectos de automatizacin de sistemas tanto en grandes empresascomo lo es Cervecera Unin y Bimbo, y en empresas del sector elctrico realizo laautomatizacin del sistema de supervisin y control de la Central HidroelctricaG


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5. MARCO TERICO

La central hidroelctrica Miel I utiliza para la generacin de energa elctricamediante el aprovechamiento de la energa hidrulica.

Sabemos que la energa se transforma, es decir, no se pierde. De igual manera,para obtener energa elctrica debemos partir de alguna otra forma de energa yrealizar un proceso de transformacin.

En un embalse con Millones de metros cbicos de agua se obtiene inicialmenteenerga potencial. Por la accin de la gravedad, el agua adquiere energa cinticao de movimiento: pasa de un nivel superior a otro muy bajo, a travs de lastuberas de conduccin, a la cada de agua se le denomina energa hidrulica.

Por su masa y velocidad, el agua produce un empuje que se aplica a las turbinas,las cuales transforman la energa hidrulica en energa mecnica.

Esta se propaga a los generadores acoplados a las turbinas.

Los generadores producen energa elctrica y esta se conecta a traves de dosinterruptores uno ubicado en casa de maquinas que conecta al generador con eltransformador a 13800 Volt y el otro con la subestacin a 230000 Volt conSistema Interconectado Nacional.


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Imagen 5. Turbina

Imagen extrada del Centro de Informacin Tcnica de la Central Miel.

Equipo de sellado del eje de una turbina Francis, como su nombre indica, estdestinado a sellar e impedir el paso de agua que pudiera fluir desde el rodetehacia el exterior de la turbina, por el espacio existente entre la tapa de la misma yel eje.


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las juntas, as como anular o reducir el paso de agua del rodete siendo

suministrada a mayor presin que la que posee el agua en la zona del rodete.Esta agua de refrigeracin, una vez cumplida su doble misin mediante la accinde bombas o hidroeyectores instalados en la zona conocida como pozo de turbina,es conducida por colectores al pozo de bombas, donde confluyen los drenajes dela central.

En turbinas modernas, instaladas por debajo de la cota de salida del agua, en

direccin aguas abajo, se dispone de una junta inferior de goma, hinchable, raznpor la que se denomina junta hinchable, a la cual, solamente cuando el grupo estparado, se le inyecta aire a presin, para eliminar las fugas agua.


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6. JUSTIFICACIN

La central hidroelctrica Miel I entro en operacin comercial hace 8 aos, cuentacon equipos modernos y otros no muy actuales y estos requieren ser mejoradoscon el fin de garantizar un buen funcionamiento y darle la confiabilidad que elsistema requiere, ya que la tarjeta de control que se tiene instalada es un diseoexclusivo para esta aplicacin, de la cual no se conoce el proveedor y caso defalla ocasionara una indisponibilidad a las unidades generadoras y las

consecuencias econmicas a la que esta conlleva.

ISAGEN S.A.E.S.P. considera el conocimiento de su personal como un activo dela organizacin y busca el desarrollo integral de sus trabajadores, razn por la cualda la oportunidad al recurso humano de implementar desarrollos confiables yseguros para dar solucin a este tipo de problemas haciendo uso de la integracinequipos de ltima tecnologa que permitan obtener los resultados de confiabilidady buen funcionamiento, para garantizar la disponibilidad de las unidades

generadoras y as mantener la competitividad en el mercado de energa.

Dada la diversidad y los avances tecnolgicos en el rea de la instrumentaciny control, y la versatilidad de estos equipos ofrecen se integrara de maneraconjunta la supervisin del caudal y el control del funcionamiento del sistema delimpieza del filtro de alimentacin de agua hacia el sello del eje, a travs de unControlador Lgico Programable PLC y este a la vez con las protecciones de launidad y con el sistema SCADA.

Despus de realizar los anlisis tcnicos y econmicos se concluye que elintegracin de estos equipos para reemplazar la tarjeta electrnica para el control


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7. DESARROLLO DEL PROYECTO

Para la implementacin del proyecto se realiz un anlisis tcnico de loselementos que seran requeridos durante el desarrollo y los que se podan utilizardel sistema anterior, del cual solo se utilizo la etapa de potencia para el motor ylos sensores de proximidad de posicin del filtro.

Para el desarrollo del programa son necesarios los siguientes elementos:

PLC LOGO DE SIEMENS FLUJOMETRO KOBOLD RCD DIFERENCIAL DE PRESIN UNITED ELECTRIC 4W SENSOR PROXIMIDAD SIEMENS REF.66366

7.1 CONTROLADOR LGICO PROGRAMABLE.

Este controlador seleccionado es uno de los verstiles y amigables de la familiaSIEMENS, gracias a su modo de programacin en bloques de instrucciones.

La configuracin general del controlador est conformado por su CPU LOGO 12 /24RC, modulo de entradas y salidas digitales LOGO DM8 12 / 24R y modulo deentradas anlogas LOGO AM2.

7.1.1 CPU 12/24RC. Esta CPU permite la entrada de 8 seales digitales o dosanalgicas y cinco digitales configurables y opera a una frecuencia de 2HZ paracargas resistivas y 0.5 HZ para cargas inductivas y para el ciclo de procesamientode cada funcin es de un 0.1 ms.


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7.1.2 Modulo de expansin de entrada digitales LOGO DM8 12 / 24R. El

modulo expansin de entrada digitales permite la conexin de cuatro sealesdigitales y cuatro salidas digitales con capacidad para cargas resistivas de 5A aoperando a una frecuencia de 2 HZ y para cargas capacitivas de 3A de 0.5 HZ.

Imagen 7. Mdulo de expansin de entrada digitales

Consulta en lnea de: http://www.automation.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/en/logic-module-logo/Pages/Default.aspx

7.1.3 Mdulo de Expansin de Entrada Analgicas LOGO AM2. El moduloexpansin de entrada analgicas permite la conexin de dos seales analgicasde un rango de 0 - 10V o de 0 a 20 mA con una resolucin de 10 bits, escaladosde o a 1000.

Imagen 8. Mdulo de Expansin de Entrada Analgicas


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7.2 DIFERENCIAL DE PRESIN UNITED ELECTRIC 4W

Este instrumento trabaja en un rango de 0 1 bar, cuenta con dos salidas digitalesy una anloga de 4 -20 mA, indicacin digital, grado de proteccin IP66, eldiafragma en acero inoxidable y una conexin al proceso de NPT.

Imagen 9. Diferencial de presin

Consulta en linea: Http://Www.Ueonline.Com/Products/Cust/13841.Pdf

7.3 FLUJOMETRO DIGITAL KOBOLD RCD

El medidor de caudal KOBOLD modelo RCD se usa para medicin y monitoreo deflujos gaseosos y lquidos. El dispositivo trabaja segn el muy conocido principiode la Boquilla Venturi. Una diferencia de presin pequea proporcional al caudales producida por el medio fluyente en un orificio constrictor (boquilla) en la cubiertadel dispositivo. La forma de la boquilla est basada en el flujo, por lo cual las

caractersticas del flujo permanecen constantes en todo el rango de medicin,adems cuenta con dos salidas digitales (contactos) y un salida anloga de 4 20mA.


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Por diseo.


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I7 alama por bajo flujo

I8 disparo por muy bajo flujoENTRADAS ANLOGASAI1 Entrada para un transmisor de presin diferencial (mejora)AI2 Entrada para un transmisor de flujo (Mejora)

SALIDAS

Q1 MotorQ2 ElectrovlvulaQ3 Alarma por diferencial alto con retardo de un minuto, en caso de que no sepierda la seal del diferencial.Q4 Falla en sensor posicin inicial, cuando pasa dos veces por el intermedio sinllegar la seal del inicial.Q5 Falla en sensor intermedio,Q6 Contador para registro del nmero de lavadas

Q7 Seal de muy alto, con temporizador de 3 segundosQ8 Falla general, condicin de no paro del motor manda parar el sistema.Q9 bajo flujoQ10 Muy bajo flujoQ11 Falla AI1 transmisor de presin diferencial (mejora)Q12 Falla AI2 transmisor de flujo (Mejora)

7.4.2 Rutinas de programacin

I1 corresponde a la entrada digital del sensor de posicin inicial la cual esutilizada para: proteccin del motor, permisivo de lavado y como seal de entrada


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I3 corresponde a la entrada digital del sensor de posicin intermedia la cual es

utilizada para: proteccin del motor, control y temporizado de la electrovlvula,funciones que son realizadas en los diferentes bloques (B004, B005, B013 y B018)donde llega esta seal.

Figura 5. Entrada I3.

Tomado del Programa del Controlador del sistema filtro motor de agua del sello del eje. (Centralhidroelctrica Miel I)

La entrada I6 permite realizar reset de alarmas, cuando se presente falla dealguno de los componentes y este sea reparado y as habilitar el sistema a

condiciones normales de operacin.

Figura 6. Entrada I6


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En este conjunto de Bloques se reciben las diferentes rdenes de arranque del

motor y su salida llega a los bloques de protecciones y a la marca M1 para conteode ciclos de lavado.

La entrada I4 que corresponde al pulsador de lavado manual cuenta con unretardo para asegurarnos que la orden sea real.

Figura 7. Entrada I4



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Figura 8. Conjunto de bloques (Q1)

Tomado del Programa del Controlador del sistema filtro motor de agua del sello del eje. (Central

hidroelctrica Miel I)

En este conjunto de bloques se procesa la condicin de lavado por parte anlogay parte digital, cuenta con un temporizado de 3s para garantizar que la seal seareal.

La seal anloga se utiliza como respaldo en caso de falla de los contactos del

instrumento.Figura 9. Entrada del transmisor de presin diferencial


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Conjunto de bloques encargado de energizar la electrovlvula durante 3 segundos

y parar el motor cada vez que este llega a posicin intermedia y as evacuar lasuciedad

Figura 10. Control de la electrovlvula


Estos bloques se encargan de mantener la orden de lavado hasta que el filtro sea

lavado 3 veces y tambin tiene la salida Q6 para contar los ciclos de lavado en uncontador externo e interno.

Figura 11. Contador de ciclos de lavado


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Condicin de falla general del sistema, si por alguna razn el motor est girando

ms de 20 segundos se da la alarma de falla general y para el motor.

Figura 12. Proteccin del motor


Figura 13. Contador de tiempo de funcionamiento del motor


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Esta parte esta encarga de la alarma por alto diferencial de presin, si despus de

1 minuto de estar presente la orden de lavando manda a parar el motor y da laalarma al control.

Figura 14. Alarma por alta presin diferencial


Bloque donde se monitorea que no falle el sensor de posicin intermedia, su salidallega al bloque de protecciones para dar orden de paro

Figura 15. Monitoreo sensor de posicin intermedio


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Figura 16. Monitoreo sensor de posicin inicial


Seal de muy alta presin diferencial con un retardo de 3 segundos paragarantizar que sea real

Figura 17. Confirmacin de seal de lavado


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Estos bloques se encargan de monitorear la seal anloga y digital del flujometro,ya que con cualquiera de las dos seales que se presenten este enviara la sealde disparo por muy bajo flujo sello del eje al sistema de protecciones de unidad yal sistema SCADA.

Figura 19. Monitoreo de seales de disparo del flujometro


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Figura 20. Monitoreo de las seales analogas del flujometro y del diferencialde presin


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7.5 DIAGRAMAS DE CONEXIN DE CONTROL Y DE POTENCIA

7.5.1 Diagrama elctrico de conexin del PLC y del tablero de control

Figura 21. Diagrama elctrico de conexin del PLC y de control

Tomado del diagrama elctrico del sistema filtro motor de agua del sello del eje. (Centralhidroelctrica Miel I)


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Imagen 11. Tablero de control

Tomado del tablero control del sistema filtro motor de agua del sello del eje. (Central hidroelctricaMiel I)



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7.5.2 Diagrama de conexin del motor y vlvula solenoide

Figura 22. Diagrama de conexin del motor y vlvulas solenoide

Tomado del diagrama elctrico del sistema filtro motor de agua del sello del eje. (Centralhidroelctrica Miel I)

7.5.3 Diagrama seales tablero de protecciones y del sistema SCADA.

Figura 23. Diagrama de seales tablero de protecciones del sistema SCADA


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8. METODOLOGA PROPUESTA

El trabajo a realizo se centro en las siguientes etapas.

8.1 FASE 1. INICIO E INVESTIGACIN PRELIMINAR

Conformacin del equipo de trabajo y distribucin de tareas

Recoleccin de la informacin correspondiente a los equipos deinstrumentacin y control que se encontraban instalados. Anlisis de la informacin e identificacin de los equipos necesarios para la

implementacin del nuevo sistema de control. Exploracin de proveedores para la adquisicin de los equipos e insumos

necesarios para el desarrollo del proyecto.

8.2 FASE 2. PRUEBA PILOTO Y MODELAMIENTO

Configuracin de la lgica y programacin del controlador. Integracin del sensor y transmisor de flujo al sistema seleccionado. Simulacin y pruebas de funcionamiento en laboratorio

8.3 FASE 3. PRUEBAS DE CAMPO Y VALIDACIN

Pruebas de funcionamiento en campo. Anlisis y seguimiento de la informacin recibida.

C


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9. RECURSO

9.1 HUMANO

Para la implementacin de este sistema se requieren dos ingenieros electrnicoscon amplios conocimientos en instrumentacin y control, para el anlisis, diseo ypruebas de funcionamiento.

9.2 EQUIPOS, MATERIALES Y OTROS

Tabla 2. Equipos, materiales y otrosDESCRIPCIN CANTIDAD PRECIO

CPU siemens 12/24rc 1UN $ 500.000Modulo de expansin dm8 12/24r 1UN $ 450.000

Modulo de expansin am2 1UN $ 480.000Diferencial de presin united electric 4w. 1UN $ 2.120.000Flujometro digital kobold rcd 1UN $ 5.750.000Rele finder 5 UN $ 275.000Lmpara indicadora telemecanique 4UN $ 80.000Terminales de punta para cable 22 300UN $ 75.000Cable de control calibre 22 50m $ 45.000

Canaleta 25mmx60mm 2m $ 9.550Correas de amarre 200 UN $ 5.650Caja policarbonato MF244 43X39X19 5 1UN $ 180 000


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9.3 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Tabla 3. Cronograma de actividades

CRONOGRAMA AUTOMATIZACIN FILTRO MOTOR

ACTIVIDAD A DESARROLLAR

JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE

Sem1

Sem2

Sem3

Sem4

Sem5

Sem6

Sem7

Sem8

Sem9

Sem1

0

Sem1

1

Sem1

2

Sem1

3

Sem1

4

Sem1

5

Sem1

6

Sem1

7

Sem1

8

Sem1

9

Sem2

0

Sem2

1

Sem2

2

Sem2

3

Sem2

4

Sem2

5

Sem2

6

Estudio del sistemaactual y listado defunciones

Seleccin de equiposy materiales a utilizar

Proceso de compras

Diseo del programa,simulacin, pruebasde funcionamiento e

informe final.


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10. CONCLUSIONES

Con la automatizacin de filtro motor permite al personal de operacin ymantenimiento, minimizar el tiempo de respuesta para la identificacin de una fallade alguno de los componentes que conforman este sistema, ya que estas sonvisualizadas en el tablero de control.

El automatismo del sistema filtro motor permitir proteger tanto la unidad

generadora como el motor evitando que este trabaje vacio ya que por falla dealgunos de los componentes que activen el motor presentara la alarma y darorden de paro del motor.

Al realizar el cambio de la tarjeta electrnica de la cual no se tiene el proveedorpor el controlador lgico programable se reducira el tiempo de reparacin encaso de falla del control, ya que se tendra disponible tanto el repuesto como elconocimiento.

Con la implementacin de las seales anlogas desde el controlador lgicoprogramable hacia el SCADA, permitir que el personal de operacin ymantenimiento tenga ms claridad en momento de analizar un disparo de launidad generadora o tomar acciones para evitarlo ya se tendr los valores de flujoy presin diferencial en lnea.


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11. RECOMENDACIONES

Despus de haber comprobado la confiabilidad del controlador lgico programable(PLC) utilizado, la versatilidad en la operacin, la disminucin en los costos demantenimiento, y la efectividad del sistema supervisin de flujo y de presindiferencial, se recomienda implementar este proyecto en las dems unidadesgeneradoras instalados en la central.

Considerando la experiencia obtenida con la programacin de este sistema, serecomienda realizar estudios de las diferentes necesidades que se presentan en laCentral Hidroelctrica Miel I con el fin de desarrollar e implementar nuevasalternativas de control y supervisin.

Una vez implementado y comprobada la efectividad del proyecto, se recomiendaampliar la periodicidad y disminuir el tiempo del mantenimiento correspondiente alfiltro autolimpiante.


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12. BIBLIOGRAFA - CIBERGRAFA

CREUS, Antonio. Instrumentacin Industrial. 6 Edicin, editorial Alfaomega750 p.

Documento 549394a Manual del RF2 Back-flushing filter HYDAC Process

Technology GMBH.Reglamento tcnico elctrico de Colombia :

Resolucin CREG 063-2000- artculo 6:Reconciliaciones

Resolucin CREG 073-2000- artculo 1:Indisponibilidad Histrica:

www.cea-ifac.es/actividades/jornadas/XXII/documentos/A_03_IC.pdf

www.ceimtun.unal.edu.co/Documentos/manual_automation.pdf

www.cidet.com.co/pdf/RETIE_Academico.pdf [Citado Enero 18 de 2010]

www.creg.gov.co [Citado Febrero 09 de 2009]

www.eletta.com/english/products/products_s0_eng.html

www.koboldmessring.com/fileadmin/koboldfiles/pdf/es/s5es_rcd.pdf
http://www.cea-ifac.es/actividades/jornadas/XXII/documentos/A_03_IC.pdfhttp://www.cea-ifac.es/actividades/jornadas/XXII/documentos/A_03_IC.pdf


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13. ANEXOS

ANEXO 1. Parmetros del programa

Nmero de bloque (tipo)

B001(Retardo a la conexin) :


B004(Rel autoenclavador) :




B009(Contador adelante/atrs) :

B016(Contador de horas de funcionamiento):

Parmetro

Rem = off02:00s+

Rem = off03:00s+

Rem = off

Rem = off03:00s+

Rem = off15:00s+

Rem = off

Rem = offOn=3+Off=4

MI=9999h 0m+OT= 0h 0mQ->0=R+En


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Nmero de bloque (tipo)




B030(Conmutador analgico de valorumbral) :



I1(Entrada) :SPI

I2(Entrada) :PSD

I3(Entrada) :

Parmetro

Rem = off20:00s+

Rem = off03:00s+

Rem = off

Gain=1.25+Offset=-250On=12Off=8Point=3

Gain=1.0+Offset=0On=10Off=6

Gain=1.0+Offset=0On=6Off=12


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ANEXO 2. Programa desarrollo en Logo!soft confort

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