INTRODUCCIN

Debido a la creciente demanda de la electricidad como vector energtico y sirviendo de base para el funcionamiento de muchas mquinas, desde pequeos electrodomsticos hasta sistemas de gran potencia y as mismo de todos los dispositivos elctricos y electrnicos para el avance de la tecnologa actual.

A partir del descubrimiento realizado en 1831 por Michael Faraday, de producir corriente elctrica por induccin magntica, se ha convertido en una de las formas de energa ms importantes para el desarrollo tecnolgico debido a su facilidad de generacin, distribucin y a su gran nmero de aplicaciones, pues el uso de la energa elctrica es fundamental para vivir en la sociedad y en la industria, sin ella nuestra vida sera totalmente diferente.

Hoy en da las centrales elctricas son las que generan energa elctrica para el uso industrial y domstico. La energa elctrica la producen grandes generadores de corriente alterna, ests mquinas convierten la energa mecnica en energa elctrica con medios electromagnticos, existen diversos tipos de plantas generadoras de electricidad, entre las ms usuales tenemos:

Termoelctricas, utilizan petrleo y gas natural. Hidroelctricas, utilizan embalses de agua Diesel, utilizan combustible (gas, gasoil, gasolina). Elica, utilizan la energa del viento, a travs de molinos de viento. Solar, utilizan la energa solar, a travs de paneles solares.

La generacin de energa elctrica trifsica es la forma ms comn en toda planta elctrica. La electricidad en forma trifsica es utilizada mayoritariamente en industrias donde muchas de las mquinas funcionan con motores para esta tensin.Cuando a la energa elctrica se la utiliza para uso domstico e industrial, existen ocasiones que por ser la demanda muy grande o por algn motivo existe un corte de energa por parte de una red pblica, se hace necesario el uso de mquinas que suplanten este dficit; a este dispositivo se conoce con el nombre de grupo electrgeno de emergencia.

El grupo electrgeno es un equipo formado por un generador elctrico con dispositivos de control y mando, un motor de combustin interno es el encargado de accionar el rotor del generador para de este modo producir corriente alterna en sus devanados. Hoy en da los procesos de control son sntomas del proceso industrial que estamos viviendo. Estos sistemas se usan tpicamente en sustituir un trabajador pasivo que controla un determinado sistema (elctrico, mecnico, etc.) con una posibilidad nula o casi nula de error y un grado de eficiencia mucho ms grande que el de un trabajador. Los sistemas de control ms modernos en ingeniera automatizan procesos en base a muchos parmetros y reciben el nombre de Controladores Logicos Programables (PLC).

Una automatizacin del sistema de transferencia de energa elctrica resulta un complemento muy til para el accionamiento y puesta en marcha del sistema elctrico auxiliar sin intervencin humana, con el objetivo de disponer un suministro continuo de energa elctrica y reducir el tiempo de paro de produccin en la industria.

1. PROPOSITO DEL TRABAJO DE INVESTIGACION

Su proposito se justifica ya que aprovechando los avances de la electrnica y siendo en la actualidad la automatizacin industrial una solucin para reemplazar procesos de control manual, resulta muy necesario y til realizar un proceso de transferencia automtico para lograr un servicio continuo de energa elctrica cuando exista un corte de energa elctrica por parte de una red externa. El sistema de transferencia automtica es un equipo que realiza el control permanente del estado de las tres lneas de energa elctrica y efectuar el cambio, arranque y paro del generador elctrico de emergencia, cuando exista un corte de energa por parte de una red pblica, as mismo detiene el funcionamiento del generador cuando la electricidad regresa, todo esto sin necesidad de intervencin de personal.

2. OBJETIVOS

Definir principios tericos: plc, grupo electrgeno. Disear un circuito el cual nos va a permitir automatizar un grupo electrgeno con Plc Zelio Schneider SR2 A101FU. Conocer el circuito de arranque del grupo electrgeno Conocer cmo se configura y utiliza un entorno de programacin de PLC. Conocer lenguajes y tcnicas de programacin de PLC. Saber cargar un programa en un PLC, as como ejecutarlo.

3. RESULTADOS FINALES

Con la automatizacin del sistema de transferencia de energa elctrica, servir para lograr obtener un servicio continuo de energa elctrica durante las 24 horas del da, por medio del encendido y cambio automtico del generador de emergencia en corto tiempo y sin intervencin de personal.

PRINCIPIOS TEORICOS

PLC

Un Controlador Lgico Programable (PLC) es un equipo electrnico programable, diseado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales. Un PLC trabaja en base a la informacin recibida por los sensores (inputs) y el programa lgico interno, actuando sobre los actuadores (outputs) de la instalacin

El PLC es realmente el cerebro que gestiona y controla automticamente las instalaciones. Dependiendo del tamao de la planta y de la complejidad de la automatizacin, el nmero de autmatas puede variar desde uno hasta varios nmeros de autmatas enlazados.El PLC es realmente el cerebro que gestiona y controla automticamente las instalaciones. Dependiendo del tamao de la planta y de la complejidad de la automatizacin, el nmero de autmatas puede variar desde uno hasta varios nmeros de autmatas enlazados.

1. ESTRUCTURA DEL PLC

El controlador lgico programable est formado por diferentes tipos de elementos, los cuales se encuentran distribuidos en su estructura interna y en su estructura externa:

1.1.- Estructura Interna:

La estructura interna del PLC la conforman elementos internos como: Procesador o CPU, memorias internas, memorias de programas, interfaces de entrada y salida, buses de direccionamiento y de datos, puertos, perifricos y fuente. En la figura IV.44 se observa de forma ms detallada cada una de las partes de un PLC.

El CPU realiza operaciones de tiempo (ya sea trabajando con retardos o temporizando), de secuencia, de combinacin, de auto mantenimiento y retencin. Las interfaces de entrada y salida que establecen la comunicacin entre la CPU y el proceso, realizan las siguientes funciones: filtrado, adaptacin y codificacin de las seales de entrada, decodificacin y amplificacin de las seales de salida que se han generado durante la ejecucin del programa.

La Memoria que permite el almacenamiento de datos del programa (RAM), el sistema operativo (ROM), el programa de usuario (RAM no voltil o EEPROM), configuracin de PLC (ROM o RAM no voltil para parmetros configurables), rutinas de arranque (ROM) y rutinas de chequeo (ROM). El programador es el dispositivo mediante el cual es posible introducir al PLC el programa previamente ya elaborado con el fin de controlar el proceso o los procesos elegidos. Esta interface entre el procesador y el usuario; est constituido principalmente por un display, un teclado con comandos lgicos y de servicio. Los perifricos en un PLC son empleados para hacer una supervisin del proceso, ninguno de estos, forma parte del circuito interno del PLC; algunos de estos son: monitor, impresora, unidad de disco, leds, teclados; etc.

1.2 Estructura Externa

La estructura externa se refiere al aspecto fsico externo, bloques o elementos en que est dividido el dispositivo, bsicamente existen tres tipos de estructuras, entre las ms comunes, tenemos las siguientes: Estructura compacta Estructura semimodular (estructura americana) Estructura medular (estructura europea)

2.- TIPO DE PLC UTILIZADO

Mdulo lgico Schneider Electric Zelio Logic 2, 6 entradas tipo Digital, 4 salidas tipo Rel, alimentacin 120, 240 Vac.

Dos series nuevas: Compact y Modular. La serie Modular es expansible hasta 40 puntos de E/S. El software incluye los lenguajes de programacin Ladder Logic, Grafcet y FBD. (Hasta 200 bloques de funciones con 23 funciones pre programadas). Gran display LCD retro iluminado fcil de leer (4 lneas de 18 caracteres cada una) Hasta 10 aos de backup de datos, fecha y hora en caso de fallo de suministro elctrico. Cambio automtico de 1 hora para horario de verano/invierno. 16 contadores ascendentes/descendentes (0-9999) 1 contador rpido.. 8 comparadores de contado. 16 bloques de texto para ver mensajes. 28 rels auxiliares. 8 temporizadores semanales, en funcin del modelo. Hasta 16 entradas analgicas, en funcin del modelo. 16 comparadores analgicos, en funcin del modelo.

3.- LENGUAJES DE PROGRAMACIN

El lenguaje de programacin es una codificacin a una lista de instrucciones que el PC del controlador lgico programable pueda entender. Existen varios lenguajes utilizados para la programacin de los PLC, entre los ms utilizados en la actualidad son: AWL (Lista de instrucciones). Similar a lenguaje ensamblador. KOP (Esquema de contactos). Editor LD (Diagrama de escalera) FUP (Diagrama de funciones). Editor FBD (Diagrama de bloques funcionales)

3.1.- LENGUAJE ESCALERA (LADDER) Es un lenguaje grfico, derivado del lenguaje de rels. Mediante smbolos representa contactos, bobinas, etc. Su principal ventaja es que los smbolos bsicos estn normalizados segn el estndar IEC y son empleados por todos los fabricantes. Los diagramas de escalera son esquemas de uso comn para representar la lgica de control de sistemas industriales. Se le llama diagrama "escalera" porque se asemejan a una escalera, con dos rieles verticales (de alimentacin) y "escalones" (lneas horizontales), en las que hay circuitos de control que definen la lgica a travs de funciones. Con este tipo de diagramas se describe normalmente la operacin elctrica de distintos tipos de mquinas, y puede utilizarse para sintetizar un sistema de control y, con las herramientas de software adecuadas, realizar la programacin del PLC. En el diagrama elctrico todas las acciones ocurren simultneamente, en el programa se realizan en forma secuencial, siguiendo el orden en el que los "escalones" fueron escritos, y que a diferencia de los rels y contactos reales (cuyo nmero est determinado por la implementacin fsica de estos elementos), en el PLC se puede considerar que existen infinitos contactos auxiliares para cada entrada, salida, rel auxiliar o interno, etc.

CARACTERSTICAS DEL LENGUAJE LADDER Instrucciones de entrada se introducen a la izquierda. Instrucciones de salida se situarn en el derecho. Los carriles de alimentacin son las lneas de suministro de energa L1 y L2 para los circuitos de corriente alterna y 24 V y tierra para los circuitos de CC. La mayora de los PLC permiten ms de una salida por cada rengln (Rung). El procesador (o "controlador") explora peldaos de la escalera de arriba a abajo y de izquierda a derecha

GRUPO ELECTROGENO

Un grupo electrgeno es una mquina que mueve un generador de energa elctrica a travs de un motor de combustin interna. Son comnmente utilizados cuando hay dficit en la generacin de energa elctrica de algn lugar, o cuando son frecuentes los cortes en el suministro elctrico de la red pblica y necesiten de otra fuente de energa alterna para abastecerse en caso de emergencia para no parar la produccin

1.- PARTES DE UN GRUPO ELECTROGENO

Los grupos electrgenos estn compuestos principalmente de:

1.- Un motor de combustin interna.2.- Un generador de corriente alterna.3.- Un circuito de control de arranque y paro.4.- Instrumentos de medicin5.- Control electrnico basado en un microprocesador6.- Tanque de combustible7.- Regulador de velocidad8.- Silenciador

Motor de combustin interna. El motor representa la fuente de energa mecnica para que el alternador gire y genere electricidad. Existe dos tipos de motores: motores de gasolina y de gasoil (diesel). Generalmente los motores diesel son los ms utilizados en los grupos electrgenos por sus prestaciones mecnicas, ecolgicas y econmicas. Generador de corriente alterna. El generador sincrnico de corriente alterna, est compuesto por las siguientes partes, como se muestra en la Figura:

Circuito de control de arranque y paro. El circuito del motor de arranque y protecciones de la mquina consta de las siguientes funciones: a) Retardo al inicio del arranque (entrada de marcha): b) El control monitorea las siguientes fallas: c) Solenoide de la mquina. d) Fusibles: Para la proteccin del control y medicin. e) Cuenta con indicador de fallas.

Instrumentos de Medicin. Los instrumentos de medicin que se instalan normalmente en los genset son los siguientes: - Voltmetro de A.C. con su conmutador.- Ampermetro de A.C. con su conmutador.- Frecuencmetro digital integrado en el controlador - Hormetro digital integrado en el controlador Control Electrnico.- Controla las operaciones del grupo electrgeno, adems lo protege contra fallos en el funcionamiento, a travs de un microcontrolador programado de fabricacin. Silenciador. Todos los grupos electrgenos emiten ruidos debido al tubo de escape, al motor y al flujo de aire, el silenciador permite reducir la emisin de ruidos producidos, algunos grupos electrgenos pueden llevar cubiertas que absorben el ruido en exceso. Tanque de Combustible. El motor y el alternador estn acoplados y montados sobre una bancada de acero de gran resistencia. La bancada incluye un depsito de combustible con una capacidad mnima de 8 horas de funcionamiento a plena carga. Regulador de Velocidad. El regulador del motor es un dispositivo mecnico diseado para mantener una velocidad constante del motor con relacin a los requisitos de carga. La velocidad del motor est directamente relacionada con la frecuencia de salida del alternador, por lo que cualquier variacin de la velocidad del motor afectar a la frecuencia de la potencia de salida.

2.- CLASIFICACIN DE GRUPOS ELECTRGENOS:

Los Grupos electrgenos se clasifican de la siguiente manera:

CIRCUITO DE ARRANQUE Y TRANSFERENCIA

TRANSFERENCIA DE LA RED PBLICA AL GRUPO ELECTROGENO

1.- Qu es una transferencia automtica?

El tablero de transferencia es un equipo que permite que la planta elctrica opere en forma totalmente automtica supervisando la corriente elctrica de la red comercial. El mdulo de control incorpora las funciones de arranque, paro, medicin y protecciones de la planta elctrica, as como las funciones de sincronizacin con la red comercial o paralelismo con una o ms plantas elctricas. Todos los parmetros pueden ser monitoreados y configurados de manera remota. El tablero es auto soportado y cuenta con interruptores electromagnticos en aire (contactares) para las funciones de transferencia.

Funciones de los tableros de transferencia automtica:

1. Censar el voltaje de alimentacin.

2. Dar la seal de arranque a la planta cuando el voltaje falta, baja o sube de un nivel adecuado.

3. Realizar la transferencia de la carga de la red comercial a la planta y viceversa. (Esta funcin se realiza a travs de la unidad de fuerza, que puede ser del tipo contactores o interruptores, segn la capacidad requerida)

4. Dar la seal a la unidad de fuerza para que haga el cambio cuando se normaliza la alimentacin (retransferencia)

5. Retardar la retransferencia para dar tiempo a la compaa suministradora de normalizar su alimentacin.

6. Retardar la seal de paro al motor para lograr su enfriamiento.

7. Mandar la seal de paro al motor a travs del control maestro.

8. Mantener cargado el acumulador.

9. Permitir un simulacro de falla de la compaa suministradora, esto se puede hacer con carga o sin carga.

2.- SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE ENERGA ELCTRICA

El sistema de transferencia de energa elctrica est compuesto por los siguientes elementos:

- Una red elctrica externa pblica- Un Generador elctrico de emergencia.- Un tablero de transferencia (Manual o Automtico)- Cargas Elctricas (Edificio, Hospitales, Fbricas, etc)

El sistema de transferencia elctrica es utilizado cuando se requiere un suministro continuo de energa elctrica, donde la continuidad de la misma es fundamental, cuando son frecuentes los cortes en el suministro elctrico de una red pblica. En la actualidad son muchas las empresas que deciden instalar un sistema auxiliar de energa elctrica por tres motivos generales:

No hay red elctrica disponible. No llega suficiente potencia de la red elctrica como para cubrir las necesidades. Para protegerse frente a la posibilidad de prdidas peridicas o habituales de potencia de la red elctrica pblica que pueden ocasionar, prdidas econmicas, de potencia, de luz, apagado de equipos informticos, apagado de equipos de mantenimiento de las constantes vitales, prdida de produccin, de datos archivados y de productos, o incluso de vidas humanas.

3.- TRANSFERENCIA AUTOMTICA DE ENERGA ELCTRICA

La transferencia automtica de energa elctrica, es un sistema que consiste en poner en marcha un grupo electrgeno de emergencia y realizar el cambio o transferencia entre las redes de suministro de energa elctrica en forma automtica sin intervencin humana, cuando se produzca una interrupcin del servicio de electricidad de la red principal a consecuencia de algn fallo. Este automatismo se puede realizar por medio de un controlador lgico programable (PLC). Una transferencia automtica resulta un complemento muy til para un grupo electrgeno de emergencia, en aquellos casos en que se necesite un suministro de energa constante, la operacin en modo automtico brinda la comodidad y tranquilidad al momento de una falla en la red externa de energa.

La automatizacin del sistema de transferencia de energa elctrica realiza la siguiente serie de acciones cronolgicamente ante una falla elctrica, en funcin de poner en marcha el grupo electrgeno:

a) Comportamiento frente a una falla de energa externa: La unidad se encuentra supervisando la presencia de las tres fases de voltaje de entrada en modo permanente y permanece a la espera de una falla elctrica. b) Arranque de motor: Pone en contacto el grupo electrgeno en forma automtica, operacin que se verifica con el encendido de la luz indicadora de contacto ON, seguidamente energiza el motor de arranque, encendiendo la luz del indicador arranque START y una vez establecido, quita la energa al arranque. Esta operacin se verifica con el apagado de la luz correspondiente. A partir de este momento, espera el tiempo programado para precalentamiento del motor (programable de 0 a 256 segundos). c) Transferencia de cargas: Una vez superado el tiempo de precalentamiento, inicia la transferencia, habiendo anteriormente desconectado ya el contactor de red, procede a conectar el contactor del grupo electrgeno. d) Espera de normalizacin de red externa: Una vez terminada la rutina de transferencia de cargas, queda en espera del retorno de la red externa y controlando permanentemente el normal funcionamiento del grupo generador. e) Reconexin a red externa: Cuando se detecta el retorno de red externa, la unidad esperar que la misma se mantenga normal por un periodo programable de 0 a 255 segundos. Superado tal tiempo se producir el paso a la rutina de reconexin a red externa. f) Finalizacin de maniobra de reconexin a red externa: Una vez devuelta la carga a Red Externa, se esperar el tiempo programado de apagado del motor (tiempo variable de 0 a 255 segundos), til por ejemplo para permitir una baja de temperatura del motor por encontrarse sin carga antes de apagarlo. Luego de este tiempo se quitar el contacto al grupo finalizando as el ciclo de transferencia por falla en el suministro de la Red Externa. Una vez apagado el grupo normalmente, el sistema permanecer en alerta para una nueva llamada de transferencia. La transferencia automtica de energa elctrica, es aplicable a todo tipo de sistema elctrico, permite adems operar como proteccin en sistemas trifsicos y monofsicos.

Por motivos de seguridad del sistema de transferencia de redes, se utilizan enclavamientos elctrico, electrnico mecnico, con el objetivo de asegurar que nunca se activen los dos contactores que suministran energa elctrica al mismo tiempo, lo que puede provocar grandes daos al sistema elctrico conectado.

4.- COMPONENTES DE UNA TRANSFERENCIA AUTOMTICA.

Los componentes que integran una transferencia dependen de mucho factores, entre los cuales estn la capacidad de la transferencia, la autonoma que se desea dar, esta opcin es muy importante hoy da, ya que hay muchas instalaciones que funcionan del modo remoto.

A continuacin listaremos los componentes tpicos de una transferencia: I. Sensores:

El tipo de sensores para una transferencia automtica, vara dependiendo del elemento que se monitoree. Dentro de los parmetros importantes que se deben censar esta el voltaje, la corriente, secuencia de fase, diferencia de voltaje entre fases, etc.

II. Contactores:

Los contactores son elementos elctricos, cuya funcin bsica es conectar o aislar ramales elctricos a travs de contactos, esto lo logra con bobinas elctricas que abren y cierran esos contactos.

III. Temporizadores:

El temporizador es en s un contador de tiempo, su funcin bsica es contar perodos de tiempo ya sea en segundos, minutos u horas, dependiendo del elemento con que se cuenta se puede elegir con uno o varios contactos auxiliares para colaborar con la lgica del sistema que se est diseando

IV. Mini contactores o rels:

Los mini contactores o rels son contactores de baja potencia, tienen una bobina que hace abrir o cerrar contactos. Son empleados para realizar tareas como conmutar el estado de un sistema, mandar seal de arranque, activar o aislar un sistema, etc., lo importante es que poseen juegos de contactos normalmente abiertos o cerrados segn se elijan.

V. Luces indicadoras.

Las luces indicadoras son dispositivos elctricos que sirven para conocer el estado de un sistema, como por ejemplo una luz puede indicar si esta encendido, apagado, si hay energa de la red comercial o si un dispositivo esta en mal estado, todo depende del diseo y la aplicacin que se le de a este dispositivo.

VI. Protecciones

Todo sistema elctrico es un potencial accidente si no se toman las medidas adecuadas de seguridad, dentro de ellas libranzas, calidad de elementos y sobre todo las protecciones de sobre voltajes, sobre corrientes y corto circuitos, siendo estos ltimos responsabilidad directa de clculo.

PROGRAMACION DEL PLC MEDIANTE LENGUAJE LADDER