automatizaciÓn de los procesos auxiliares para la
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AUTOMATIZACIÓN DE LOS PROCESOS AUXILIARES PARA LA REALIZACIÓN
DE LAS PRÁCTICAS EN EL LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS
JOHN FERNANDO RAMÍREZ VARGAS
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELLÍN
FACULTAD DE INGENIERÍAS
INGENIERÍA ELECTRÓNICA
MEDELLÍN
2015
AUTOMATIZACIÓN DE LOS PROCESOS AUXILIARES PARA LA REALIZACIÓN
DE LAS PRÁCTICAS EN EL LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS
JOHN FERNANDO RAMÍREZ VARGAS
Proyecto de grado presentado para optar al título de Ingeniero Electrónico.
Asesor
Juan Guillermo Patiño
Ingeniero Electrónico
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELLÍN
FACULTAD DE INGENIERÍAS
INGENIERÍA ELECTRÓNICA
MEDELLÍN
2015
Nota de aceptación
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Firma del jurado
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Firma del jurado
Medellín, 26 de Mayo de 2015
DEDICATORIA
Este trabajo se lo dedico a todas aquellas personas que me apoyaron y me
acompañaron en el proceso de conseguir mi título universitario, en especial a mi
esposa e hija que son mi mayor motivación e inspiración.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a todas las personas que de una manera u otra intervinieron y
apoyaron en el desarrollo de este proyecto. En especial atención a todo el
personal de la Universidad de San Buenaventura que me facilitaron las cosas, a
Ever Alberto Velásquez Sierra que me dio la oportunidad de emprender este
proyecto, a los profesores Andrés Mauricio Cárdenas Director de Programa
Ingeniería Electrónica, Helena Pérez coordinadora de investigaciones, profesor
Orlando Quintero encargado de la asignatura de hidráulica, Tobías Álvarez,
Mauricio Rivera, a Juan Guillermo Patiño que fue mi asesor de proyecto de
grados, al Coordinador de Laboratorios Julio Bolaños, al laboratorista Julián
Morales, personal de Espacios Físicos, personal de Vigilancia, a mis compañeros
de Universidad Irwin Caro y Steven Acosta, al experto en montajes hidráulicos
John Jairo Amaya, a mis compañeros de empresa que me facilitaron los horarios
de turnos, a Coltabaco por permitirme estudiar y obtener mi ingeniería, al Gerente
de Centricol Alejandro Vargas por las asesorías y apoyo, a mí esposa e hija por el
apoyo y comprensión, a mi familia, y a todas otras aquellas personas que no
alcanzo a mencionar pero que su aporte también fue muy valioso e importante.
Muchas Gracias.
CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 10
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................. 12
3. OBJETIVO GENERAL..................................................................................... 21
4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................... 21
5. MARCO REFERENCIAL ................................................................................. 22
5.1. MARCO HISTÓRICO. ............................................................................... 22
5.2. MARCO REFERENCIAL. ......................................................................... 23
5.2.1. Marco Conceptual. ............................................................................. 23
5.2.2. Control lógico programable (PLC). ..................................................... 24
5.2.3. Medidores de nivel de líquidos. .......................................................... 25
5.2.4. Sensor de flujo ................................................................................... 26
5.2.5. Sensores ópticos ................................................................................ 26
5.2.6. Sensores Magnéticos. ........................................................................ 26
5.2.7. PID ..................................................................................................... 27
5.2.8. Válvulas. ............................................................................................. 28
5.2.9. Motobomba. ....................................................................................... 28
5.2.10. Variador de frecuencia. ................................................................... 28
5.2.11. Comunicaciones Modbus. ............................................................... 29
5.2.12. Sistema Poka-Yoke ........................................................................ 30
6. MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 31
6.1. ESTRUCTURA INICIAL. ........................................................................... 31
6.2. IMPLEMENTACIÓN.................................................................................. 33
6.3. IDENTIFICACIÓN DE ELEMENTOS. ....................................................... 38
6.3.1. Motobombas. ..................................................................................... 38
6.3.2. Módulo PLC ....................................................................................... 39
6.3.3. PLC. ................................................................................................... 39
6.3.4. Variador. ............................................................................................. 41
6.3.5. Fuente de voltaje DC. ......................................................................... 43
6.3.6. Sensor de caudal. .............................................................................. 44
6.3.7. Sensor de nivel................................................................................... 45
6.3.8. Sensores magnéticos. ........................................................................ 45
6.3.9. Sensores ópticos ................................................................................ 46
6.3.10. Interruptores automáticos. .............................................................. 47
6.4. REESTRUCTURACIÓN FÍSICA. .............................................................. 48
6.4.1. Instalación del sensor de caudal. ....................................................... 49
6.4.2. Reubicación de la motobomba principal. ............................................ 51
6.4.3. Reconfiguración de las válvulas que alimentan los módulos. ............ 52
6.4.4. Instalación del sensor de nivel en el tanque de trabajo. ..................... 53
6.4.5. Mejora en la manguera de toma de agua de la motobomba principal. ...
........................................................................................................... 54
6.4.6. Mejora en la tubería de la motobomba vaciado tanque de trabajo. .... 55
6.4.7. Mejora en la sujeción de la manguera en el módulo canaleta ancha. 55
6.4.8. Instalación de soportes para tubería nueva. ...................................... 56
6.4.9. Instalación del panel del control. ........................................................ 57
6.4.10. Mejoras en el tablero de potencia. .................................................. 58
6.4.11. Instalación de los sensores magnéticos. ........................................ 60
6.4.12. Instalación de los sensores ópticos. ............................................... 60
6.4.13. Instalación de caja de borneras. ..................................................... 62
6.4.14. Mejora en la caja de bornes de la motobomba principal. ................ 63
6.4.15. Mejora en la conexión de la motobomba vaciado tanque de trabajo. .
........................................................................................................ 63
6.4.16. Configuración de los puentes internos del PLC Unitronics ............. 64
6.5. ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS. .................................. 66
6.5.1. Programación ..................................................................................... 66
6.5.2. Control de nivel en tanque de trabajo ................................................. 66
6.5.3. Control Selección de módulo de prácticas ......................................... 68
6.5.4. Control comunicaciones Modbus. ...................................................... 69
6.5.5. Control vaciado tanque de trabajo...................................................... 70
6.5.6. Control PID. ........................................................................................ 71
6.5.7. Control de indicadores luminosos ...................................................... 94
6.6. COMUNICACIÓN HOMBRE-MÁQUINA ................................................... 95
6.7. DOCUMENTACIÓN. ................................................................................. 97
7. RESULTADOS Y CONCLUSIONES. .............................................................. 99
8. RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROS. ....................................... 102
9. CRONOGRAMA. ........................................................................................... 104
10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍAS ............................................................. 106
11. LISTA DE TABLAS .................................................................................... 111
12. LISTA DE FIGURAS .................................................................................. 112
13. LISTA DE ANEXOS ................................................................................... 115
14. ANEXOS .................................................................................................... 116
10
1. INTRODUCCIÓN
En la actualidad, la automatización es una de las grandes áreas de desempeño de
los ingenieros electrónicos, dada la importancia y la necesidad en los campos de
la industria, el comercio, las telecomunicaciones, entre otras. Específicamente, en
la pequeña y mediana empresa los procesos de automatización desempeñan un
papel importante en el desarrollo y consolidación de estas empresas ya que
dichos procesos brindan ventajas puntuales de tiempo, calidad y seguridad, que
se reflejan directamente en las ganancias y la competitividad.
En el ámbito académico, específicamente el tema de la automatización contribuye
significativamente en el proceso formativo de los estudiantes de ingeniería, ya que
se requiere por un lado el análisis y el entendimiento de cada una de las tareas
que hacen parte del proceso a automatizar, y por otro lado se debe pensar
cuidadosamente la manera de realizar estas tareas de manera segura, continua,
eficiente y autónoma. De esta manera, el hecho de entender claramente cada
parte del proceso de automatización y ser capaz de efectuar dicha automatización
para problemas reales hace que el proceso de aprendizaje se consolide.
En el campo de la enseñanza de la automatización y el control es importante
suministrar al estudiante tanto las bases teóricas que respaldan el conocimiento,
como los elementos y herramientas prácticas que reafirman los conocimientos
adquiridos. En las universidades es usual tener laboratorios enfocados en este
aspecto, en donde se ponen en práctica los elementos básicos del control. Sin
embargo, en muchos casos se adolece de espacios en donde se puedan hacer
ejercicios cercanos a los problemas reales de las industrias.
En este aspecto, en la Universidad de San Buenaventura seccional Medellín, se
han venido construyendo y consolidando espacios en donde se pueda ejercer la
práctica de los conocimientos adquiridos. Algunos de estos espacios se han
construido dadas las necesidades de los programas académicos, en donde se
requiere hacer el ejercicio de experimentar y practicar en situaciones muy
cercanas a las ocurridas en la realidad. El laboratorio de Mecánica de fluidos de la
Universidad, que presta servicio a los programas de Ingeniería Ambiental e
industrial, sirve para la realización de prácticas básicas de mecánica de fluidos,
hidráulica, tratamiento de aguas, entre otros.
En la propuesta inicial de construcción e instrumentación del laboratorio de
mecánica de fluidos solo se consideraron los aspectos básicos para el
11
funcionamiento y para la realización de las prácticas necesarias en las asignaturas
de los programas de ingeniería ambiental e industrial que requieren el laboratorio.
En la construcción del laboratorio se tuvieron en cuenta aspectos como la
limitación de espacio para el funcionamiento, el ahorro de energía y de agua y la
versatilidad de sus componentes. Sin embargo no se consideraron aspectos de
control y automatización para su funcionamiento, lo que generó que se
visualizaran muchos problemas de seguridad y de funcionamiento.
De esta manera, en el actual proyecto de grado se propone realizar una
automatización de los procesos auxiliares para la realización de las prácticas en el
laboratorio de mecánica de fluidos de la Universidad de San Buenaventura
seccional Medellín, con el fin de limitar el manejo manual de los componentes
eléctricos y por lo tanto evitar al máximo la probabilidad de riesgos de accidentes o
daños. Para esto se pretende implementar un controlador principal que se
encargue de controlar los dispositivos para las diferentes prácticas.
Es importante mencionar que con la automatización propuesta se lograría
aumentar la duración de la inversión en equipos ya que limita la ocurrencia de
errores humanos en la activación de los equipos.
Por último, el proyecto contribuye al mejoramiento de los laboratorios de la
Universidad y por lo tanto aporta a generar espacios más seguros para los
docentes y estudiantes; espacios que aparte de contribuir en la función de
docencia, estarían dispuestos para aportar en la realización de proyectos de
investigación y en la generación de prestación de servicios especializados para
entidades de educación o empresas que requieran dichos servicios.
12
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El laboratorio de Mecánica de Fluidos nace en el 2012 como una necesidad de la
Universidad de tener laboratorios propios en los temas de hidráulica, mecánica de
fluidos, tratamiento de aguas, entre otros, para los programas de Ingeniería
Ambiental e Industrial. Con el fin de poder realizar prácticas experimentales
guiadas en cada una de estas temáticas se construyen 3 módulos de prácticas
denominados: módulo canaleta ancha, módulo canaleta estrecha y módulo red de
pérdidas (Fig. 1).
Fig. 1. Vista global del laboratorio de mecánica de fluidos
Los módulos de experimentación se alimentan por medio de un sistema hidráulico,
el cual está conformado por dos tanques de reserva de agua, uno denominado
tanque elevado que se encarga de contener el agua cuando el tanque de trabajo
no se está utilizando, y otro denominado tanque trabajo el cual contiene el agua
necesaria para el trabajo de los módulos de experimentación y en el cual se
vierten las aguas después de ser utilizadas por los módulos (Fig. 2).
MÓDULO CANALETA ESTRECHA TANQUE ELEVADO
MÓDULO RED DE PÉRDIDAS TANQUE DE TRABAJO MÓDULO CANALETA ANCHA
13
Fig. 2. Diagrama de bloques hidráulico del laboratorio de mecánica de fluidos
En este mismo sistema se encuentran dos motobombas (Fig. 2 y Fig. 3): una
motobomba principal que es la encargada de hacer circular agua a través de los
módulos de experimentación y una motobomba de vaciado del tanque de trabajo
que es la encargada de vaciar el tanque de trabajo cuando ya no se está
utilizando. Cuenta además con tuberías y válvulas de bola que se sirven para
controlar el paso de agua y vaciar el agua residual de los diferentes módulos y
tanques.
Motobomba principal Motobomba vaciado tanque de trabajo.
Fig. 3. Motobombas existentes en el laboratorio
Este tipo de equipos diseñados, construidos e instalados por el equipo de trabajo
de la universidad son muy novedosos en el medio y fueron construidos para las
necesidades de la universidad.
Módulo Canaleta Ancha
Módulo Canaleta Estrecha
Módulo Red de Pérdidas
Moto
bomba
Principal
Motobomba
Vaciado
Tanque de
Trabajo.
Tanque de
Trabajo
Tanque
Elevado
14
Los problemas encontrados se concentran básicamente en 2 líneas que se
pueden nombrar como: problemas por instalaciones y problemas por logística.
Los problemas por instalaciones se pueden definir como todos aquellos que son
provocados y/o generados por las instalaciones físicas que se tienen en el
laboratorio. Dentro de estos problemas encontramos:
El módulo canaleta estrecha no tiene alimentación directa de agua y por lo
tanto se debe llenar a través del módulo red de pérdidas (Fig. 4). Esto provoca
que tengan que hacer uso de un módulo que no se requiere para el trabajo y
que el módulo canaleta estrecha tenga poco o nada de uso según
conclusiones tomadas de entrevistas hechas a los docentes que a la fecha
hacen uso del laboratorio (anexo1, anexo2 y anexo3).
Fig. 4. Canaleta estrecha sin alimentación de agua.
15
Las mangueras que salen de la motobomba vaciado de tanque de trabajo (Fig.
5) y las mangueras que alimentan el módulo red de pérdidas se encuentran
dobladas. Esto provoca un sobre-esfuerzo en dicha motobomba y demoras a la
hora de vaciar el tanque de trabajo al existir una restricción en el flujo de agua
debido al dobles de la manguera y provoca errores en las mediciones en el
módulo red de pérdidas al no haber un diámetro constante en la alimentación
de agua de dicho módulo.
Fig. 5. Vista superior y lateral de manguera doblada en la motobomba vaciado tanque de trabajo
La alimentación de agua en el módulo canaleta ancha no tiene una adecuada
sujeción de la manguera de alimentación (Fig. 6). Como la manguera de
alimentación no tiene un punto fijo de anclaje tiene tendencia a salirse del
módulo y hacer grandes regueros de agua, también debido a la falta de este
anclaje genera turbulencias que para la realización de experimentos y prácticas
de laboratorio no es muy conveniente.
Fig. 6. Sujeción inadecuada de manguera de alimentación de agua en la canaleta ancha
16
El módulo red de pérdidas no tiene desagüe de agua directo al tanque de
trabajo (Fig. 7) y por lo tanto para su utilización dicho desagüe lo realizan a
través del módulo canaleta estrecha. Esto provoca que tengan que hacer uso
de un módulo que no se requiere para el trabajo, que tengan que manipular de
una manera no adecuada el módulo red de pérdidas (porque tienen que
levantarlo en uno de sus lados para insertar el desagüe de dicho módulo en el
módulo canaleta estrecha).
Fig. 7. Módulo red de pérdidas sin desagüe directo al tanque de trabajo
Existen fugas de agua en el cabezal de la motobomba vaciado tanque de
trabajo (Fig. 8). Esto provoca presencia de óxido en las partes mecánicas de
la motobomba y en el suelo, pegas mecánicas en el sistema de impele y del
rotor de la motobomba. Este tipo de daño es producido por largos tiempos de
inactividad del sistema y agua sucia.
Fig. 8. Motobomba vaciado tanque de trabajo con presencia de óxido
17
El tanque elevado no cuenta con indicación de nivel de agua ni alimentación de
agua directa de la red, ni indicación de cuando el agua se está acabando. Esto
provoca que no haya control de la cantidad de agua dentro del tanque.
El sistema hidráulico no cuenta con filtros de protección para las motobombas,
ni filtros de limpieza para el agua. Esto provoca que el agua se ensucie, se
produzcan en ella virus, microorganismos y bacterias que pueden ser
perjudiciales para la salud [1].
18
Los problemas por logística los podemos definir como todos aquellos provocados
y generados por el mal uso y/o por desconocimiento de manejo de las
instalaciones y equipos por parte del personal de mantenimiento, laboratorios y
docentes. Dentro de estos problemas encontramos:
Agua estancada y sucia en el tanque elevado y en el tanque de trabajo (Fig.
9).
Fig. 9. Tanques con agua sucia, elevado y de trabajo respectivamente.
Agua estancada en los módulos de experimentación (Fig. 10).
Fig. 10. Agua estancada en los módulos de experimentación.
19
Presencia de mercurio en lugares no permitidos (Fig. 11). El mercurio es
utilizado en el módulo red de pérdidas y requiere de un adecuado manejo
debido a su toxicidad y alto grado de contaminación. Este tipo de daño es
provocado por un incorrecto ajuste del caudal en la motobomba principal
Fig. 11. Presencia de mercurio en el módulo canaleta estrecha
Uso incorrecto de las válvulas de bola (Fig. 12). Este daño puede tener 2
efectos diferentes y son:
o Si ambas llaves están cerradas provoca una sobrepresión en el sistema
hidráulico de la motobomba principal, que conlleva a su deterioro.
o Si hay una llave abierta incorrectamente provoca que haya derrames de
agua dentro del laboratorio.
Fig. 12. Motobomba principal y válvulas de bola.
20
Cabe anotar que cada semestre que pasa hay nuevos docentes que realizan
prácticas en el laboratorio y se requiere de una capacitación para su correcto
uso y funcionamiento, pero cómo no existe un manual de procedimiento de
manejo y puesta en marcha, dicha capacitación es realizada de manera
empírica y trasmitida a través de los conocimientos adquiridos por docentes de
semestres pasados.
No existe por parte de los encargados del laboratorio un manual o sistema de
gestión de mantenimiento, en donde se tenga claro cada cuanto hay que poner
en sistema hidráulico en movimiento, que tipo de químicos se le deben de
agregar al agua para evitar que esta se descomponga, como reportar los
daños o inconvenientes, etc.
Debido a estos problemas se ha evidenciado la existencia de errores y fallos
humanos que genera deterioro y daños a los equipos e instrumentos actuales.
Según el contexto anterior, se plantean los siguientes interrogantes:
¿Cómo garantizar el correcto uso y puesta a punto de los sistemas eléctricos e
hidráulicos para la realización de prácticas por parte de los docentes de los
diferentes programas que hacen uso de laboratorio de mecánica de fluidos?
¿Cómo hacer perdurable en el tiempo la inversión en equipos y elementos
hidráulicos y eléctricos del laboratorio de mecánica de fluidos?
Para darle solución a estos problemas se propone implementar la automatización
de los procesos auxiliares para la realización de las prácticas en el laboratorio de
mecánica de fluidos.
21
3. OBJETIVO GENERAL
Automatizar los procesos auxiliares del laboratorio de Mecánica de Fluidos de la
USB seccional Medellín con elementos de control e instrumentación que permita el
soporte de las prácticas servidas a los programas de Ingeniería Industrial,
Ambiental y Ciencias Básicas.
4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar las variables que intervienen en el sistema para estimar los rangos
de los componentes hidráulicos y eléctricos y los límites permitidos para los
módulos de experimentación
Desarrollar el sistema de control para la automatización de los procesos
auxiliares de las prácticas de laboratorio.
Validar el correcto funcionamiento del laboratorio una vez instaurada la
automatización garantizando todo el desarrollo propuesto e instalado.
22
5. MARCO REFERENCIAL
5.1. MARCO HISTÓRICO.
En entrevista hecha al Director de investigaciones (año 2014) Ever Alberto
Velásquez Sierra que fue quien encabezó el proyecto, se extrae el siguiente marco
histórico.
“Inicialmente existían varias necesidades, por un lado se estaban tercerizando
todos los laboratorios de ciencias básicas y todos laboratorios correspondientes a
las áreas de ingeniería ambiental e ingeniería industrial. Varios de los problemas
de tercerizar es que la empresa con la que se adquiere el servicio tiene unas
limitantes en cuanto a disponibilidad de horarios, servicios y para ciertas prácticas
no se podía cambiar el caudal, y la Universidad se tenía que acomodar a esas
condiciones. Se propuso entonces el problema a un grupo de profesores entre
ellos Ever Velásquez coordinador de ciencias básicas, Helena Pérez coordinadora
de investigaciones y directora de ingeniería ambiental con conocimientos de aguas
y de suelos, el profesor Orlando Quintero encargado de la asignatura de
hidráulica y otro grupo de profesores que quisieron participar en la construcción
como los señores Tobías Álvarez y Mauricio Rivera. Con ellos se conformó un
grupo que se encargó de analizar la construcción en espacio reducido, ahorro de
agua y limitantes que tenía la Universidad
El desarrollo de la idea comenzó a finales de 2011 y la construcción del laboratorio
empezó a mediados del 2012 y terminó a mediados del 2013. Se pensó un
laboratorio para que le diera solución a las prácticas en las asignaturas de
mecánicas de fluidos e hidráulica, tratamientos de aguas y fenómenos de
transporte. Para ello inicialmente se concibieron unas prácticas para hidrostática,
hidrodinámica, mecánica de fluidos, hidráulica, canaleta de Parshall que permite
comprobar las leyes de Bernoulli y de conservación de masa y por otro lado la
medición de caudal que se necesita en la parte de hidráulica y tratamiento de
aguas. La canaleta de Parshall se implementó para hacer prácticas con trampas y
medidas con obstáculos en diferentes formas. Se construyeron los dispositivos
que hay actualmente para ejecutar nuevas prácticas que no se tenían y además
porque se tiene los laboratorios con disponibilidad completa de tiempo, para el
módulo red de pérdidas en el momento se tiene un medidor de mercurio que a
nivel didáctico y a nivel básico sirve para que los estudiantes vean las diferencias
de presiones que hay entre dos puntos. Actualmente por medio de una bomba y
23
variador se puede variar el caudal en unos rangos que se están caracterizando,
pero que permiten hacer muchas más prácticas de las que se podían hacer antes.
Se pensó a futuro tener el laboratorio automatizado en donde los problemas de
fugas y medición de presión se puedan controlar, se pueda medir el caudal tanto
de manera manual como electrónica por varios dispositivos, uno de ellos era
construir un poncherimetro electrónico y el otro era a partir de la caracterización de
la bomba y poder saber cuánto caudal se está generando dependiendo de cómo
esté modulado el variador, es decir escoger un valor de frecuencia en el variador y
que a esa frecuencia se le pueda asignar un valor de caudal, caracterizar el
laboratorio en ese aspecto. Para el módulo red de pérdidas se propuso una
implementación que mida la presión en cada punto y que los estudiantes saquen
la diferencia de los medidores.”
5.2. MARCO REFERENCIAL.
5.2.1. Marco Conceptual.
El manejo de aguas es un área de estudio de vital importancia para la sociedad,
no sólo por ser un recurso cada vez más limitado, sino por ser una de las
principales materias primas en algunos de los procesos productivos [2]. Existen
miles de estudios que han generado avances significativos en el uso de
tecnologías de aprovechamiento de este recurso, gran parte de estos avances han
tenido lugar en laboratorios desarrollados para soportar la investigación en esta
área [3], en donde ingenieros de muchas disciplinas trabajan con el fin de estudiar,
comprender y avanzar en el uso del agua fundamentados en la mecánica de
fluidos, utilizando elementos de nueva tecnología orientadas al uso de las
computadoras como herramientas de trabajo y de aprendizaje. Estos ayudan a
abrir caminos en la educación a distancia y como material de apoyo en las aulas
tradicionales, mostrando las innovaciones y soluciones para el beneficio de la
comunidad universitaria. Ante la necesidad de obtener datos muy precisos y
mantener variables estables en niveles deseados y con el fin de analizar de
manera estricta los efectos de estas en sistemas de transporte de aguas; se han
propuesto diseños, desarrollos y puestas en funcionamiento de sistemas con
adquisición de datos y control a través de PLC para modernizar los laboratorios en
donde se estudian los fluidos, su operación y aprovechamiento [4].
24
Un laboratorio de mecánica de fluidos es un lugar en donde mediante
experimentación bajo condiciones controladas se pueden estudiar distintos
fenómenos hidráulicos, mecánica de fluidos y se pueden realizar estudios
ambientales.
En la academia a nivel internacional se pueden encontrar laboratorios en, la
Universidad Autónoma de México (UNAM) [5], en la Universidad de Zaragoza
(España) [6], la Universidad Carlos III de Madrid (España) [7], en la Pontificia
Universidad Católica de Chile, la Universidad Politécnica de Madrid, en la Escuela
Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial.
Es de gran importancia realizar un repaso general del estado actual de las
tecnologías de las cuales se hará uso. Existe una gran variedad de información
acerca de proyectos de automatización de laboratorios de mecánica de fluidos, la
primera acción a realizar en el proceso de automatización es conocer de
estudiantes de universidades locales que han realizado estudios sobre la
necesidad de desarrollar un proyecto de equipamiento para laboratorios [8]. En
Colombia existen laboratorios de hidráulica en la Pontificia Universidad Javeriana
[9] y la Universidad del Norte [10]. A nivel regional podemos encontrar laboratorios
de este estilo en la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín [11], La
Escuela de Ingenieros de Antioquia (EIA) [12], en la Universidad de Medellín, la
Universidad EAFIT, la Universidad Católica de Oriente y la Universidad Pontificia
Bolivariana [13].
5.2.2. Control lógico programable (PLC).
El PLC (Controlador lógico programable) es un dispositivo diseñado para la
automatización industrial (control de una máquina o proceso), inició como un
reemplazo para los bancos de relevos, en la actualidad cumplen la función de
cerebro de la mayoría de las automatizaciones de procesos en máquinas
especiales de la industria, en sistemas de control basados en PC (SoftPLC), en
sistemas SCADA, etc.
Un PLC recibe información de múltiples elementos de entrada ya sean digitales,
analógicos y/o puertos de comunicación, lee su programa de control y de acuerdo
al algoritmo implementado da como resultado controlar diferentes tipos de
hardware (salidas) tales como válvulas, luces, relés, servomotores, etc. Todo esto
en un corto periodo de tiempo (milisegundos). Los PLCs con el paso del tiempo
25
han disminuido de tamaño y han incorporado nuevas y mejoradas funciones como,
más velocidad de las CPU, diferentes tecnologías de comunicación, periferias
descentralizadas y pantallas de usuario [14].
Según el standard internacional IEC 61131, el programa de control es considerado
un algoritmo que sigue una programación estructurada en donde se utiliza un
lenguaje de programación y unas variables [15].
Dentro de los lenguajes de programación, encontramos:
Diagrama de escalera (Ladder Diagram o LD)
Lista de instrucciones (Instruction List o IL)
Diagrama de bloques de funciones (Function Block Diagram o FBD)
Texto estructurado (Structured Text o ST).
Grafica de secuencia de funciones (Secuencial Function Chart o SFC)
Dentro de las variables se pueden tener:
Según su ubicación: de sistema o de memoria
Según su ámbito: locales y globales
Según su tipo: Booleana (1 y 0), Byte (8 bits), Word e Integer (2 bytes),
Double Word y Real (4 bytes), tiempo (Date & Time), y cadena de
caracteres (String)
5.2.3. Medidores de nivel de líquidos.
Los sensores de nivel son de vital importancia para el control de procesos en
muchas industrias y son dispositivos que miden la altura de un líquido dentro de
un tanque o recipiente. [16]
El valor de la medición de nivel es determinado por la distancia que existe desde
una línea de referencia y la superficie del líquido, comúnmente la línea de
referencia es la base del recipiente que contiene el líquido.
Existen varios métodos de medición de nivel de líquido y son: Método de medición
indirecta (medidores actuados por desplazadores, medidores actuados por presión
hidrostática, sistema básico o manómetro, método de diafragma – caja, método de
presión diferencial y método de duplicador de presión); Métodos de medición
directa (medición por sonda, medición por aforación, medición por indicador de
26
cristal y medición flotador – boya) y Métodos de medición por las características
eléctricas del líquido (método conductivo, método capacitivo y método ultrasónico).
5.2.4. Sensor de flujo
Un sensor de flujo es un dispositivo diseñado para medir el flujo sea liquido o
gaseoso a través de un conducto o canal. Existen 2 clases de medidores, los
volumétricos (presión diferencial, área variable, fuerza, desplazamiento positivo,
velocidad, tensión inducida, torbellino y oscilante) y los de caudal másico
(Compensación de presión y temperatura en medidores volumétricos, Térmico,
Momento y Fuerza de Coriolis) [17].
5.2.5. Sensores ópticos
Los sensores ópticos son dispositivos que responden a cualquier tipo de radiación
óptica, sea luz visible, infrarroja (IR), ultravioleta (UV) y laser. Se utilizan para
detectar proximidad y presencia, medir distancia, temperatura, velocidad, ángulo
de giro, nivel, humedad, etc. Todo ello sin contacto físico [18].
Dentro de los tipos de sensores ópticos encontramos: Fotorresistencias, celdas
fotovoltaicas, fotodiodos, fototransistores, sensores laser, sensores de fibra óptica,
sensores de imagen (monocromáticos, a color o infrarrojo), sensores basados en
la reflexión (barrera, reflectivo, retroreflectivo).
5.2.6. Sensores Magnéticos.
Los sensores magnéticos detectan variaciones o perturbaciones en campos
magnéticos. A partir de estos cambios, proporcionan información sobre
propiedades físicas, se usan como detectores de proximidad, medidores de
velocidad y distancia, brújulas de navegación, sensores de corriente, y todo esto
sin necesidad de entrar en contacto físico con el medio bajo observación [18].
Los sensores magnéticos se catalogan de acuerdo su principio de funcionamiento
y el rango de intensidades de campo que cubren. Se hablan entonces de:
sensores de campo bajo (Squid, magnetómetros de bobina de búsqueda, de
precesión magnética nuclear y de bombeo óptico), sensores de campo medio
(magnetómetros de compuerta de flujo o fluxgate, magnetorresistivos o AMR y
27
magnetoinductivos) y sensores de campo alto (interruptores Reed o Reed-
Switches, de efecto Hall, de efecto Wiegand, magnetorresistivos gigantes o GMR y
magnetoelásticos o magnetoestrictivos)
5.2.7. PID
El controlador PID (Proporcional, integral y derivativo), es un controlador de lazo
cerrado cuyo objetivo es hacer cero el error entre set-point (SP) y la variable de
proceso (VP), durante el estado estable. El controlador PID responde a la
siguiente ecuación:
( ) ( )
∫ ( )
( )
(1)
Donde:
( ): Es la entrada de control del proceso
( ): Es el error de la señal.
: Es la ganancia proporcional.
: Es la constante de tiempo integral.
: Es la constante de tiempo derivativo.
En el dominio de s, el controlador se puede escribir como:
( ) [
] (2)
Los 3 parámetros del PID ( ) cumplen funciones importantes dentro del
control. Para la acción integral, su función principal es la de asegurar que la salida
del proceso concuerde con la referencia en estado estacionario. Para la acción
derivativa, su función principal es la de mejorar la estabilidad de lazo cerrado. Para
describir la característica del controlador proporcional se debe dar los límites umax y
umin de la variable de control tal que su rango lineal puede ser especificado, ya sea,
por la pendiente dada en la curva característica (ganancia K del controlador) o,
bien, por el rango donde la curva característica es lineal (conocida como banda
proporcional BP). La banda proporcional es un intervalo en donde la VP está
dentro permitiendo al controlador actuar, dicho intervalo normalmente está
centrado en el SP [19], [20].
28
5.2.8. Válvulas.
Son dispositivos mecánicos que permiten o no el paso de un fluido. Están
compuestas por un elemento motriz, un cuerpo y los conductos u orificios.
Funciona de la siguiente manera: mediante el movimiento del elemento motriz
obstruye en forma parcial o total el conducto por el cual circula el fluido [21].
Existen de varios tipos: válvulas distribuidoras, válvulas de control, de compuerta,
de macho, de bola, de mariposa, de diafragma, de apriete, de retención, de alivio,
de 3 ó más vías, motorizadas y ventosas.
5.2.9. Motobomba.
Una motobomba es una máquina electromecánica que convierte energía eléctrica
en energía mecánica y a su vez energía mecánica en energía hidráulica, con el fin
de impulsar un fluido, se utiliza en circunstancias en las que se necesita mover
una cantidad de fluido de forma, rápida y eficiente [22].
Las motobombas se clasifican en varios tipos: de desplazamiento positivo
(reciprocantes y rotatorias), rotodinámicas (centrifugas, de flujo radial, de flujo axial
y de flujo mixto).
5.2.10. Variador de frecuencia.
Un variador de frecuencia o convertidor es un sistema utilizado para controlar la
velocidad, posición y/o torque de un motor eléctrico.
Como se muestra en el diagrama de bloques del convertidor (Fig. 13), el principio
de funcionamiento de un variador consiste en un rectificador que convierte la
tensión de AC (trifásica o monofásica) en tensión de DC, el banco de
condensadores del circuito intermedio estabiliza la tensión de DC y por último el
inversor convierte de nuevo la tensión de DC a AC para ser utilizada por el motor,
todo esto supervisado y controlado por el bloque de control el cual procesa las
señales de I/O y de comunicaciones [23].
29
Fig. 13. Diagrama de bloques de un variador
5.2.11. Comunicaciones Modbus.
Modbus es un protocolo de nivel de aplicación de mensajes, ubicada en la capa 7
del modelo OSI, el cual permite una comunicación cliente/servidor
(maestro/esclavo) entre equipos conectados en diferentes tipos de buses o redes,
actualmente se usan en: TCP/IP sobre Ethernet, en transmisiones seriales
asíncronas (EIA/TIA-232-E, EIA/TIA-422, EIA/TIA-485-A) y Modbus Plus [24].
Modbus es un protocolo petición/respuesta y permite servicios especificados por
códigos de función (Protocol Data Unit o PDU) (Fig. 14).
Fig. 14. Trama General Modbus
En una red Modbus el cliente (maestro) puede acceder a varios tipos de
servidores (esclavos) gracias a que cada uno de ellos está identificado con una
dirección única de equipo; por lo tanto sólo puede existir un maestro y 1 o más
esclavos.
M
POTENCIA
Entradas,
Salidas y
Comunicaciones
Modulación y
Protecciones
Funciones
de
Diagnostico
CONTROL
Señales de I/O
Externas
Alimentación
VARIADOR
PD
U
Cód. Datos INICI CHK FI
30
El intercambio de datos se hace a través de tramas, las cuales llevan asociado un
protocolo. Se distinguen 3 tipos de protocolos: RTU, ASCII y TCP/IP. El maestro
puede hacer peticiones a los esclavos (lectura y Escritura) las cuales llevan
asociados un código de función, de acuerdo a este código el esclavo devuelve
unos datos. [25]. Algunos de los códigos de función más utilizados son
especificados en la tabla 1.
Tabla 1. Códigos de Función Modbus
Código Función
1 (01H) Leer estado de marcas y salidas digitales (bobinas) Bit
2 (02H) Leer estado de entradas digitales Bit
3 (03H) Leer registros Entero 16 bits
4 (04H) Leer entradas analógicas Entero 16 bits
5 (05H) Forzar valor de una salida digital (bobina) Bit
6 (06H) Establecer valor de un registro Entero 16 bits
15 (0FH) Forzar múltiples marcas o salidas digitales (bobinas) Bit
16 (10H) Establecer múltiples registros Entero 16 bits
5.2.12. Sistema Poka-Yoke
Poka-Yoke fue desarrolla por el japonés Shigeo Shingo en los años 60. Es un
sistema de calidad que significa “a prueba de errores”. Esta técnica se utiliza para
reducir o eliminar errores en un proceso donde el humano es parte importante del
mismo. Existen 2 tipos de sistemas Poka-Yoke: Métodos de control (detienen la
maquina o proceso cuando detecta un posible error o fallo) y Métodos de
advertencia (indica visual y sonoramente cuando detecta un posible error o fallo)
[35]
Dentro de las ventajas que trae este sistema se encuentran:
Reducción de errores en actividades repetitivas.
Reducción de errores a causa de desconocimiento o despiste.
Aumento en la concentración de la operación o actividad que se está haciendo al no dedicar tiempo en la comprobación de errores.
Las soluciones dadas se caracterizan por ser simples y sencillas
31
6. MARCO TEÓRICO
6.1. ESTRUCTURA INICIAL.
El Laboratorio de mecánica de fluidos de la Universidad de San Buenaventura
(Fig. 15), está dividido en 4 zonas que se componen en: 3 módulos de prácticas y
experimentación (módulo canaleta ancha, módulo canaleta estrecha y módulo red
de pérdidas) y un sistema de almacenamiento de agua (tanque elevado y tanque
de trabajo).
Fig. 15. Diagrama Hidráulico del laboratorio al inicio del proyecto.
Los módulos de experimentación se alimentan por medio de un sistema hidráulico,
el cual está conformado por:
Dos tanques de reserva de agua, uno denominado tanque elevado que se
encarga de contener el agua utilizada en los módulos de experimentación
cuando estos no se están utilizando, y otro denominado tanque trabajo el
TANQUE
ELEVADO
TANQUE DE
TRABAJO
MOTOBOMBA
VACIADO TANQUE DE
TRABAJO M2
MOTOBOMBA
PRINCIPAL M1
VÁLVULA
DE BOLA V1
VÁLVULA DE
BOLA V12
VÁLVULA DE
BOLA V11
VÁLVULA DE
BOLA V10
MÓDULO
CANALETA ANCHA
MÓDULO
CANALETA ESTRECHA
MÓDULO
RED DE PÉRDIDAS
VÁLVULA DE
BOLA V4
VÁLVULA DE
BOLA V5
VÁLVULA DE
BOLA V6
VÁLVULA DE
BOLA V7
VÁLVULA DE
BOLA V9
VÁLVULA DE
BOLA V8
VÁLVULA DE
BOLA V2
VÁLVULA
DE BOLA V3
H
G
F
E
D
C
B
A
8 7 6 5 4 3 2 1
H
G
F
E
D
C
B
A
8 7 6 5 4 3 2 1
DIAGRAMA HIDRÁULICO
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS
TAMAÑO Nº DE FAX VERSIÓN
CIRCUITO HIDRÁULICO DEL LABORATORIO 1.1
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA ESCALA DIBUJÓ: JOHN FDO. RAMÍREZ VARGAS HOJA 1 DE 1
VERSIÓN
1.0
AÑO: 2015
PÁG
1
32
cual contiene y recibe el agua de los módulos de experimentación cuando
estos se están usando.
Dos motobombas: una motobomba principal que es la encargada de hacer
circular agua a través de los módulos de experimentación y una
motobomba de vaciado tanque de trabajo que es la encargada de llevar el
agua del tanque de trabajo hacia el tanque elevado.
Una red de tuberías y válvulas de bola que sirven para controlar el paso de
agua y vaciar el agua residual de los diferentes módulos y tanques.
A nivel eléctrico (Fig. 16), el laboratorio, está dotado con un sistema básico de
control manual que consta de: pulsadores de arranque y paro, un potenciómetro
para la referencia de velocidad y un variador, los cuales realizan la labor de control
de caudal para los diferentes experimentos en los 3 módulos de experimentación.
Fig. 16. Diagrama eléctrico del laboratorio al inicio del proyecto.
H
G
F
E
D
C
B
A
8 7 6 5 4 3 2 1
H
G
F
E
D
C
B
A
8 7 6 5 4 3 2 1
CIRCUITO ELÉCTRICO DEL
TABLERO DE CONTROL
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS
VERSIÓN
DIAGRAMA DE POTENCIA Y DE CONTROL 1.0
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA REF: 070913 DIBUJÓ: JOHN FDO RAMIREZ VARGAS HOJA 1 DE 1
H
G
F
E
D
C
B
A
8 7 6 5 4 3 2 1
H
G
F
E
D
C
B
A
8 7 6 5 4 3 2 1
220V AC 3~ + GND
110V AC 1~ + GND
X1L1 L2 L3
L1 N
1 3 5
2 4 6
U1 V1 W1
U2 V2 W2
T2 T3 T1
T8 T9 T7
T4 T5 T6
MAINS
MOTOR
W1 U1
V2 U2
V1
W2
3 2 4 9 1112 10
REFERENCIA DE
VELOCIDAD
R1 (100 KΩ )
/7
/5
M3~
YY
M1~C1A1
A1
M2
M1
X2
GND EA1 +10V +24V ED1 GND DCOM
Q1
10
6
K1
5
9
X103
X101
X104
13
14
X1
X2
K1
S2
PARO
S1
ARRANQUEK1
L1
L1
L2/3
/3
L1
L2
/7
/7
MOTOBOMBA
VACIADO TANQUE
DE TRABAJO
VARIADOR
VARIADOR
MOTOBOMBA
PRINCIPAL
33
Para la realización de las prácticas en cualquiera de los 3 módulos, los docentes al
momento de iniciarlas deben de mover manualmente una válvula de bola para
llenar el tanque de trabajo, luego seleccionar cual módulo van a trabajar y abrir su
respectiva válvula de bola para habilitar el flujo de agua a través de las tuberías
dispuestas hacia dicho módulo y luego debe de presionar el pulsador de arranque
y girar el potenciómetro de referencia de velocidad para activar el variador que
comanda la motobomba principal. Al finalizar las prácticas debe de presionar el
pulsador de paro, girar el potenciómetro a cero, luego debe de enchufar la
motobomba de vaciado de tanque de trabajo a un tomacorriente y asegurarse de
que dicho tanque quede sin agua. A este tipo de actividad se les denomina
“proceso auxiliar de las prácticas”, ya que no hace parte de los objetivos
educativos de ésta, pero sí se requiere para su ejecución.
6.2. IMPLEMENTACIÓN
El proyecto se desarrolló con base al tipo de investigación aplicada y siguiendo la
metodología dada en [26] que es: automatización – supervisión – interacción –
implementación – pruebas.
El tipo de investigación desarrollada es de tipo descriptivo y experimental porque
se requirió de la consulta en fuentes de información secundaría, toma de datos de
lo implementado, de un análisis y una aplicación de la información recolectada.
La estructura general de la realización de la automatización de los procesos
auxiliares en el laboratorio de mecánica de fluidos consta de las siguientes
actividades:
1. Se instala un tablero de control que contiene un PLC con el fin de procesar las
señales de los sensores instalados, controlar de manera óptima las
motobombas de acuerdo a las condiciones programadas e instalar nuevos
elementos eléctricos que dan soporte y protección a los sensores y
motobombas.
2. Se instala un sensor de caudal con el fin de controlar la motobomba principal y
por medio de un algoritmo de control programado en el PLC garantizar un
caudal constante a la salida de dicha motobomba
34
3. Se instalan un conjunto de sensores ópticos en el módulo canaleta ancha para
medir el caudal de manera experimental (método área-velocidad) de manera
que sirva para ajustar el valor de caudal leído por el sensor de caudal.
4. Se instalan un conjunto de sensores magnéticos tipo reed para detectar la
posición de las válvulas de bola que permiten el paso de agua a los módulos
de experimentación, de manera que se pueda verificar cuál de los módulos de
experimentación se va a utilizar.
5. Se instala un sensor de nivel en el tanque de trabajo para medir el nivel de
agua en dicho tanque de manera que el PLC controle el arranque y paro de la
motobomba principal y de la motobomba vaciado tanque de trabajo.
6. Se controla la activación de la motobomba vaciado de tanque de trabajo desde
el tablero de control.
7. Se instalan un conjunto de indicadores visuales en el panel de control de
manera que los usuarios puedan identificar los estados del sistema (fallo,
alarma, advertencia y sistema correcto).
8. Se realiza una comunicación por medio del protocolo Modbus entre el variador
de la motobomba principal y el PLC.
9. Se implementa una HMI de manera que el usuario pueda interactuar con el
controlador y pueda visualizar datos tomados de los sensores.
10. Se realizan una serie de modificaciones en la infraestructura del sistema
hidráulico en la parte de válvulas, tuberías, motobombas y módulo canaleta
ancha con el fin de resolver parte de los problemas por instalación (indicados
en el planteamiento del problema) y soportar la implementación de los nuevos
sensores.
11. Se implementa un sistema de cableado y borneras para la recolección de
señales de los nuevos sensores, la trasmisión de energía a las motobombas y
comunicación entre el tablero de potencia y el tablero de control.
35
Todas las anteriores actividades se pueden visualizar en la Fig. 17, en donde los
triángulos con el número indican la actividad, las flechas amarillas indican las
señales eléctricas y las flechas azules indican el flujo de agua.
Fig. 17. Diagrama de bloques de la estructura general de la realización de la automatización
Para lograr lo anteriormente propuesto se realizan una serie de pasos en la
siguiente forma:
Identificación de elementos: Todo proceso de planificación tecnológico tiene
dentro de sus objetivos generar opciones, realizar una selección de las
mismas, considerar algunos criterios, restricciones y lineamientos que
involucran variables cualitativas y cuantitativas [27]. Con base a lo anterior, se
realiza el levantamiento de los elementos disponibles para el laboratorio que se
encuentran en la Universidad y de los requeridos para completar la
automatización propuesta.
Módulo Canaleta Ancha
Módulo Canaleta Estrecha
Módulo Red de Pérdidas
Moto
bomba
Princip
al
Motobomb
a Vaciado
Tanque de
Trabajo.
Tanque de
Trabajo
Tanque
Elevado
TABLERO DE
POTENCIA Y
CONTROL
1
1
1
2
3
4 5
6
7 8 9
10 10
10
10
10
11
11
11
11
11
11
11
36
Reestructuración Física: Para una implementación real de prototipos,
comenzando desde su diseño hasta finalizar en su construcción e instalación,
es clave una correcta reestructuración de los elementos y espacios físicos del
laboratorio [28]. Dentro de estas nuevas implementaciones se hace necesario
una intervención en la infraestructura del sistema hidráulico y eléctrico, ya que
la instalación de nuevos elementos conllevan unas medidas y emplazamientos
diferentes a los ya dispuestos, tales como: reubicación de la motobomba
principal, instalación del sensor de caudal, instalación del sensor de nivel en el
tanque de trabajo, instalación de nuevas válvulas de bola para la alimentación
hidráulica de los módulos.
Adquisición de Datos: El sistema de adquisición de datos, tiene como función
el registro de una o varias variables de un proceso. Éste tiene una estructura y
organización muy balanceada que le permite un buen funcionamiento y que
funcione de forma óptima [13]. Los datos se recogen de los siguientes
elementos: un sensor de nivel en el tanque de trabajo, un sensor de caudal a la
salida de la motobomba principal, tres sensores magnéticos tipo reed-switch
ubicados en las válvulas de bola, de tres sensores ópticos ubicados en la
canaleta ancha y de los suministrados por comunicación Modbus con el
variador
Procesamiento de Datos: El procesamiento de datos es parte vital del sistema
automático de control, dado que éste compila toda la información procedente
de los sensores, de las interfaces y de las demás unidades de tratamiento de la
información, para luego poder ser controladas en el desarrollo del proceso.
Estos procesos utilizan unidades electrónicas de procesamiento de datos, en la
cual se encuentra definido el funcionamiento por un programa cargado en la
memoria de la unidad [29]. El equipo utilizado en esta técnica de tratamiento
de datos es el PLC Unitronics Vision V130-33-R2, que es una máquina
electrónica que se encarga del control de los procesos y ejecuta una serie de
instrucciones almacenadas en su memoria en forma de programa.
Comunicación Hombre – Máquina: La comunicación hace posible que los
operadores puedan recibir la información sobre el estado de las variables y que
envíe órdenes y consignas [14]. Se basa principalmente en el intercambio de
mensajes numéricos y alfanuméricos y representaciones gráficas de los
procesos e instalación en pantallas animadas, en las cuales se pueden
37
observar los datos, analizarlos y monitorearlos. Dicha comunicación se realiza
a través de una HMI incorporada en el PLC Vision y a través de un puerto
serial que contiene el mismo, por el cual se extraen datos recolectados durante
las pruebas.
Documentación: La documentación es uno de los aspectos importantes tanto
en el desarrollo de una implementación como en el mantenimiento de la
misma. Dentro de este concepto se realiza el manual de usuario y los planos
eléctricos e hidráulicos de la implementación que describen el sistema
mediante el software Microsoft Visio
38
6.3. IDENTIFICACIÓN DE ELEMENTOS.
Dentro de la identificación de elementos que se obtuvieron para la realización de
la automatización tenemos:
Los que se encuentran disponibles en la Universidad: Módulo PLC, PLC,
fuente de voltaje DC, Variador, Sensor de caudal, motobombas, indicadores
luminosos.
Los que se requieren para completar la automatización propuesta: Sensor de
nivel, sensor magnético, sensor óptico, suiche de corte, Interruptores
automáticos, borneras, prensaestopas, conectores, cables, riel omega, cajas
de conexión, válvulas de bola, tubería hidráulica.
6.3.1. Motobombas.
El laboratorio de mecánica de fluidos cuenta con 2 motobombas (Fig. 3): una
motobomba principal que es la encargada de hacer circular agua a través de los
módulos de experimentación y una motobomba de vaciado del tanque de trabajo
que es la encargada de vaciar dicho tanque cuando no se está utilizando. Sus
características se pueden apreciar en la Tabla 2.
Tabla 2. Características de las motobombas existentes en el laboratorio
Función Motobomba
Principal Motobomba Vaciado
tanque de trabajo
Marca IHM Energy Tools
Modelo GS50-3TW ENET-BA05
Voltaje 220/440 - 3 ~ 110/220 - 1~
Potencia 3 HP 1/2 HP
Velocidad 3500 RPM 3450 RPM
Caudal 120 GPM 35 L/min
Tamaño boca de entrada y salida
2” 1”
39
6.3.2. Módulo PLC
El módulo PLC (Fig. 18) es una estructura móvil compuesta por una placa
metálica en donde van colocados los elementos eléctricos tales como: pulsadores,
PLC, fuente de voltaje DC, Interruptores automáticos, indicadores luminosos,
borneras y canaleta; todo esto soportado sobre 2 parales rectangulares que en su
base cuentan con una placa con ruedas tipo rodachinas. En adelante esta placa
será conocida como “Panel de Control”.
Fig. 18 Módulo PLC.
6.3.3. PLC.
El PLC utilizado es el Unitronics Vision-130 (Fig. 19). Es el encargado de ejecutar
el programa realizado, permitir una interacción entre el usuario y el programa,
responder a los comandos dados por el usuario, procesar las señales enviadas
por los sensores, ejecutar la comunicación Modbus con el variador, verificar las
condiciones óptimas para el trabajo en los módulos de experimentación y controlar
las motobombas y los indicadores luminosos.
Fig. 19 Vista frontal y posterior del PLC Unitronics Vision 130
40
Hardware: Sus características se pueden apreciar en la Tabla 3.
Tabla 3. Características PLC Unitronics
Marca Unitronics
Modelo V130-33-R2
Alimentación 24V DC
Entradas
12 Digitales configurables PNP/NPN
2 Análogas configurables 0-10V/0-20mA/4-20mA
3 Contadores de alta velocidad (HSC) / Shaft encoder
Salidas 6 a relé
HMI
Pantalla: LCD-STN de 2.4" monocromatica, con una resolución de 128x64 pixeles
Teclado: 20 teclas.
Programa
Tamaño de memoria: 512Kb - Para aplicación lógica / 256Kb - Para imágenes / 128Kb - Para fuentes
Cantidad tipos de operandos: 4096 - Bits de memoria (MB) / 2048 - Enteros de memoria (MI) / 256 - Enteros dobles (ML) / 64 - Doble palabra (DW) / 24 - Memoria Flotante / 192 - Temporizadores de 32 bits / 24 - Contadores de 16 bits.
Tablas de datos: 120K datos dinamicos / 192K datos fijos /
Cantidad de displays: Hasta 1024
Tiempo de escaneo de programa: 20μS por cada 1Kb de aplicación
Memorias Externas
1 Micro SD Card. Para guardado datos, tabla de datos, alarmas, graficas, soporte de ladder, HMIs y OS
Puertos de Comunicación
1 canal configurable RS-232/RS-485, con un baud rate de 300 hasta 115200 bps
1 canal opcional expandible a RS-232/RS-485/Ethernet/CANbus
1 canal para conexión de módulos de expansión. Mediante EX-A hasta 128 I/Os. Mediante EX-RC hasta 256 I/Os
Adicionales
1 RTC (real time clock)
Respaldo por batería hasta por 7 años para el RTC, datos del sistema y datos de variables
Batería tipo moneda de 3V ref CR2450
41
Software: El software utilizado para la programación del PLC es el Visilogic,
este software es gratis y se descarga desde el sitio oficial de Unitronics
“www.unitronics.com”. Su lenguaje de programación es el Ladder y con este se
configura el hardware, se realiza el programa en ladder, se programan las
pantallas, se verifica y transfiere el programa desde el PC al PLC y viceversa.
El programa en ladder permite: colocar y conectar los elementos, aplicar
funciones de comparación, matemáticas, lógicas, de reloj, y de vectores;
permite insertar bloques de función (FB), construir el programa en módulos y
subrutinas y colocar comentarios.
El programa de las pantallas permite: crear pantallas, representar en tiempo-
real texto, imágenes y gráficas; permite configurar el comportamiento de las
variables en las pantallas (lectura o escritura) y el comportamiento del teclado
dentro de las pantallas.
Adicional a lo anterior Unitronics permite descargar otros tipos de programas
que amplían las posibilidades de uso del PLC. Tales programas son: UniOPC
server, Remote Access, DataXport, Unitronics SD Card Suite, entre otros.
6.3.4. Variador.
El variador utilizado es el ABB ACS310 (Fig. 20). Es un variador de propósito
general diseñado para aplicaciones de ventilación y bombeo.
Fig. 20 Variador ABB ACS310
Dentro de la automatización es el encargado comandar y supervisar la
motobomba principal, comunicándose con el PLC a través de su puerto RS-485,
42
mediante el protocolo Modbus. Sus características se pueden apreciar en la
Tabla4
Tabla 4. Características Variador ABB.
Marca ABB
Modelo ACS310-03E-10A8-2
Potencia 2,2 kW (3 HP)
Voltaje de entrada (U1) 200 - 240 V AC 3~
Frecuencia de entrada (f1) 48 - 63 Hz
Voltaje de salida (U2) 0 - U1 V AC 3~
Frecuencia de salida (f2) 0 - 500 Hz
Frecuencia de conmutación 4, 8, 12 y 16 kHz
Entradas
5 Digitales configurables PNP / NPN y Programables
2 Análogas configurables 0 a 10 V / -10 a 10 V / 0 a 20 mA / -20 a 20 mA
1 De frecuencia 0 a 16k Hz
Salidas
1 A relé
1 Digital tipo PNP
1 Análoga 4-20 mA
Comunicaciones 1 puerto para Modbus RTU EIA-485/EIA-232
1 puerto para módulo flasdrop
HMI 1 panel de control
43
6.3.5. Fuente de voltaje DC.
La fuente de voltaje DC utilizada es la Delta DVP-PS02 (Fig. 21). Esta es la
encargada de suministrar el voltaje de 24V DC para el PLC y todos los sensores.
Fig. 21. Fuente de Voltaje DC Delta DVP-PS02
Sus características se pueden apreciar en la Tabla 5.
Tabla 5. Características Fuente de Voltaje DC Delta
Marca Delta
Modelo DVP-PS02
Voltaje de entrada 100 - 240 V AC, 50 / 60 Hz
Voltaje de salida 24V DC (±3%)
Corriente de salida 2 A
Protecciones Auto recuperable contra cortocircuito y sobrecarga
Montaje Riel DIN
44
6.3.6. Sensor de caudal.
El sensor de caudal utilizado es el Signet 2536 (Fig. 22). Este es el encargado de
enviar al PLC el caudal suministrado por la bomba principal. La señal de salida es
una frecuencia que es proporcional a la velocidad del fluido y dependiendo del
diámetro del tubo donde es instalado, por medio de tablas (dada por el fabricante)
se logra tomar el factor multiplicativo para saber la medida del caudal.
Fig. 22. Sensor de caudal Signet 2536. [30]
Sus características se pueden apreciar en la Tabla 6.
Tabla 6. Características Sensor de Caudal Signet
Marca Signet
Modelo 32536P0
Tipo Rueda de paletas
Rango de Caudal 0,1 - 6 m/s
Tamaño de tuberías 1/2 - 4 pulgadas
Número de Reynols requerido 4500
Voltaje de alimentación 5 - 24 V DC
Frecuencia de salida 49Hz por m/s nominal
Salida Transistor NPN de colector abierto
Diámetro de tubería de instalación
2 pulgadas
45
6.3.7. Sensor de nivel.
El sensor de nivel utilizado es el HX-801 (Fig. 23). Este es el encargado de enviar
al PLC el nivel de agua existente en el tanque de trabajo.
Fig. 23. Sensor de nivel HX-801
Sus características se pueden apreciar en la Tabla 7.
Tabla 7. Características sensor de nivel HX-801
Marca Liyuang Electronic
Modelo HX-801
Tipo Medición de nivel por presión hidrostática
Rango 0,1 - 1 metro
Alimentación 24V DC
Salida Análoga 4-20 mA
6.3.8. Sensores magnéticos.
El sensor magnético utilizado es el SME-8-K-LED-24 de Festo. Este es el
encargado de enviar al PLC la posición de cerrado de la válvula de bola. En la
automatización se utilizan 3 y se encuentran ubicados en las válvulas que habilita
el paso de agua hacia el módulo canaleta ancha, módulo canaleta estrecha y
módulo red de pérdidas. Sus características se pueden apreciar en la Tabla 8.
Tabla 8. Características sensor magnético Festo
Marca Festo
Modelo SME-8-K-LED-24
Alimentación 12 - 30 V AC/DC
Salida Contacto seco de acción magnética
Tiempo de respuesta < 0,5 mS
46
6.3.9. Sensores ópticos
El sensor óptico utilizado es el Opto-Bero 3RG7011 de Siemens (Fig. 24).
Ubicado en el módulo canaleta ancha, es el encargado de enviar al PLC la señal
de paso de objeto cuando se está midiendo el caudal de manera experimental
mediante el método área-velocidad en la función de “Prueba caudal” programada
en el PLC. En la automatización se utilizan 3 de estos.
Fig. 24. Sensor óptico Opto-Bero 3RG7011
Sus características se pueden apreciar en la Tabla 9.
Tabla 9. Características sensor óptico Opto-Bero
Marca Siemens
Modelo Opto-Bero 3RG7011-0CC00
Tipo Retroreflectivo con filtro de polarización
Rango 400 cm
Alimentación 24V DC
Salida 2 Digital PNP antivalentes
Tiempo de respuesta 0,5 mS
Frecuencia de suicheo 1 kHz
Protecciones IP67 /Contra voltaje inverso / contra cortocircuito / contra sobrevoltaje / contra picos de tensión
47
6.3.10. Interruptores automáticos.
Los Interruptores automáticos son los encargados proteger el circuito eléctrico en
caso de sobrecorriente o cortocircuito. En la automatización se utilizaron 4 y son:
1 para alimentación de 220VAC, 1 para alimentación de 110VAC, 1 para la
motobomba vaciado de tanque de trabajo y 1 para la fuente de 24V DC. Sus
características se pueden apreciar en la Tabla 10.
Tabla 10. Características de los interruptores automáticos utilizados.
Circuito Marca Modelo Intensidad Numero de Polos
Alimentación 220V AC, 3~
Sassin Electric
3SB1-63N 10 A 3
Alimentación 110V AC, 1~
Siemens 5SX21 6 A 1
Motobomba vaciado tanque de trabajo
Moeller CLS6 4 A 1
Fuente de 24V DC Chint NB1-63 2 A 1
48
6.4. REESTRUCTURACIÓN FÍSICA.
La reestructuración física comprende 2 áreas que son fundamentales en el
desarrollo de la automatización propuesta y son: el área hidráulica y el área
eléctrica.
En el área hidráulica se encuentran todas las reformas que hacen parte del
sistema hidráulico y son:
Instalación del sensor de caudal.
Reubicación de la motobomba principal.
Reconfiguración de las válvulas de bola que permiten el paso de agua hacia
los módulos desde la motobomba principal.
Instalación del sensor de nivel en el tanque de trabajo.
Mejora en la manguera de toma de agua de la motobomba principal.
Mejora en la tubería de la motobomba vaciado tanque de trabajo.
Mejora en la sujeción de la manguera en el módulo canaleta ancha.
Instalación de soportes para la tubería nueva.
En el área eléctrica se encuentran todas las reformas que hacen parte del sistema
eléctrico y son:
Instalación del panel del control.
Mejoras en el tablero de potencia.
Instalación de los sensores magnéticos.
Instalación de los sensores ópticos.
Instalación de caja de borneras.
Mejora en la caja de bornes de la motobomba principal.
Mejora en la conexión de la motobomba vaciado tanque de trabajo
Configuración de los puentes internos del PLC Unitronics
49
6.4.1. Instalación del sensor de caudal.
Para un óptimo funcionamiento el sensor de caudal debe de cumplir con unas
reglas de diseño estructural dados por el fabricante:
Se deben de respetar unas distancias aguas arriba y aguas abajo del sensor.
Aguas arriba con una salida de codo de 90° la distancia al sensor debe ser 20
veces el diámetro interior de la tubería y agua abajo del sensor se debe de
contar con una distancia de 5 veces el diámetro interior de la tubería (Fig. 25).
Para nuestro caso el diámetro de la tubería es de 2” y por lo tanto las
distancias que debemos respetar para instalar el sensor son: aguas-arriba de
40” (101,6 cm) y aguas-abajo de 10” (25,4 cm)
Fig. 25. Distancias para ubicación del sensor de caudal Signet. [30]
La posición de montaje del sensor se puede realizar en una disposición
horizontal o vertical del tubo. En nuestro caso se optó por realizar el montaje
en una disposición horizontal del tubo respetando las siguientes condiciones:
La posición del sensor de hará en un ángulo de 0° ó 45° con el fin de lograr un
mejor rendimiento y no se montará en la parte inferior del tubo con el fin de
evitar los sedimentos.
El sensor se debe de colocar en una pieza de encaje que sujete su cuerpo y no
hayan escapes de agua, que permita acoplar la rosca de su tapa, que
contenga una ranura de alineación que esté en la dirección del fluido y que
tenga una altura en donde sólo sobresalga la rueda de paletas en el fluido.
Para nuestro caso se consiguió una pieza en “T”, hembra en las 3 bocas, en
acero inoxidable y de rosca de 2” npt y se mandó a fabricar un acople en tivar
con una rosca exterior de 2” y una perforación interior que permita la inserción
del sensor de caudal con un ajuste de -0,25mm del diámetro exterior de los
anillos en “O”.
50
El apriete del sensor en el acople se hace lubricando las anillos en “O” con
lubricante de silicona o base de agua (nunca se debe de hacer con lubricantes
a base de petróleo); luego mediante una torsión o empuje se debe bajar el
sensor hasta la pieza de encaje asegurándose de que las flechas impresas en
la tapa negra señalen la dirección del flujo; luego se acopla la rosca de la tapa
del sensor y se hace girar hasta que la pestaña de alineación entre en la
ranura de la pieza de encaje y por último se ajusta la tapa del sensor hasta
cuando no permita más apriete (todo esto se realiza con la mano y no se
deben de usar herramientas de apriete).
El resultado del procedimiento anteriormente descrito se observa en la Fig. 26.
Fig. 26. Montaje del sensor de caudal.
51
6.4.2. Reubicación de la motobomba principal.
Como la motobomba principal se encuentra aguas-arriba del sensor de caudal,
para respetar las condiciones del largo de tubería que el sensor exige (para
nuestro caso es de 40”), hubo que replantear la ubicación de la motobomba
principal. Dicha reubicación consistió en instalar la tubería nueva de forma recta y
trasladar la motobomba a la esquina diagonal opuesta de su antigua ubicación.
Para ello se construyó una platina que sirviera como soporte para la motobomba.
Dicha platina va soportada en 3 de sus esquinas sobre los ángulos de la
estructura que soporta el tanque elevado; en la cuarta esquina se soldó un ángulo
que va desde la platina hasta el piso, con la altura adecuada de manera que
permita que la platina se encuentre a nivel. La platina se sujetó a los ángulos de
la estructura con tornillos y tuercas de presión. La motobomba se sujetó a la
platina con tornillos, tuercas y se colocó de una forma que cumpliera las siguientes
condiciones: tuviera fácil acceso a la caja de bornes, con un espacio suficiente de
manera que su ventilador pueda hacer circular aire y con un espacio preciso para
ubicar herramienta de manera que se pueda apretar o soltar los tornillos que
sujetan dicha motobomba.
De la boca de entrada de la motobomba se conectó la manguera que viene del
tanque de trabajo y de la boca de salida se conectó la tubería que pasa por el
sensor de caudal y termina en las válvulas de bola que habilitan el flujo de agua
hacia los 3 módulos de experimentación.
Todo el procedimiento anteriormente descrito se observa en la figura 25.
Fig. 27 Antes y después ubicación de la motobomba principal.
52
6.4.3. Reconfiguración de las válvulas de bola que permiten el paso de agua hacia
los módulos de experimentación desde la motobomba principal.
En vista de que la motobomba principal cambió de posición y se agregó un sensor
de caudal a la salida de ésta, a las válvulas de bola que alimentan los módulos de
experimentación se les reconfiguró la forma y la posición y así se respetaron las
distancias del sensor de caudal aguas-abajo (que para nuestro caso es de 10”).
Anteriormente las válvulas que alimentan los módulos de experimentación estaban
sujetas directamente de la salida de la motobomba principal con una configuración
en T que sólo permitía la alimentación de 2 de los 3 módulos (canaleta ancha y
red de pérdidas). Con la implementación de la automatización las válvulas
quedaron en una configuración de doble T, de manera que cada módulo de
experimentación tiene su propia válvula de alimentación.
La configuración queda de la siguiente manera: una válvula de 2” para la
alimentación del módulo canaleta ancha, una válvula de 1” para la alimentación
del módulo red de pérdidas y una válvula de 1” para la alimentación del módulo
canaleta estrecha.
Todo el procedimiento anteriormente descrito se observa en la figura 25.
Fig. 28 Configuración antes y después de las válvulas de alimentación de los módulos.
53
6.4.4. Instalación del sensor de nivel en el tanque de trabajo.
Como el sensor de nivel utilizado en la automatización es del tipo “medida de nivel
por presión hidrostática,” se obliga a que tenga que estar sumergido en el lugar en
donde va a tomar la medida.
Algunas de las exigencias que se encontraron para su instalación fueron:
El sensor se debe de mantener fijo en el fondo del tanque.
No puede quedar colgando sujeto de su cable de alimentación.
Tiene que quedar perpendicular a la base del tanque
No debe quedar colocado en un lugar en donde se vea afectado por la
turbulencia ni remolinos que forma la manguera de succión de la
motobomba principal y la caída del agua proveniente de los módulos de
experimentación (Fig. 29).
Fig. 29 Remolinos y turbulencia en el nivel de agua en el tanque de trabajo
Como solución a todo esto se optó por insertar el sensor en un arreglo de tuberías
de manera que la tubería quede apoyada sobre el tanque por medio de un ángulo,
dicha tubería sujeta el sensor mediante tornillos y permite que el sensor quede
perpendicular a la superficie de la base del tanque. Todo esto queda posicionado
en la esquina diagonal opuesta a la manguera de succión de la motobomba
principal.
54
El resultado de todo el procedimiento anteriormente descrito se observa en la Fig.
30.
Fig. 30 Montaje final del sensor de nivel en el tanque de trabajo
6.4.5. Mejora en la manguera de toma de agua de la motobomba principal.
Esta manguera tenía problemas de flotabilidad, ya que cuando se llenaba el
tanque de trabajo está manguera se subía junto con el nivel de agua provocando
que la ingresara aire en vez de agua a la motobomba principal.
Como solución a esto se desarmó la granada y se le colocó un peso en el interior,
de manera que la succión de la motobomba principal no fuera capaz de tragárselo,
no obstaculizará la boca de la manguera y cumpla con el objetivo de mantener la
manguera sumergida cuando crece el nivel de agua en el tanque de trabajo.
El resultado de lo anteriormente descrito se observa en la Fig. 31.
Fig. 31 Antes y después manguera de toma de agua de la motobomba principal
55
6.4.6. Mejora en la tubería de la motobomba vaciado tanque de trabajo.
La motobomba de vaciado de tanque de trabajo tenía un arreglo de tuberías que
en su momento no presentaban uso alguno, además tenía una manguera que
comunicaba dicha motobomba con la tubería del tanque elevado que era muy
larga, se enrollaba y presentaba quiebres que dificultaba la tarea de la
motobomba.
Como solución a esto se desmontó el arreglo de tuberías y se colocó uno nuevo
más simplificado; se recortó la manguera que iba al tanque elevado y se le colocó
un codo de manera que está no tuviera forma de quebrarse.
Lo anteriormente descrito se observa en la figura 30.
Fig. 32. Antes y después tubería motobomba vaciado tanque de trabajo
6.4.7. Mejora en la sujeción de la manguera en el módulo canaleta ancha.
Dicha manguera presentaba problemas de estabilidad dentro del módulo canaleta
ancha cuando a través de ella empezaba a salir agua. Podía salirse y regar agua
por fuera del módulo, provocaba problemas en las mediciones debido a que
generaba más turbulencia de la necesaria. En el momento su anclaje no era el
más óptimo (Fig. 6).
Como solución a esto se colocaron 2 abrazaderas de 2”, agarradas de la
estructura de la canaleta, de manera que la manguera pase a través de ellas,
forme un arco que no le provoque un estrangulamiento y la sujete de firmemente.
56
Lo anteriormente descrito se observa en la Fig. 33.
Fig. 33. Mejora en la sujeción de la manguera en el módulo canaleta ancha
6.4.8. Instalación de soportes para tubería nueva.
Como para la instalación del sensor de caudal se requirió de tramos relativamente
largos de tubería (40”) y se requirió de una nueva configuración de las válvulas
que habilitan el flujo de agua hacia los módulos; no se podía dejar dichas tuberías
sin soporte.
Como solución a esto se optó por colocar unos soportes tipo mecano con sus
respectivas abrazaderas y con sujeción en la base con pernos anclados al piso,
así todo el peso de la tubería llena con agua y el esfuerzo hecho por las personas
al mover las válvulas de bola se trasmiten a dichos soportes y no a las junturas de
las tuberías.
Lo anteriormente descrito se observa en la Fig. 34.
Fig. 34 Soportes para la tubería nueva.
57
6.4.9. Instalación del panel del control.
El panel de control era un módulo de PLC que contenía algunos de los elementos
necesarios para la implementación de la automatización tales como PLC,
pulsadores, paro de emergencia, indicadores luminosos, fuente de voltaje DC y
contactor, pero también contenía otros que no se necesitaban tales como fusibles,
bornes tipo rca, borneras muy grandes y térmicos de motor. Algunos de los
inconvenientes que trajo este módulo eran la reorganización de dichos elementos
de manera que se vieran sólo los necesarios, el resto se pudiera de alguna forma
ocultar y los que no se necesitaban eliminarlos; no había manera de agregar más
elementos de ser necesario; no había donde colocar unas borneras que recibieran
todo el cableado externo de las señales de los sensores que iban al PLC.
Como solución a esto se desmontó por completo dicho módulo, se le colocó en la
parte frontal una tapa en polivinilo de manera que solo se permitieran las
perforaciones necesarias y tapara el resto. En la parte frontal se le instaló el
pulsador de arranque, pulsador de paro y paro de emergencia, el PLC y los
indicadores luminosos. En la parte posterior se le instaló la fuente de voltaje DC,
los interruptores automáticos, el módulo transistor, las borneras y canaletas para
el cableado.
Lo anteriormente descrito se observa en las Fig. 35 y Fig. 36.
Fig. 35 Antes y después de la parte frontal panel de control
58
Fig. 36 Antes y después de la parte trasera panel de control
6.4.10. Mejoras en el tablero de potencia.
El tablero de potencia era el tablero original desde donde se controlaba el
arranque, paro y la velocidad del variador. Contenía en su parte frontal elementos
que iban a ser utilizados tales como el paro de emergencia. Algunos de los
inconvenientes que trajo este tablero eran la reorganización de dicho elemento de
manera que sólo se viera este y los que no se necesitaban eliminarlos; había que
ocultar los orificios de aquellos elementos que no se iban a usar; no tenía suiche
principal de encendido y apagado y por lo tanto las personas tenían que abrirlo
para energizar manualmente moviendo un interruptor automático de 3 polos.
Como solución a esto se desmontó por completo la parte frontal del tablero, se le
colocó una tapa en polivinilo de manera que solo se permitieran las perforaciones
necesarias y tapara el resto; En la parte frontal se le instaló el paro de emergencia
y en la parte lateral izquierda se le instaló el interruptor principal de encendido y
apagado.
59
Lo anteriormente descrito se observa en las Fig. 37 y Fig. 38.
Fig. 37 Antes y después parte frontal tablero de potencia
Fig. 38 Vista externa e interna del suiche principal en el tablero de potencia
60
6.4.11. Instalación de los sensores magnéticos.
El sensor magnético es el encargado se enviarle al PLC la posición de la válvula
de bola (abierta o cerrada) que habilita el flujo de agua hacia los módulos de
experimentación. Para ello se recurrió a fijar con resina epóxica el sensor al
cuerpo de la válvula y el imán a una de las pestañas de la llave de la válvula, de
manera que estos se encuentren enfrentados solo cuando la válvula de bola se
encuentre cerrada.
Lo anteriormente descrito se observa en las Fig. 39.
Fig. 39 Instalación del sensor magnético en la válvula
6.4.12. Instalación de los sensores ópticos.
Instalados en la canaleta ancha, los sensores ópticos son los encargados de
enviarle al PLC la señal de paso de objeto cuando se está midiendo el caudal de
manera experimental mediante el método área-velocidad y teniendo seleccionada
la función de “prueba caudal” en el PLC. Los retos que trajo estos sensores eran
que deben de estar a una igual distancia uno del otro; los sensores deben de
poder moverse hacia arriba y hacia abajo ya que la altura del nivel de agua
depende del caudal ajustado en el panel de operador; se le deben de instalar unos
espejos retroreflectivos con las dimensiones correctas de manera que si se mueve
el sensor óptico hacia arriba o hacia abajo no haya necesidad de mover el espejo;
no se debe de modificar mucho la estructura en donde está soportada la canaleta
ancha.
61
Como solución a esto se diseñó y fabricó un soporte en L con un orificio para
sujetarlo a la estructura de la canaleta y con una corredera que permite subir y
bajar el sensor desde el nivel del suelo de la canaleta hasta una altura de 8 cm; se
diseñó y fabricó una platina que sujeta al sensor y con un orificio por donde pasa
un perno con tuerca mariposa y se conecta con el soporte en L en la corredera; los
sensores se instalaron a una distancia entre ellos igual a 30 cm; los espejos
retrorreflectivos se compraron con una altura de 8 cm y sujetos a la estructura de
la canaleta por medio de un soporte en “L” pre-perforado y a una distancia entre
ellos igual a 30 cm; se instalaron unas reglas adhesivas transparentes al lado de
cada sensor para permitir posicionar todos los sensores a una misma altura y al
mismo tiempo medir la altura del nivel de agua dentro de la canaleta.
Lo anteriormente descrito se observa en la Fig. 40.
Fig. 40 Instalación de los sensores ópticos en el módulo canaleta ancha.
62
6.4.13. Instalación de caja de borneras.
Las cajas de borneras se instalaron debido a varios factores tales como: la
cantidad de señales que van al PLC desde los diferentes sensores instalados; la
distancia a la que se encuentran del PLC y el largo del cable con el que vienen
dichos sensores. Para ello se colocaron 2 cajas de borneras (Fig. 41) distribuidas
de la siguiente forma:
Una caja que se encuentra ubicada en uno de los soporte mecano cerca a las
válvulas de bola (que habilitan el flujo de agua hacia los módulos) y concentra
las señales de los 3 sensores magnéticos, del sensor de caudal y del sensor
de nivel.
Una caja que se encuentra ubicada en la estructura del módulo canaleta ancha
y concentra las señales de los 3 sensores ópticos.
Fig. 41 Cajas de borneras ubicadas en soporte mecano y
estructura del módulo canaleta ancha respectivamente.
Es de anotar que dichas cajas de bornera son plásticas y cuenta con un sellado
entre la tapa y el cuerpo de la caja, además los cables de los diferentes sensores
entran a través de ellas por medio de un prensaestopa asegurando así que no
haya una manera fácil de que dichas cajas le entre agua. Todo esto garantiza un
grado de protección IP64 (Protección completa contra contacto, protección contra
penetración de polvo y Protegido contra agua pulverizada).
63
6.4.14. Mejora en la caja de bornes de la motobomba principal.
La caja de bornes en la motobomba principal no contaba con una prensaestopa
para el cable encauchetado existiendo el riesgo de filtración de agua dentro de la
misma y corte del aislante del cable debido a roses con la estructura metálica.
Todo esto se traduce en un riesgo de alta probabilidad de cortocircuito que
provoca deterioro del cable encauchetado y daño en la motobomba y en el
variador. Para ello se recurre a colocar un prensaestopa adecuado que permita el
paso del encauchetado y la no filtración de agua dentro de la caja; además se
procede a empalmar todos los cables con conectores ciegos roscados evitando
así el uso de la cinta aislante.
Lo anteriormente descrito se observa en las figura 40.
Fig. 42 Antes y después en la caja de bornes de la motobomba principal.
6.4.15. Mejora en la conexión de la motobomba vaciado tanque de trabajo.
La motobomba de vaciado tanque de trabajo es la encargada de pasar el agua
que hay en el tanque de trabajo y llevarla hasta el tanque elevado (Fig. 17).
Anteriormente el protocolo de operación consistía en que se conectaba a un
tomacorriente, esperar a que se vacíe el tanque de trabajo y luego desconectarla.
Dentro de los inconvenientes encontrados con ese procedimiento eran que si la
persona no la desconectaba a tiempo le ingresaba aire a la motobomba y
provocaba que posteriormente hubiera que cebarla manualmente para que esta
volviera arrancar; si la persona no la conectaba o desconocía el procedimiento
dejaba el agua en el tanque de trabajo; no había protección de la motobomba ante
cortocircuito.
Como solución a esto se cambió el enchufe por un conector rectangular de 4 polos
metálico con un grado de protección IP 63 (Protección completa contra contacto,
64
protección contra penetración de polvo y protegido contra agua pulverizada (hasta
60° respecto de la vertical)) y se llevó el cable encauchetado hasta el panel de
control, de manera que su activación y desactivación sea controlada desde el PLC
por medio de un contactor y tenga una protección contra cortocircuito por medio
de un interruptor automático.
Lo anteriormente descrito se observa en las Fig. 43.
Fig. 43 Antes y después conector de motobomba vaciado tanque de trabajo
6.4.16. Configuración de los puentes internos del PLC Unitronics
Cómo se mostró en el apartado 6.3.3., el PLC Unitronics es un dispositivo de gran
versatilidad y por esto el equipo cuenta con unos puentes de configuración
internos para sus entradas y el puerto de comunicaciones. Estos puentes tienen 2
posiciones A o B que permiten diferentes funciones para un mismo puerto. Para
acceder a estos puentes hay que retirar los tornillos de la tapa trasera del PLC y
con manual en mano se deben de mover dichos puentes.
Teniendo en cuenta los todos los elementos anteriormente descritos se configuran
los puentes para que cumplan las siguientes condiciones:
Las entradas digitales deben de recibir la señal de los sensores
magnéticos, sensores ópticos y pulsadores que tienen salida tipo PNP.
El puerto I11/AI0 se debe de configurar para que reciba la señal análoga de
4-20 mA proveniente del sensor de nivel.
65
El puerto de comunicación RS232/485, se debe de configurar para permitir
la comunicación Modbus con el variador
En la tabla 11., se especifica la posición final de los puentes.
Tabla 11. Configuración de los puentes internos del PLC Unitronics
Puente Posición Función
JP1 B Entradas digitales tipo PNP
JP2 B Por defecto de fábrica - No mover
JP3 B Entrada Análoga AN0 tipo corriente
JP4 B Entrada Análoga AN1 tipo corriente
JP5 B Entrada I10 tipo análoga
JP6 B Entrada I11 tipo análoga
COMM 485 Habilitar comunicaciones por RS-485
TERM ON Habilitar resistencia terminal de puerto RS-485
66
6.5. ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS.
6.5.1. Programación
La automatización de los procesos auxiliares en el laboratorio de mecánica de
fluidos está basada en la implementación de un PLC, como unidad de
procesamiento central. Cuenta con un software de control configurado con la
interacción del PLC, conectado a una HMI donde corre una aplicación que permite
al usuario interactuar con todos los equipos del laboratorio y enlazado vía Modbus
a un variador [31].
Tanto el software de control como el de supervisión tienen el objeto de soportar los
procesos auxiliares de las prácticas y entregar reportes de mediciones y controles
hechos en los equipos, a fin de que en las experiencias los estudiantes puedan
enfocar su atención en el estudio de los fenómenos y no el de toma de datos y
control de variables [32].
Para estructurar el programa dentro del PLC lo primero que se hizo fue organizar
las funciones de los elementos implementados en el apartado 6.3, tomar las
observaciones de las entrevistas hechas a los docentes que hacen uso del
laboratorio (anexo1, anexo2 y anexo3), sacar el modelo de la planta e implementar
los diferentes sistemas de control.
6.5.2. Control de nivel en tanque de trabajo
El control del nivel en tanque de trabajo es el encargado de monitorear el nivel de
agua en dicho tanque en el momento de comenzar prácticas en alguno de los 3
módulos y de permitir o no el arranque de la motobomba principal. Los elementos
que intervienen en el control del tanque de trabajo se observan en la Fig. 44 y el
algoritmo se observa en la Fig. 45
Sensor de
Nivel
(B5)
PLC4 – 20
mA
Fig. 44. Elementos que intervienen en el control de nivel en tanque de trabajo
67
Inicio
Módulo
Seleccionado
?
AI0
Linealizar
4-20mA a
0 – 100 cm
AI0
>=
Límite inferior
Habilitar
Nivel en tanque
Mostrar Advertencia
“Tanque de trabajo con nivel Insuficiente
de agua”
FIN
NO
SI
NO
SI
Fig. 45. Algoritmo del control de nivel en tanque de trabajo
68
6.5.3. Control Selección de módulo de prácticas
El control de selección de módulo de prácticas es el encargado de supervisar la
posición de las válvulas de bola (abierta o cerrada) que habilitan el flujo de agua
hacia los módulos, permitiendo o no el arranque de la motobomba principal y
cargando los límites superiores respectivos para cada módulo. Los elementos que
intervienen en el control de selección de módulo de prácticas se observan en la
Fig. 46 y el algoritmo se observa en la Fig. 47.
Sensor Reed
Módulo Canaleta ancha
(S7)
PLC
0 / 1
Sensor Reed
Módulo canaleta estrecha
(S6)
Sensor Reed
Módulo Red de pérdidas
(S5)
0 / 1
0 / 1
Fig. 46. Elementos que intervienen en el control selección de módulo de prácticas
Inicio
Más de 1
válvula
abierta ?
Habilitar
Módulo Seleccionado
Mostrar
Advertencia
FIN
NO
SI
NO
HMI “Módulo
según válvula”
Sólo 1 válvula
abierta ?
S7 = 0
S6 = 0
Cargar lím. máx.Módulo Canaleta ancha
Cargar lím. máx.Módulo Canaleta
estrecha
Cargar lím. máx.Módulo Red de pérdidas
Mostrar
Advertencia
SI
SI
SI
NO
NO
Fig. 47. Algoritmo del control selección de módulo de prácticas
69
6.5.4. Control comunicaciones Modbus.
El control de comunicaciones Modbus es el encargado de establecer
comunicación entre el PLC y el variador, de trasmitir y recibir tramas PDU, de
verificar el estado de la comunicación y verificar el estado del variador. A
diferencia de los anteriores controles, el control de comunicaciones Modbus es
continuo y constante aún si no se está usando alguno de los módulos; esto es
debido a que el PLC debe de estar vigilando constantemente que haya
comunicación con el variador y esté disponible para un arranque efectivo. Los
elementos que intervienen en el Control comunicaciones Modbus se observan en
la Fig. 48 y el algoritmo se observa en laFig. 49.
VariadorPLCModbus Motobomba
Principal
Fig. 48. Elementos que intervienen en el Control comunicaciones Modbus
Inicio
Mostrar
Alarma
FIN
NO
SI
NO
Establecer
comunicación
Comuniciación
Establecida
?
Variador
OK
?
Enviar trama PDU
Mostrar
Fallo
NO
SI
SI
NO
NO
Fallo
confirmado
?
Alarma
solucionada
?
Nivel
en tanque de
trabajo
?
Leer o escribir
parámetro
Trama
OK
?
NO
SI
SI
SI
NO
Fig. 49. Algoritmo del Control comunicaciones Modbus
70
6.5.5. Control vaciado tanque de trabajo
El control del vaciado tanque de trabajo es el encargado de arrancar y parar la
motobomba vaciado tanque de trabajo, no permitir que dicha motobomba coja aire
y vaciar el tanque de trabajo de manera automática cuando el sistema se
encuentra inactivo y hay nivel de agua suficiente. Los elementos que intervienen
en el Control vaciado tanque de trabajo se observan en la Fig. 50 y el algoritmo se
observa en la Fig. 51.
Sensor de
Nivel
(B5)
PLC4 – 20
mA
Motobomba
Vaciado tanque
de trabajo
Fig. 50. Elementos que intervienen en el Control vaciado tanque de trabajo
Inicio
AI0
Linealizar
4-20mA a
0 – 100 cm
FIN
NO
SI
NO
SI
HMI “Vaciar
tanque de
trabajo”
Nivel de agua
> nivel mín
?
Arrancar
motobomba
Nivel de agua
<= nivel mín
?
Parar
motobomba
Fin
Tiempo de
vaciado
?
Arranque
automático
NO
SI
Fig. 51. Algoritmo del Control vaciado tanque de trabajo
71
6.5.6. Control PID.
El sistema a controlar es el conjunto de tanque de trabajo-motobomba principal y
módulo canaleta ancha, en el cual que pretende garantizar un caudal constante a
la salida de la motobomba y que llega al módulo canaleta ancha (Fig. 52).
Fig. 52. Diagrama de bloques del sistema hidráulico a controlar
EL PID es el encargado de mantener el caudal dentro de los rangos programados
por el usuario. Para la aplicación del PID hubo que desarrollar varios algoritmos
que permitieran obtener datos y actuaran de manera autónoma. Con estos
algoritmos se obtuvieron los datos necesarios para identificar el sistema, aplicar
métodos de control y así obtener los parámetros proporcional, integral y derivativo
para el control.
Los algoritmos desarrollados fueron:
Prueba caudal.
Ruido blanco.
Caracterización por rampa.
Control final PID.
Los elementos que intervienen en el Control PID se observan en la Fig. 53.
Variador
PLC
Modbus Motobomba
Principal
Sensor de
Caudal (B4)
Sensor óptico
(B1)
Sensor óptico
(B2)
Sensor óptico
(B3)
0 / 1
0 / 1
0 / 1
0 – 90
Hz
Fig. 53. Elementos que intervienen en el Control PID.
Moto
bomba
Principal
Módulo Canaleta Ancha
Tanque de
Trabajo
Sensor de
Caudal Sensores
ópticos
72
6.5.6.1. Prueba Caudal.
Prueba caudal es un algoritmo desarrollado para obtener el valor de caudal en el
módulo canaleta ancha, compararlo con el valor entregado por el sensor de caudal
y realizar un ajuste en el valor final de caudal, de manera que el valor entregado
por el sensor de caudal sea acorde a lo que realmente está circulando por la
canaleta ancha y registra los datos en una tabla de datos llamada DT1 de manera
que estos se puedan extraer posteriormente.
Prueba caudal utiliza el método experimental de aforo área-velocidad para calcular
el caudal que circula en un canal abierto [36], [37]. Este método consta de los
siguientes pasos:
1- Defina un punto de inicio A y un punto de llegada B y mida su distancia.
2- Coloque un objeto que tenga flotabilidad sobre el flujo del canal en el punto
A.
3- Calcule el tiempo que demora el objeto de llegar del punto A al punto B.
4- Con la distancia y el tiempo halle la velocidad.
5- Mida la altura del agua en el punto A y B y mida el ancho del canal en el
punto A y B con estos datos halle el área trasversal en los puntos A y B y
luego haga un promedio.
6- Con el dato de velocidad ( ) y área transversal (A), calcule el caudal ( ) con
la fórmula:
(3)
En los objetivos de los 3 sensores ópticos en esta prueba es registrar el paso del
objeto flotante en la canaleta. Los elementos que intervienen en el Prueba caudal
se observan en la Fig. 53 y el algoritmo se observa en la Fig. 54.
73
Inicio
NO
SI
HMI “Prueba
Caudal”
Válvula
Canaleta
ancha
Abierta
?
Mostrar
Advertencia
SI
SI
NO NO
SP variador
Arrancar
?
Activar control
Modbus
Sensores
ópticos
= 1
?
Activar t1
Sensores
ópticos
= 2
?
- Registrar t1- Activar t2
Sensores
ópticos
= 3
?
Registrar t2
Altura de agua en
canaleta
(h1 y h2)
V1=d / t1
V2 = d / t2
A1 = h1 x L
A2 = h2 x L
Q1 = V1 x A1
Q2 = V2 x A2
Guardar datos en tabla de datos DT1
Parar
?
FIN
SI
SI
NO
NO
SI
NO
1
1
Fig. 54. Algoritmo de Prueba Caudal
Teniendo en cuenta el algoritmo de la Fig. 54 es de apuntar que de la tabla de
datos DT1 se obtienen 110 datos. En la Tabla 12 se muestra parcialmente la
estructura de los datos y en la Fig. 55 se observa la gráfica que se extrae de DT1.
74
Tabla 12. Datos Prueba Caudal
Valor
VP (%)
Tiempo1
(Seg)
Tiempo2
(Seg)
Velocidad
1 (cm/s)
Velocidad 2
(cm/s)
Altura 1
(cm)
Altura 2
(cm)
Caudal 1
(GL/s)
Caudal 2
(GL /s)
Input
Frecuency (Hz)
Caudal
Teorico
20 2,07 1,81 14,49275 16,57459 2 1,8 0,229716 0,236442 10 0,222222
20 2,06 1,81 14,56311 16,57459 2 1,8 0,230831 0,236442 10 0,222222
20 2,03 1,78 14,77833 16,85393 2 1,8 0,234242 0,240427 10 0,222222
20 2,02 1,82 14,85149 16,48352 2 1,8 0,235402 0,235143 10 0,222222
Fig. 55. Gráfica de los datos en Prueba caudal.
La Fig. 55 tiene 2 ejes verticales dispuestos de la siguiente manera: 1 eje principal
izquierdo de líneas negras en donde se muestra el caudal en GL/s y 1 eje
secundario derecho de líneas punteadas azules en donde se muestra la velocidad
de la motobomba en porcentaje. Observando dicha figura se sacan las siguientes
observaciones:
En la canaleta hay flujo de agua a partir del 20% de la velocidad de la
motobomba
Entre el 20% y 40% de velocidad de la motobomba, los valores teóricos
entregados por el sensor de caudal y los valores medidos entregados por los
sensores ópticos son muy parecidos.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
0,5
1
1,5
2
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115
Ve
loci
dad
Mo
tob
om
ba
(%)
Cau
dal
(G
L/s)
Muestra
Caudal 2 (GL /s) Caudal 1 (GL/s) Caudal Teorico (GL/s) Valor VP (%)
75
Entre el 20% y el 70% de la velocidad de la motobomba las variaciones en los
valores medidos no son muy bruscas.
A partir del 70% de la velocidad de la motobomba la turbulencia generada por
el sistema en la canaleta hace que no sea posible tomar valores exactos del
caudal que realmente está circulando.
Aplicando el método de análisis numérico de ajuste por mínimos cuadrados a 3
grupos de datos (desde la Fig. 56 hasta la Fig. 58.), se selecciona una función
que aproxime los datos del sensor de caudal a los datos medidos en la canaleta,
ayudados por el criterio de correlación de Pearson.
Fig. 56. Ajuste por mínimos cuadrados en rango 20% al 70% de la velocidad de la motobomba
Fig. 57. Ajuste por mínimos cuadrados en rango 20% al 60% de la velocidad de la motobomba
y = 0,8198x + 0,0185 R² = 0,9621
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6Cau
dal
Me
did
o e
n c
anal
eta
(G
L/s)
Caudal del Sensor de Caudal (GL/s)
Caudal Teorico vs Caudal Medido Datos del 20% al 70% velocidad motobomba
y = 0,7739x + 0,0449 R² = 0,9607
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
Cau
dal
Med
ido
en
can
alet
a (G
L/s)
Caudal del sensor de caudal (GL/s)
Caudal Teorico vs Caudal Medido Datos del 20% al 60% velocidad motobomba
76
Fig. 58. Ajuste por mínimos cuadrados en rango 20% al 50% de la velocidad de la motobomba
De la Fig. 56 hasta la Fig. 58se puede observar que por el valor de R2, el
conjunto de datos que mejor se ajusta a nuestras necesidades es el de la Fig. 56,
y por lo tanto se aplica al valor medido por el sensor la siguiente fórmula:
(4)
y = 0,7404x + 0,062 R² = 0,9497
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Cau
dal
Me
did
o e
n c
anal
eta
(G
L/s)
Caudal del sensor de caudal (GL/s)
Caudal Teorico vs Caudal Medido Datos del 20% al 50% velocidad motobomba
77
6.5.6.2. Ruido Blanco.
Ruido blanco es un algoritmo automático desarrollado para generar valores
aleatorios de velocidad de la motobomba (dados en porcentaje de la velocidad
final) y tomar el comportamiento del sensor de caudal (valores leidos en GL/s) y
registrar los datos en una tabla de datos llamada DT2 de manera que estos se
puedan extraer posteriormente. Esto con el fin de obtener datos para la
identificación del sistema (Fig. 52). Los datos que se le ingresan por HMI son los
tiempos de muestreo, tiempo de cambio y tiempo total de la prueba. Los
elementos que intervienen en Ruido blanco se observan en la Fig. 53 y el
algoritmo se observa en la Fig. 59.
Inicio
NO
HMI “Ruido
blanco”
Válvula
Canaleta
ancha
Abierta
?
Mostrar
Advertencia
SI
SI
NO
NO
SI
NO
2
Ingrese:
- t de muestreo
- t de cambio
- t de prueba
Activar generador aleatorio
para velocidad motobomba (%)
Arrancar
?
Activar control
Modbus
SI
NO
SI
t muestreo
= 0
?
Guardar datos en tabla de datos DT2
t cambio
= 0
?
t prueba
= 0
?
FIN
2
Parar
Fig. 59. Algoritmo Ruido blanco
78
De la tabla de datos DT2 se obtienen 2400 datos con un tiempo de muestreo de
250mS, tiempo de cambio de 20S y un tiempo total de la prueba de 10 min. En la
Tabla 13 se muestra parcialmente la estructura de los datos y en la Fig. 60 se
observa la gráfica que se extrae de DT2.
Tabla 13. Datos Ruido blanco
RowValor SP
(%)
Señal de
EntradaSeñal de Salida Hora Fecha
0 63 60 0,9890602 21:25:09 23-abr-15
1 63 60 0,9890602 21:25:09 23-abr-15
2 63 60 0,9890602 21:25:09 23-abr-15
3 63 60 0,9890602 21:25:09 23-abr-15
4 63 61 0,9890602 21:25:10 23-abr-15
5 63 61 0,9890602 21:25:10 23-abr-15
Fig. 60. Gráfica de los datos en Ruido Blanco.
La Fig. 60 tiene 2 ejes verticales dispuestos de la siguiente manera: 1 eje principal
izquierdo de líneas negras en donde se muestra el caudal en GL/s y 1 eje
secundario derecho de líneas punteadas azules en donde se muestra la velocidad
de la motobomba en porcentaje.
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Vel
oci
dad
Mo
tob
om
ba
(%)
Cau
dal
(G
L/s)
tiempo (x250 mS)
Señal de Salida Señal de Entrada
79
6.5.6.3. Caracterización por rampa.
Caracterización por rampa es un algoritmo automático desarrollado para generar
variaciones en escalón de velocidad de la motobomba (%), tomar el
comportamiento del sensor de caudal (GL/s) y registrar los datos en una tabla de
datos llamada DT3 de manera que estos se puedan extraer posteriormente. Esto
con el fin de obtener datos para la identificación del sistema (Fig. 52). Los datos
que se le ingresan son los tiempos de muestreo, tiempo de cambio, incremento de
escalón y tipo de escalón. Los elementos que intervienen en Caracterización por
rampa se observan en la Fig. 53 y el algoritmo se observa en la Fig. 61.
Inicio
NO
HMI
“Caracteriz.
Por rampa”
Válvula
Canaleta
ancha
Abierta
?
Mostrar
Advertencia
SI
NO
3
Ingrese:
- t de muestreo
- t de cambio
- % incremento escalón
- tipo de escalón
Arrancar
?
Activar control
Modbus
SI
NO
SI
t muestreo
= 0
?
Guardar datos en tabla de datos DT2
FIN
3
Parar
Escalón
Ascendente
?
Vescalón=0%
Vfin=100%
Vescalon=100%
Vfin=0%SI
NO
NO
t cambio
= 0
?
V escalón
= V fin
?
% incremento de
escalón según tipo
SI
Fig. 61. Algoritmo Caracterización por rampa
80
De la tabla de datos DT3 se obtienen 90 datos con un tiempo de muestreo de
250mS, tiempo de cambio de 20S, un incremento de escalón del 70% y el tipo de
escalón ascendente. En la Tabla 14 se muestra parcialmente la estructura de los
datos y en la Fig. 62 se observa la gráfica que se extrae de DT3.
Tabla 14. Datos caracterización por rampa
RowSeñal de
entrada
Señal de
salidaHora Fecha
29 70 0,0035 7:25:08 p. m. 23/04/2015
30 70 0,0035 7:25:08 p. m. 23/04/2015
31 70 0,0035 7:25:08 p. m. 23/04/2015
32 70 0,16776 7:25:08 p. m. 23/04/2015
33 70 0,16776 7:25:09 p. m. 23/04/2015
Fig. 62. Gráfica de los datos en Caracterización por rampa.
La Fig. 62 tiene 2 ejes verticales dispuestos de la siguiente manera: 1 eje principal
izquierdo de líneas negras en donde se muestra el caudal en GL/s y 1 eje
secundario derecho de líneas punteadas azules en donde se muestra la velocidad
de la motobomba en porcentaje.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Vel
oci
dad
Mo
tob
om
ba
(%)
Cau
dal
(G
L/s)
tiempo (x250 mS)
Señal de salida Señal de entrada
81
6.5.6.4. Identificación del sistema.
El proceso de identificación del sistema [33], [38], [39], [40], [41], se realizó con las
señales generadas por los algoritmos de modelación: Ruido blanco
(pseudoaleatoria) y caracterización por rampa (escalón), las cuales serán
llamadas Señal1 y Señal2 respectivamente.
Para el tratamiento de estas señales se tomas los datos y se llevan a Matlab®, el
resultado se puede ver en la Fig. 63.
Fig. 63. Señales de entrada y salida utilizadas en la identificación
0 100 200 300 400 5000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
y1
Input and output signals
0 100 200 300 400 5000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Time
u1
0 5 10 150
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
y1
Input and output signals
0 5 10 150
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Time
u1
Señal1
Señal2
82
Cada una de estas señales de prueba tiene un propósito específico, esto es, para
el caso de la Señal1 se usan señales de tipo ruido blanco con el fin de registrar los
cambios de la señal de salida y sus efectos sobre el caudal. La señal2 buscó
conocer la respuesta del sistema ante una entrada escalonada y sostenida por un
tiempo constante, esto le permite a la motobomba aproximarse a un porcentaje de
la velocidad de trabajo en estado estable.
Para realizar la validación de los modelos obtenidos se utilizaron todas las señales
estables vistas en la Fig. 63. Partiendo de un análisis conceptual, se encontraron
modelos de función de transferencia para estimar un modelo lineal apropiado para
el diseño de la ley de control tal y como se aprecia en la Fig. 64 y Fig. 65
Fig. 64. Identificación del sistema usando la Señal1
0 100 200 300 400 500 600-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Time
Measured and simulated model output
Señal1
83
Fig. 65. Identificación del sistema usando la Señal2
El ejercicio de identificación arrojó diferentes tipos de modelos de una entrada y
una salida (SISO), los cuales se organizaron según el porcentaje de error de
ajuste entre el modelo predicho y la respuesta real, tal y como se aprecia en la
tabla 1
Tabla 15. Porcentajes de ajustes de los modelos planteados a las Señales 1 y 2
Señal1 Señal2
Pss4 88,19% P3Z2 41,26% P3U 94,03% P1Z 81,10%
Pss3 88,11% P3ZU 40,75% P2IZ2 93,96% P3Z1 81,05%
Pss2 88,11% P2U2 40,18% P2I2 93,16% P28 79,84%
P1Z 87,61% P12 40,07% P2IZ1 91,00% P1I 79,73%
P2Z3 87,25% P3Z1 39,16% P2U1 88,31% P2DZ 74,94%
P2ZU 85,21% P2U 26,94% Pss3 88,19% P2DZU 72,48%
P1IZ 82,87% P21 21,76% P2D 88,07% P26 72,27%
P2Z1 82,00% P23 21,76% P2Z3 87,63% P2U2 71,15%
P2Z2 79,27% P24 21,76% P2Z2 87,37% P2I1 70,88%
P2Z4 75,63% P2I2 12,43% P2ZU 87,12% P25 69,01%
P2DZU 75,26% P2IZ1 2,49% Pss4 85,39% P32 68,89%
P3U 74,01% P31 1,69% P2Z4 84,43% P11 68,09%
P2DZ 73,82% P28 1,66% Pss2 84,42% P1 68,08%
P2IZ2 70,53% P1I 1,66% P3ZU 83,28% P12 63,29%
P25 53,39% P2U1 1,10% P3Z2 83,14% P21 33,39%
P1 53,39% P26 0,44% P1IZ 83,05% P23 33,39%
0 5 10 15-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Time
Measured and simulated model output
Señal2
84
Continuación Tabla 15. Porcentajes de ajustes de los modelos planteados a las Señales 1 y 2
P11 53,39% P22 0,11% P2Z1 82,87% P24 33,39%
P32 53,38% P2I1 -0,02% P31 81,67% P2U 20,66%
P27 -13,39% P22 16,54%
P2D -45,52% P27 10,89%
De los valores de ajuste de la tabla 15 se escogen los que tenga mayor
porcentaje en ambas señales y se organizan en la tabla 16.
Tabla 16. Mejores ajustes de los modelos planteados a las Señales1 y 2.
Señal1
Señal2
P1 53,39%
P2Z1 82,00% P1 68,08%
P2Z1 82,87%
P11 53,39% P2Z2 79,27% P11 68,09% P2Z2 87,37%
P1IZ 82,87% P2Z3 87,25% P1IZ 83,05% P2Z3 87,63%
P1Z 87,61% P2Z4 75,63% P1Z 81,10% P2Z4 84,43%
P25 53,39% P2ZU 85,21% P25 69,01% P2ZU 87,12%
P2DZ 73,82% P32 53,38% P2DZ 74,94% P32 68,89%
P2DZU 75,26% P3U 74,01% P2DZU 72,48% P3U 94,03%
P2IZ2 70,53% Pss2 88,11% 93,96% 69,01% Pss2 84,42%
Pss3 88,11% Pss3 88,19%
Pss4 88,19% Pss4 85,39%
De estos modelos escogidos en la tabla16 se evalúa su respuesta paso simulada
y se registran las gráficas tal y como se observa en la Fig. 66
85
(a) Modelo P2IZ2
(b) Modelo P3U
(c) Modelos P1Z, pss4, P2DZU, P2DZ,
P2ZU, pss3, P2Z3,P2Z1
(d) Modelo pss2
(e) Modelo P1, P1IZ
Fig. 66. Respuesta paso simulada para modelos de tabla 16
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
x 1010
-3.5
-3
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0x 10
13
Time
Step Response
P2IZ2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
x 108
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Time
Step Response
P3U
0 1 2 3 4 5 6
x 104
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Time
Step Response
P1Z
pss4
P2DZU
P2DZ
P2ZU
pss3
P2Z3
P2Z1
0 5 10 15 20 250
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Time
Step Response
pss2
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.0250
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Time
Step Response
P1
P1IZ
86
(f) Modelos P32, P25, P11
Continuación Fig. 66. Respuesta paso simulada para modelos de tabla 16
De la figura 66(a) hasta la figura 66(e), se puede observar que los modelos no
corresponden en el tiempo a los datos reales de un escalón unitario (Señal2 Fig.
63). De la figura 66(f) se observan 3 modelos (P32, P25, P11) que son los que
mejor se comportan con respecto a la señal real. Por consiguiente estos 3
modelos son evaluados en residuos estadísticos.
(a) Modelo P32
(b) Modelo P25
Fig. 67. Evaluación de residuos estadísticos de los modelos P32, P25 y P11
0 0.5 1 1.5 2 2.50
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Time
Step Response
P32
P25
P11
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-1
-0.5
0
0.5
1
Autocorrelation of residuals for output y1
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-2
-1
0
1
2
Samples
Cross corr for input u1 and output y1 resids
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-1
-0.5
0
0.5
1
Autocorrelation of residuals for output y1
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-2
-1
0
1
2
Samples
Cross corr for input u1 and output y1 resids
87
(c) Modelo P11
Continuación Fig. 67. Evaluación de residuos estadísticos de los modelos P32, P25 y P11
Como se puede observar de la Fig. 67 los 3 modelos se encuentran dentro de los
rangos para la evaluación de residuos estadísticos. Por lo tanto se extraen sus
funciones de transferencia con sus respectivos parámetros, desviaciones estándar
y cálculos de error
Tabla 17. Evaluación de G(s) y sus parámetros para los modelos P32, P23, P11
Modelo Función de Transferencia
G(s) Parámetros
Ajuste
de datos FPE MSE
P32
( )( )( )
Kp = 1.3018
+/- 80.611
Tp1 = 2.2214e-05
+/- 97.43
Tp2 = 0.24219
+/- 38.5
Tp3 = 1e-06
+/- 0.00040005
50.92% 0.01774 0.01753
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-1
-0.5
0
0.5
1
Autocorrelation of residuals for output y1
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-2
-1
0
1
2
Samples
Cross corr for input u1 and output y1 resids
88
Continuación Tabla17. Evaluación de G(s) y sus parámetros para los modelos P32, P23, P11
Modelo Función de Transferencia
G(s) Parámetros
Ajuste de
datos FPE MSE
P25
( )( )
Kp = 1.3017
+/- 0.0099278
Tp1 = 0.17257
+/- 0.99008
Tp2 = 9.6567e-08
+/- 1.0345e-23
50.93% 0.01768 0.01752
P11
Kp = 1.3018
+/- 0.099752
Tp1 = 0.053102
+/- 1.0169e+05
50.91% 0.011782 0.01754
De la tabla 17 se puede concluir que el modelo que mejor se adapta, mejor se
comporta, tiene desviación estándar baja en sus parámetros y menores
estimaciones de error es el modelo P25
Los polos del sistema son los siguientes:
p1= -1036013,82638771
p2= -0,579374599788198
Como se puede observar dichos polos son muy distantes uno del otro por lo tanto
se puede concluir que el sistema pudiese a llegar a comportarse como un sistema
de un solo polo debido a lo cerca que esta de cero el polo dominante. Se intenta
entonces realizar el método de Ziegler/Nichols [19] de lazo abierto para hallar los
parámetros PID. Para ello se aplica la respuesta paso el modelo como se observa
en la Fig. 68
89
Fig. 68. Aplicación del Método de lazo abierto de Z-N al modelo
De la Fig. 68 se puede observar que este método no es aplicable porque la
respuesta debe de tener una forma de “S”; o sea que no debe de comenzar desde
cero (como lo hace nuestra curva).
Aplicando el método de lazo cerrado de Z-N se monta el modelo en simulink como
se observa en la Fig. 69.
Fig. 69. Aplicación del método de lazo cerrado de Z-N al modelo
A este método se le empieza a realizar aumentos a la ganancia hasta encontrar la
ganancia crítica (momento en el cual el sistema comienza a tener oscilaciones
sostenidas). El sistema empieza a tener oscilaciones a partir de una ganancia de
8400. Con este valor de ganancia tan alto no es posible tampoco utilizar este
método para sintonizar PID. Por lo tanto se recurre a la sintonización manual.
Step Response
Time (seconds)
Am
plit
ude
0 2 4 6 8 10 12 14 16
90
El PID del PLC Vision es un bloque de función propio del PLC “FB-PID”, su
tipología es en paralelo e incluye una función de Auto-tune. Los parámetros de
entrada son: Set point (SP), Valor de proceso (Vp), Banda proporcional, tiempo
integral (ti), tiempo derivativo (td), tiempo de muestreo (ST), tipo de acción (inversa
o directa), rango de entrada (límite inferior y superior del proceso), rango de salida
(límite inferior y superior de la variable de control). Los parámetros de salida son:
Valor de control (CV), Estado del PID y parámetros de autotune.
Para la sintonización manual se toman datos del sistema y se varían los
parámetros Banda proporcional, tiempo integral y tiempo derivativo con respecto a
su comportamiento. Fig. 70 muestra los resultados de las pruebas.
(a)
Banda proporcional
(%) 100
Tiempo integral
(Ség) 0
Tiempo derivativo
(Ség) 0
(b)
Banda proporcional
(%) 100
Tiempo integral
(Ség) 2
Tiempo derivativo
(Ség) 1
Fig. 70. Sintonización manual del PID
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Tiempo (x250 mS)
Valor SP % Valor VP % Variable de control
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
%
Tiempo (x250 mS)
Valor SP % Valor VP % Variable de control
91
(C)
Banda proporcional
(%) 100
Tiempo integral
(Ség) 3
Tiempo derivativo
(Ség) 1
(d)
Banda proporcional
(%) 100
Tiempo integral
(Ség) 3
Tiempo derivativo
(Ség) 2
Continuación Fig. 70. Sintonización manual del PID
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
%
Tiempo (x250 mS)
Valor SP % Valor VP % Variable de control
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
%
Tiempo (x250 mS)
Valor SP % Valor VP % Variable de control
92
De la Fig. 70 se puede observar que el mejor comportamiento lo tienen el grupo
de parámetros (C)
Banda proporcional (%) = 100
Tiempo integral (Ség) = 3
Tiempo derivativo (Ség) = 1
93
6.5.6.5. Control final PID.
El control final PID es el algoritmo resultado del análisis y procesamiento de los
datos tomados en la planta en los algoritmos anteriores. Es el encargado de
controlar, supervisar, mantener el caudal en la canaleta ancha y registrar los datos
en una tabla de datos llamada DT4 de manera que estos se puedan extraer
posteriormente. Los elementos que intervienen en Caracterización por rampa se
observan en la Fig. 53 y el algoritmo se observa en la Fig. 71.
Inicio
NO
HMI “Módulo
según válvula”
Válvula
Canaleta
ancha
Abierta
?
SI
NO
SP variador
Arrancar
?
Activar control
Modbus
Parar
?
FIN
SI
NO
SI
4
Activar
FB-PID
4
SI
t muestreo
= 0
?
Guardar datos en tabla de datos DT4
NO
I0
Ajuste de mín
cuadrados
VP=A*I0 + B
Fig. 71. Algortimo control PID
94
6.5.7. Control de indicadores luminosos
El algoritmo de control de indicadores luminosos es el encargado de activar dichos
indicadores de manera que el usuario final tenga una idea visual general del
sistema. La automatización cuenta con 2 indicadores luminosos, uno verde que
indica si alguna de las 2 motobombas está activada y uno rojo que indica que
existe una advertencia, alarma o fallo en el sistema y que el usuario debe de
acercarse al panel de control para cerciorarse de lo sucedido.
Los elementos que intervienen en control de indicadores luminosos se observan
en la Fig. 72 y el algoritmo se observa en la Fig. 73.
PLC
Indicador Luminoso
Rojo
Indicador Luminoso
Verde
Fig. 72. Elementos que intervienen en el control de indicadores luminosos
Inicio
NO
Fallo o
Advertencia o
Alarma
?
Activar
Indicador
Rojo
SI
Motobomba
( Principal o
Vaciado)
Activa
?
NO
Advertencia
?
Parpadeo
Indicador
Rojo
Motobomba
Principal en
arranque
o paro
?
Activar
Indicador
Verde
Parpadeo
Indicador
Verde
SI
SI
SI
NO
NO
Fin
Fig. 73. Algoritmo de control de indicadores luminosos
95
6.6. COMUNICACIÓN HOMBRE-MÁQUINA
Dentro de la automatización realizada, la comunicación hombre-máquina se
realiza de 2 formas: pantalla – teclado e interacción PC-PLC.
Pantalla- teclado es para un usuario general y es en donde dicho usuario ingresa
datos y navega a través de las diferentes opciones de pantalla por medio del
teclado que trae integrado el PLC (Fig. 19).
Interacción PC-PLC es para un usuario más especializado que requiere de
obtener datos recogidos en las tablas de datos internas, exigiendo una
comunicación entre el PC y el PLC. Todo esto se realiza a través del puerto de
comunicaciones RS232/485 que trae integrado el PLC y a través del software
Unitronics DataXport.
Unitronics DataXport es un software que permite una comunicación entre el PC y
PLC para crear registros en tiempo de ejecución de los datos guardados en las
tablas de datos y regiones de operandos que existen dentro de los PLC Unitronics.
DataXport guarda los registros de datos en formato .ulp y se acceden a estos
usando la aplicación DataXls (compañera de DataXport), para luego exportar los
datos a archivos de tipo Excel [34]. Para la automatización se creó un archivo en
DataXport que permitiera obtener los datos guardados en las tablas de datos DT1,
DT2, DT3 y DT4. En la Fig. 74 se pueden apreciar las pantallas del programa
creado en dicho software.
(a) Pantalla de creación de registros
Fig. 74. Pantallas del archivo creado en el software DataXport
96
(b) Pantalla de toma datos al PLC
(c) Pantalla de registros a enviar a Excel en DataXLS
Continuación Fig. 74. Pantallas del archivo creado en el software DataXport
97
6.7. DOCUMENTACIÓN.
La documentación de la automatización se realizó por medio de manuales y
planos que permitieran a los usuarios del laboratorio y personal encargado más
conocimiento y confianza en el momento de interactuar con el sistema.
Para el desarrollo del manual se abarcaron temas concretos tales como:
descripción de elementos, pasos iniciales para la preparación, arranque y paro del
sistema hidráulico, funciones automáticas y funciones especiales. Todo esto
desde el uso del panel de control y apoyado en gran parte de imágenes y
fotografías, de manera que el usuario final lo pueda leer en poco tiempo y de una
manera más agradable. El resultado lo podemos apreciar en el ¡Error! No se
ncuentra el origen de la referencia..
Para el desarrollo de los planos se aplicaron las normas UNE-EN 60617 (CEI
617). En los planos podemos encontrar lo concerniente al sistema eléctrico, al
sistema hidráulico y a la ubicación de los elementos dentro del laboratorio. El
resultado lo podemos apreciar en el ANEXO 5.
Todo lo anterior va soportado con la implementación de elementos Poka-Yoke, de
manera que el usuario no tenga forma de cometer errores por despiste o
confusión. Dentro de los elementos Poka-Yoke se encuentran: el rotulado de los
elementos eléctricos (Fig. 75a), rotulado en la conexión de los tomacorrientes, en
la identificación de las válvulas de bola, en la identificación de los módulos de
experimentación (Fig. 75b), en el rotulado de los diferentes tanques de
almacenamiento de agua, en la identificación de los diferentes tableros eléctricos,
en la identificación de las funciones de los diferentes elementos de acción que
existen en los tableros (pulsadores y suiches) y mediante indicadores luminosos
de diferentes colores en el panel de control.
98
(a) Rotulado de elementos eléctricos
(b) Identificación de los módulos de experimentación
Fig. 75. Implementación del sistema Poka-Yoke
99
7. RESULTADOS Y CONCLUSIONES.
Se implementó una instalación con PLC, un diseño de un nuevo conexionado, una
realización de un nuevo listado de señales; se diseñó y desarrolló un software de
adquisición de datos en el PLC; se diseñó y desarrolló un nuevo software de
control; se diseñó y desarrolló una nueva interfaz gráfica y se normalizó y/o
estandarizó la documentación, para lograr un lenguaje común
Dentro del estudio de modelado de la planta se encontró que por debajo del 20%
de la velocidad de la motobomba no hay flujo de agua, por consiguiente es
considerada una zona muerta; prueba de ello se observa en la zona sombreada
en la Fig. 76.
Fig. 76. Gráfica de zona muerta de flujo de caudal
La Fig. 76 tiene 2 ejes verticales dispuestos de la siguiente manera: 1 eje principal
izquierdo de líneas negras en donde se muestra el caudal en GL/s y 1 eje
secundario derecho de líneas punteadas azules en donde se muestra la velocidad
de la motobomba en porcentaje.
El modelo que se entrega se ajusta muy bien a la planta con la función entre el
20% y el 70% de la velocidad de la bomba. Bajo las siguientes condiciones: Agua
limpia, sensor de caudal con su rotor limpio, el módulo canaleta ancha se
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
Ve
loci
dad
Mo
tob
om
ba
(%)
Cau
dal
(G
L/s)
Señal de salida señal de entrada
100
encuentra a nivel y sin obstáculos dentro, no existen fugas en la tubería y
manguera desde el tanque de trabajo pasando por la motobomba hasta llegar a la
canaleta, la válvula de bola que habilita el flujo de la canaleta ancha se encuentra
en buenas condiciones y permite un paso sin restricciones y el variador no tiene
ninguna programación a la establecida en los planos eléctricos.
Los polos del modelo del sistema entregado muestran que son tan distantes uno
del otro que el más alejado no produce casi efecto sobre el sistema, por eso dicho
sistema se comporta como un modelo de un solo polo.
El variador tiene unos parámetros internos que pueden provocar que la función de
transferencia del modelo se vea alterada, casi al punto de agregarle un cero a
dicha función y por consiguiente volver lento un sistema que naturalmente es
rápido.
Ya es posible la realización de prácticas de laboratorio que desarrolle nuevas
técnicas para los alumnos y profesores que deseen realizar investigaciones, al
tener la posibilidad de recolectar datos de sensores en tiempo real.
Se prevé que la tasa de uso del laboratorio aumente con respecto a años
anteriores, gracias a que la implementación realizada elimina posibles errores por
desconocimiento al aplicar el sistema Poka-Yoke.
Se entrega documento con los planos eléctricos e hidráulicos del laboratorio
(Anexo 5), en donde se muestran todos los componentes eléctricos, electrónicos e
hidráulicos que componen toda la automatización realizada.
Se entrega un manual de usuario (Anexo 6), en donde se realiza un descripción
rápida y breve para lograr un correcto funcionamiento del panel de control.
Se entrega un manual ingeniería (Anexo 7), en donde se realiza una descripción
completa del funcionamiento del panel de control.
Se entrega el programa de PLC que se puede visualizar con el software Visilogic y
el programa de adquisición de datos que se puede visualizar con el software
DataXport (Anexo 8)
Después de la entrega del manual a los encargados del laboratorio se les hace un
entrenamiento sobre el uso del panel de control. (Anexo 4)
101
102
8. RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROS.
La automatización desarrollada en este trabajo de grado puede servir como base
de trabajos e implementaciones futuras dentro del mismo laboratorio, se considera
que dicho laboratorio es un lugar muy apropiado para el desarrollo de
implementaciones por parte de los estudiantes de ingeniería electrónica. Dentro
de dichas implementaciones futuras se propone:
Diseñar, e implementar un limnimetro electrónico que registre datos de altura de
agua dentro de los 2 módulos de canaletas (canaleta ancha y canaleta estrecha) y
los envíe al PLC.
Diseñar, e implementar un medidor de presión diferencial para el módulo red de
pérdidas que registre datos, se pueda conectar a cualquiera de los terminales
hidráulicos de dicho módulo y los envíe al PLC. Este en especial sería un muy
buen aporte, porque así se eliminaría la necesidad de usar el mercurio que es
usado en la actualidad
Diseñar e implementar control de nivel de agua en los 2 tanques (tanque elevado y
tanque de trabajo), con las siguientes características: medición del nivel real de
agua en cada tanque, alimentación automática de agua limpia en caso de que el
nivel en el tanque elevado sea inferior a un nivel permitido, detección de exceso
de nivel de agua en el tanque de trabajo, alimentación automática de agua desde
el tanque elevado al tanque de trabajo y detección de fallo en la bomba de vaciado
tanque de trabajo; todo esto sería supervisado en tiempo real por el PLC.
Cambiar las válvulas de bola de habilitación de agua hacía los módulos por
electroválvulas de manera que sea el mismo PLC el que comande la apertura y
cierre. Lo mismo aplicaría para las válvulas de bola de vaciado de agua.
Mejorando por ende el tipo de conexión de las tuberías de entrada y salida hacia
dichos módulos.
En la red hidráulica que sale de la motobomba vaciado de tanque de trabajo al
tanque elevado y de la motobomba principal instalar un sensor de presión que
tome datos en tiempo real del sistema y advierta de posibles fallos tales como la
cavitación, fugas, aire en la tubería, etc.
103
Las anteriores 5 propuestas futuras dan pie para colocar una red Modbus de modo
que el laboratorio posea una periferia descentralizada, como actualmente el PLC
comunica con Modbus con el variador sería algo muy interesante de desarrollar.
El PLC Vision de Unitronics posee un espacio disponible para colocar un puerto de
comunicaciones adicional. Este puerto puede ser RS232 / RS 485 / TCP-IP o
Canbus, de manera que se podría implementar un sistema SCADA que contenga
una estación para la operación y supervisión remota por parte de los laboratoristas
y una estación para el desarrollo de aplicaciones interactivas mediante Labview,
que le sirvan a los estudiantes de ingeniería ambiental, industrial, electrónica y
multimedia
El PLC Vision posee un puerto para insertar memorias SD. Sería interesante
desarrollar algoritmos que permitan guardar información recolectada durante
cualquiera de las prácticas y que los estudiantes simplemente inserten su
memoria, sin necesidad de utilizar el puerto RS-485 como actualmente se hace.
Las recomendaciones que se le hace al área encargada del laboratorio de
mecánica de fluidos para que este tenga un mejor comportamiento serían:
Instalar en las mangueras: de toma de agua de la motobomba principal y en la
salida de la motobomba vaciado de tanque de trabajo, unas válvulas tipo cheque o
antirretorno para evitar que el agua dentro de las mangueras se devuelva y entre
aire a la tubería cuando dichas motobombas dejan de funcionar.
Se hace necesario que coloque filtros que mantengan el agua libre de mugre y
suciedades generadas por el uso del espacio.
Instalar un gabinete eléctrico apropiado (que no tenga paso de agua y tenga
ventilación forzada), que permita instalar todos los elementos actuales y futuros
dentro de él.
104
9. CRONOGRAMA.
Tareas en orden cronológico
1- Realizar el plano hidráulico y eléctrico del sistema actual.
2- Investigar las prácticas realizadas por los docentes actuales.
3- Investigar el manejo del laboratorio por parte de los encargados del mismo.
4- realizar visitas a otros laboratorios de hidráulica y mecánica de fluidos en la
ciudad.
5- Investigar las normas para la conservación del agua en circuitos de
recirculación.
6- Diseñar el circuito eléctrico y de instrumentación de la automatización a
realizar
7- Diseñar el circuito hidráulico de la automatización a realizar
8- Investigar cual es el tipo de sensor más apropiado para la realización de la
automatización.
9- investigar cual es el rango apropiado de los sensores análogos que se van
a adquirir, para ello se debe de realizar las pruebas de campo necesarias.
10- Cotizar los elementos hidráulicos, de instrumentación y eléctricos.
11- Definir los límites de la automatización, según el presupuesto aprobado.
12- Investigar y definir los métodos de control más apropiados para la
automatización
13- Diseñar el programa de control en el PLC.
14- Realizar el montaje de los elementos hidráulicos, de instrumentación y
eléctricos.
15- realizar los planos hidráulicos de la automatización.
16- Investigar cuales son las normas para la realización de planos eléctricos.
17- Realizar los planos de eléctricos de la automatización.
18- Validar el funcionamiento del laboratorio una vez instaurada la
automatización.
19- Realizar y entregar el manual usuario del laboratorio.
105
16
15
14
13
12
11
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
SE
MA
N
A
TA
RE
A
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
106
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mmon_flow%2F100006%2FCOM%2Fde%2F4459%2Fdownload%2Fdocument.ht
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[34] Help Unitronics DataXport, Versión 03/06/08. Unitronics.
[35] J. Torres, J. Vázquez C., F. J. Castillo S., E. Contreras C., R. M. Urzúa R., G.
Beltran R., “Sistema Poka – Yoke,” Programación Matemática y Software, vol 3,no
1, pp 12, septiembre, 2012. [Online]. Available:
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[36] M. G. Bos, J. A. Reploge, A. J. Clemmens, “Aforadores de caudal para
canales abiertos,” Wageningen, The Netherlands. International Institute for Land
Reclamation and Improvement/ILRI. 1986. [Online]. Available:
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de%20caudal%20para%20canales%20abietos/pub38.pdf
[37] J. McPheebe T., “Guía De Aforos En Canales Abiertos Y Estimación De Tasas
De Infiltración,” Ingeniería Civil. Facultad De Ciencias Físicas Y Matemáticas
110
Universidad De Chile. [Online]. Available: https://www.u-
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[38] L. Ljung, System identification: theory for the user, 2 ed. New Jersey: Prentice
Hall, 2007.
[39] J. A. Rico C., Control identificación y estimación. Bogotá: Universidad Distrital
Francisco Jose de Caldas, 1997.
[40] C. Guarnizo L., S. Sanchez A., “Control adaptativo implementado sobre un
controlador logico programable,” Tecno-lógicas, 2009/Edicion especial, pp 29-3,
2009.
[41] R. C. Dorf, R. H. Bishop, “Modern control systems,” 11ed. New York: Prentice
Hall, 2008
111
11. LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Códigos de Función Modbus ................................................................... 30
Tabla 2. Características de las motobombas existentes en el laboratorio ............. 38
Tabla 3. Características PLC Unitronics ................................................................ 40
Tabla 4. Características Variador ABB. ................................................................. 42
Tabla 5. Características Fuente de Voltaje DC Delta ............................................. 43
Tabla 6. Características Sensor de Caudal Signet ................................................ 44
Tabla 7. Características sensor de nivel HX-801 ................................................... 45
Tabla 8. Características sensor magnético Festo .................................................. 45
Tabla 9. Características sensor óptico Opto-Bero ................................................. 46
Tabla 10. Características de los interruptores automáticos utilizados. .................. 47
Tabla 11. Configuración de los puentes internos del PLC Unitronics ................... 65
Tabla 12. Datos Prueba Caudal ............................................................................. 74
Tabla 13. Datos Ruido blanco ................................................................................ 78
Tabla 14. Datos caracterización por rampa .......................................................... 80
Tabla 15. Porcentajes de ajustes de los modelos planteados a las Señales 1 y 2
........................................................................................................................ 83
Tabla 16. Mejores ajustes de los modelos planteados a las Señales1 y 2. .......... 84
Tabla 17. Evaluación de G(s) y sus parámetros para los modelos P32, P23, P11
........................................................................................................................ 87
112
12. LISTA DE FIGURAS
Fig. 1. Vista global del laboratorio de mecánica de fluidos .................................. 12
Fig. 2. Diagrama de bloques hidráulico del laboratorio de mecánica de fluidos... 13
Fig. 3. Motobombas existentes en el laboratorio................................................... 13
Fig. 4. Canaleta estrecha sin alimentación de agua. ............................................ 14
Fig. 5. Vista superior y lateral de manguera doblada en la motobomba vaciado
tanque de trabajo ............................................................................................ 15
Fig. 6. Sujeción inadecuada de manguera de alimentación de agua en la canaleta
ancha............................................................................................................... 15
Fig. 7. Módulo red de pérdidas sin desagüe directo al tanque de trabajo ............. 16
Fig. 8. Motobomba vaciado tanque de trabajo con presencia de óxido ................ 16
Fig. 9. Tanques con agua sucia, elevado y de trabajo respectivamente. .............. 18
Fig. 10. Agua estancada en los módulos de experimentación. ............................. 18
Fig. 11. Presencia de mercurio en el módulo canaleta estrecha........................... 19
Fig. 12. Motobomba principal y válvulas de bola. ................................................. 19
Fig. 13. Diagrama de bloques de un variador ....................................................... 29
Fig. 14. Trama General Modbus ........................................................................... 29
Fig. 15. Diagrama Hidráulico del laboratorio al inicio del proyecto....................... 31
Fig. 16. Diagrama eléctrico del laboratorio al inicio del proyecto. ......................... 32
Fig. 17. Diagrama de bloques de la estructura general de la realización de la
automatización ................................................................................................ 35
Fig. 18 Módulo PLC. ............................................................................................ 39
Fig. 19 Vista frontal y posterior del PLC Unitronics Vision 130 ............................ 39
Fig. 20 Variador ABB ACS310 ............................................................................. 41
Fig. 21. Fuente de Voltaje DC Delta DVP-PS02 ................................................... 43
Fig. 22. Sensor de caudal Signet 2536. [30] ......................................................... 44
Fig. 23. Sensor de nivel HX-801 ........................................................................... 45
Fig. 24. Sensor óptico Opto-Bero 3RG7011 ......................................................... 46
Fig. 25. Distancias para ubicación del sensor de caudal Signet. [30] .................. 49
113
Fig. 26. Montaje del sensor de caudal. ................................................................ 50
Fig. 27 Antes y después ubicación de la motobomba principal............................ 51
Fig. 28 Configuración antes y después de las válvulas de alimentación de los
módulos. .......................................................................................................... 52
Fig. 29 Remolinos y turbulencia en el nivel de agua en el tanque de trabajo ...... 53
Fig. 30 Montaje final del sensor de nivel en el tanque de trabajo ........................ 54
Fig. 31 Antes y después manguera de toma de agua de la motobomba principal
........................................................................................................................ 54
Fig. 32. Antes y después tubería motobomba vaciado tanque de trabajo ............ 55
Fig. 33. Mejora en la sujeción de la manguera en el módulo canaleta ancha ....... 56
Fig. 34 Soportes para la tubería nueva. ............................................................... 56
Fig. 35 Antes y después de la parte frontal panel de control ............................... 57
Fig. 36 Antes y después de la parte trasera panel de control .............................. 58
Fig. 37 Antes y después parte frontal tablero de potencia ................................... 59
Fig. 38 Vista externa e interna del suiche principal en el tablero de potencia ...... 59
Fig. 39 Instalación del sensor magnético en la válvula ........................................ 60
Fig. 40 Instalación de los sensores ópticos en el módulo canaleta ancha. .......... 61
Fig. 41 Cajas de borneras ubicadas en soporte mecano y estructura del módulo
canaleta ancha respectivamente. .................................................................... 62
Fig. 42 Antes y después en la caja de bornes de la motobomba principal. ......... 63
Fig. 43 Antes y después conector de motobomba vaciado tanque de trabajo ..... 64
Fig. 44. Elementos que intervienen en el control de nivel en tanque de trabajo .. 66
Fig. 45. Algoritmo del control de nivel en tanque de trabajo ................................. 67
Fig. 46. Elementos que intervienen en el control selección de módulo de prácticas
........................................................................................................................ 68
Fig. 47. Algoritmo del control selección de módulo de prácticas ......................... 68
Fig. 48. Elementos que intervienen en el Control comunicaciones Modbus ......... 69
Fig. 49. Algoritmo del Control comunicaciones Modbus ....................................... 69
Fig. 50. Elementos que intervienen en el Control vaciado tanque de trabajo ...... 70
Fig. 51. Algoritmo del Control vaciado tanque de trabajo .................................... 70
114
Fig. 52. Diagrama de bloques del sistema hidráulico a controlar ......................... 71
Fig. 53. Elementos que intervienen en el Control PID. ........................................ 71
Fig. 54. Algoritmo de Prueba Caudal ................................................................... 73
Fig. 55. Gráfica de los datos en Prueba caudal. .................................................. 74
Fig. 56. Ajuste por mínimos cuadrados en rango 20% al 70% de la velocidad de
la motobomba .................................................................................................. 75
Fig. 57. Ajuste por mínimos cuadrados en rango 20% al 60% de la velocidad de
la motobomba .................................................................................................. 75
Fig. 58. Ajuste por mínimos cuadrados en rango 20% al 50% de la velocidad de
la motobomba .................................................................................................. 76
Fig. 59. Algoritmo Ruido blanco ........................................................................... 77
Fig. 60. Gráfica de los datos en Ruido Blanco. .................................................... 78
Fig. 61. Algoritmo Caracterización por rampa ...................................................... 79
Fig. 62. Gráfica de los datos en Caracterización por rampa. ............................... 80
Fig. 63. Señales de entrada y salida utilizadas en la identificación....................... 81
Fig. 64. Identificación del sistema usando la Señal1 ........................................... 82
Fig. 65. Identificación del sistema usando la Señal2 ........................................... 83
Fig. 66. Respuesta paso simulada para modelos de tabla 16 .............................. 85
Fig. 67. Evaluación de residuos estadísticos de los modelos P32, P25 y P11 ..... 86
Fig. 68. Aplicación del Método de lazo abierto de Z-N al modelo ......................... 89
Fig. 69. Aplicación del método de lazo cerrado de Z-N al modelo ........................ 89
Fig. 70. Sintonización manual del PID .................................................................. 90
Fig. 72. Algortimo control PID ............................................................................... 93
Fig. 73. Elementos que intervienen en el control de indicadores luminosos ........ 94
Fig. 74. Algoritmo de control de indicadores luminosos ....................................... 94
Fig. 75. Pantallas del archivo creado en el software DataXport ............................ 95
Fig. 76. Implementación del sistema Poka-Yoke .................................................. 98
Fig. 77. Gráfica de zona muerta de flujo de caudal ............................................... 99
115
13. LISTA DE ANEXOS
Anexo 1. Entrevista Profesor Orlando Quintero ................................................... 116
Anexo 2. Entrevista A Profesor John Jaime Cárdenas Monsalve. ....................... 119
Anexo 3. Entrevista A Profesor Hernán Salazar .................................................. 121
Anexo 4. Constancia De Entrenamiento .............................................................. 122
Anexo 5. Planos Eléctricos E Hidráulicos ........................................................... 123
Anexo 6. Manual De Usuario Panel De Control .................................................. 123
Anexo 7. Manual De Ingeniería Panel De Control .............................................. 123
Anexo 8. Programas De PLC .............................................................................. 123
116
14. ANEXOS
ANEXO 1. ENTREVISTA PROFESOR ORLANDO QUINTERO
P1: Nombre
Orlando Quintero
P2: Programa al que pertenece
Ingeniería Ciencias Básicas
P3: Nombre de la materia que imparte o dicta
Mecánica de Fluidos, fenómenos del transporte.
P4: Cuantas prácticas realiza en el laboratorio de mecánica de fluidos
6 a 7
P5: Cuales? Descríbalas por favor
1- Determinar densidades, pesos específicos, gravedades específicas y medir variación de presión con un pipeteador en un manómetro de mercurio. Sirve para determinar masa, volúmenes y determinar densidades y comparar con densidades teóricas y pesos específicos. No utiliza ninguno de los 3 módulos (Canaleta ancha, canaleta estrecha y Red de Hardy-Cross)
En un manómetro de mercurio en un tubo en “U” se le aumenta la presión con un pipeteador, para ver equilibrio y aplicar pascal
2- Medir la viscosidad de un fluido utilizando una bola que cae aceleradamente, hasta que adquiere la velocidad límite dentro de un fluido
3- Determinar por el principio de Arquímedes las densidades de unas muestras siguiendo el problema de Herón de Alejandría.
4- Utilizar la ley de Torricelli para mirar la velocidad de salida de chorro por un agujero practicado en un tanque, que tiene como aplicación determinar cuánto tiempo se puede dejar sin suministrar un fluido a un tanque para que se vacíe.
5- Conservación de la masa. Utiliza la canaleta ancha. Se determina conservación de la masa. Sirve para medir el caudal y por lo tanto determinar la conservación de la masa. Se miden distintos estrechamientos con distintas áreas, se mide la velocidad y se mide el área. Previamente se ha determinado el caudal con el método del “poncherimetro”. Con ese caudal se juega área-velocidad en el canal. El canal de prueba utilizado es la canaleta parshal.
117
6- Se utiliza la red de Hardy-Cross para medir perdidas en tuberías. Se utiliza tubería de la misma longitud, pero con distinto diámetro y distinto material. Los diámetros de Tuberia son 3/8” y 1/2”. Los materiales de tubería son acero galvanizado y pvc. Los resultados que debería de resultar es mayor perdida en la tubería galvaniza en comparación con la tubería de pvc. Para ello se supone presión y caudal constante.
7- La medida de descarga de un tanque aplicando método de ecuaciones diferenciales para ver cuánto se puede dejar ir el agua sin que haya desabastecimiento.
P6: Sabe o conoce de los procesos preparatorios que requiere el laboratorio para la realización de las prácticas
Sí.
P7: Descríbalas
Tengo que poner a circular el agua, desde el control aumentar presión y mantener fijas las condiciones del experimento. Se varía la presión, se varía el caudal y se hace el experimento.
P8: Sabe o conoce de los procesos finales que requiere el laboratorio para el termino de uso.
Sí
P9: Descríbalos
No se debe de dejar agua en el tanque de abajo. Esta debe de ser bombeada al tanque de arriba para que esté más seguro.
Vaciar los receptáculos donde quede agua almacenada. Previo a esto se ha apagado el bombeo principal y con la bomba secundaría se inicia el bombeo hacía arriba
P10: Sabe o conoce de algún manual de uso del laboratorio.
No hay.
P11: Sabe o conoce de los tratamientos que debe tener el agua para su uso en los procesos de recirculación.
Muy poquito. Se le coloca cloro, se le pone un químico para que asiente a suciedad y esta pueda ser retirada.
P12: Distingue los diferentes elementos hidráulicos del laboratorio.
Sí. Se sabe cuáles son las llaves para poner a circular el agua de acuerdo al módulo a utilizar.
118
P13: Estaría Ud. de acuerdo en automatizar los procesos de inicio y terminación del laboratorio.
No le choca, sería bueno, excelente.
NOTAS ADICIONALES:
En la práctica#5 hay pérdidas en la medida debido a que el canal de prueba no ajusta estrechamente en la canaleta y hay paso de agua por debajo.
Se observa que no existe una forma precisa para determinar el caudal. Para ello acuden a un método denominado “poncherimetro” el cual consiste en llenar con agua una ponchera de la cual se conoce su volumen y se le mide el tiempo que demora en llenar. De allí se deduce por formula el caudal.
Las guías se encuentran en desarrollo y construcción.
La preparación del laboratorio está durando aproximadamente 15 a 20 minutos de clase.
El vaciamiento de los módulos de canaleta ancha y estrecha es un poco difícil porque es una tarea manual. Este tiempo que toma el proceso es después de que el estudiante termina y el docente tiene que quedarse realizándolo.
En la práctica#6 La red de Hardy-Cross cuenta con un medidor de mercurio y ha ocurrido que se le coloca demasiada presión provocando que el mercurio se salga del medidor.
La persona que coloca el cloro en el agua es el profesor Orlando o Tobías. En caso de faltar los 2 no hay una persona encargada de colocarlo.
El aprendizaje de cuales válvulas de llave manual abrir o cerrar lo adquirió por ensayo y error.
119
ANEXO 2. ENTREVISTA A PROFESOR JOHN JAIME CÁRDENAS MONSALVE.
P1: Nombre
Jaime Cárdenas Monsalve
P2: Programa al que pertenece
Ingeniería Ambiental
P3: Nombre de la materia que imparte o dicta
Laboratorio de Hidráulica
P4: Cuantas prácticas realiza en el laboratorio de mecánica de fluidos
6 a 8
P5: ¿Cuáles? Descríbalas por favor
1- Errores experimentales. Trabajan con la canaleta ancha. 2- Calibración de una canaleta Parshall. Trabajan con la canaleta ancha. 3- Calibración de vertederos. Trabajan con la canaleta ancha. 4- Aforo con flotadores. Trabajan con la canaleta ancha. 5- Flujo crítico o energía específica. Trabajan con la canaleta ancha. 6- Compuertas. 7- Flujo uniforme 8- Perfiles de flujo. Es para observar perfiles gradualmente variados.
P6: Sabe o conoce de los procesos preparatorios que requiere el laboratorio para la realización de las prácticas
Sí.
P7: Descríbalas
Vaciar el tanque elevado y llenar el tanque de piso, abre algunas de las válvulas.
P8: Sabe o conoce de los procesos finales que requiere el laboratorio para el termino de uso
Sí
P9: Descríbalos
P10: Sabe o conoce de algún manual de uso del laboratorio.
El laboratorio no cuenta con manuales, incluso las prácticas se están apenas construyendo.
P11: Sabe o conoce de los tratamientos que debe tener el agua para su uso en los procesos de recirculación.
No.
P12: Distingue los diferentes elementos hidráulicos del laboratorio
Sí
P13: Estaría Ud. de acuerdo en automatizar los procesos de inicio y terminación del laboratorio.
Sí. Sería bueno colocar algún botón que active la práctica deseada
120
NOTAS ADICIONALES:
Falta cuña para experimento de variación de flujo.
No trabaja en la canaleta estrecha, debido a que no existe alimentación directa de agua.
El manual de laboratorio se encuentra en desarrollo.
La manguera de alimentación de la canaleta ancha está puesta de manera incomoda y no muy adecuada.
Se tiene pensado a futuro una práctica de resalto hidráulico.
Los baldes nuevos no sirven para realizar la medida manual de caudal.
Observa que el variador con el selector para canaleta ancha no tiene variación de flujos bajos.
No le ve utilidad a la canaleta estrecha.
Para todas las prácticas utiliza la canaleta de 30.
Comenta que la secada de la canaleta ancha quita demasiado tiempo.
Comenta que no se le hace limpieza al tanque elevado y mangueras
121
ANEXO 3. ENTREVISTA A PROFESOR HERNÁN SALAZAR
P1: Nombre
Hernán Salazar Escobar
P2: Programa al que pertenece
Ciencias básicas Ingeniería industrial
P3: Nombre de la materia que imparte o dicta
Fenómenos del transporte.
P4: Cuantas prácticas realiza en el laboratorio de mecánica de fluidos
5 hasta el momento
P5: ¿Cuáles? Descríbalas por favor
1- Taller sobre unidades.
2- Práctica sobre Arquímedes.
3- Práctica sobre Presión
4- Práctica sobre fluidos
P6: Sabe o conoce de los procesos preparatorios que requiere el laboratorio para
la realización de las prácticas
No, porque de las prácticas que realiza no tiene contacto con los módulos
(Canaleta ancha, canaleta estrecha, red de pérdidas)
P8: Sabe o conoce de los procesos finales que requiere el laboratorio para el
termino de uso
No
P10: Sabe o conoce de algún manual de uso del laboratorio.
No
P11: Sabe o conoce de los tratamientos que debe tener el agua para su uso en
los procesos de recirculación.
No.
P12: Distingue los diferentes elementos hidráulicos del laboratorio.
Como único elemento hidráulico distingue los tanques.
P13: Estaría Ud. de acuerdo en automatizar los procesos de inicio y terminación
del laboratorio.
No lo considera necesario.
NOTAS ADICIONALES:
No cuenta con unas guías propias.
A penas está conociendo los laboratorios.
Considera que deberían existir unas guías de laboratorio más elaboradas
122
ANEXO 4. CONSTANCIA DE ENTRENAMIENTO
123
ANEXO 5. PLANOS ELÉCTRICOS E HIDRÁULICOS
Ver contenido C.D.
ANEXO 6. MANUAL DE USUARIO PANEL DE CONTROL
Ver contenido C.D.
ANEXO 7. MANUAL DE INGENIERÍA PANEL DE CONTROL
Ver contenido C.D.
ANEXO 8. PROGRAMAS DE PLC
Ver contenido C.D.